自安裝采油平臺污水處理系統優化研究

孫海濤

（中海石油天津分公司，天津 塘沽 300452）

1 概述

渤中3－2油田屬年產量較小且周邊無在生產油田可依托的邊際油田，根據此類油田的特點和要求，確定其總體開發方案為：隔水套管支撐井口＋自安裝采油平臺＋穿梭油輪（＜5 000 t）

渤中3－2油田采用注水開發方式，注水水源選定為：生產水＋水源井水，因此，經處理后的生產污水應達到注水水質指標。

2 設計原則

渤中3－2油田污水處理系統優化設計應遵循以下原則：

（1）為實現污水回注的目標，經污水處理系統處理后的污水應達到注水水質指標。

（2）鑒于自安裝采油平臺的結構特點，污水處理系統應盡量選用占地面積小、重量較小的設備、設施。

（3）自安裝采油平臺需為多個油田服務，因此，污水處理系統的設計應充分考慮油田適應性。

（4）為最大限度地降低成本和生產操作費，污水處理系統應滿足初始投入較小，操作維護簡便、費用低廉的要求。

3 設計依據

（1）生產及處理能力：油田最大日產水量1 426 m3/d；自安裝采油平臺設計最大處理水量1 500 m3/d；油田最大日注水量921 m3/d。

（2）注水水質指標：含油量≤30 ppm；固體懸浮物≤5 ppm。

4 方案描述

4.1 方案一

4.1.1 系統描述

生產污水處理系統由三級組成，第一級為生產水艙/斜板隔油器，第二級為加氣浮選器，第三級為核桃殼過濾器。

4.1.2 各段污水水質指標（見表1）

表1 各段污水水質指標表

4.1.3 主要設備及規格

生產水處理系統中主要設備規格如下：

（1）加氣浮選器

類型：臥式；操作溫度：40 ℃～80 ℃；操作壓力：常壓；浮選處理量：62.5 m3/h；尺寸（mm）：7 000×2 500×4 500（長×寬×高）。

（2）核桃殼過濾器

類型：立式；操作溫度：80 ℃；操作壓力：0.6 MPa；過濾量：65 m3/h；尺寸（mm）：5 000×3 000×5 200（長×寬×高）。

4.2 方案二

4.2.1 系統描述

生產污水處理系統由三級組成，第一級為生產水艙，第二級為DAF氣浮機，第三級為雙介質過濾器。

4.2.2 各段污水水質指標（見表2）

表2 各段污水水質指標表

4.2.3 主要水處理設備參數

（1）DAF氣浮

型號：DAF－100；回流比：20 %～30 %；溶氣壓力：≥0.6 MPa；箱體材質：316L不銹鋼；數量：1座；撬塊尺寸：4 000×3 500×3 600（H）mm；整撬運行重量：15 t；操作壓力：常壓。

（2）雙介質過濾器

型號：GLW－2000；罐體尺寸：2 000 mm；操作壓力：0.60 MPa；工作周期：12 h～24 h；水洗強度：13 L/s.m2～15 L/s.m2；氣洗強度：20 L/s.m2；數量：2臺；整撬尺寸：6 500×4 500×5 500（H）mm；整撬運行重量：50 t；其它：整撬平面尺寸中不含反洗泵及風機。

4.3 方案三

4.3.1 系統描述

生產污水處理采用三級處理，第一級為生產水艙，第二級為水力旋流器，第三級為核桃殼過濾器。

4.3.2 各段污水水質指標（見表3）

表3 各段污水水質指標表

4.3.3 主要水處理設備參數

（1）水力旋流器

型號：HSA500/36；操作溫度：80 ℃；操作壓力：1.0 MPa；提升泵功率：37 kW；處理量：62.5 m3/h；尺寸（mm）：3 000×2 000×2 500（長×寬×高）。

（2）核桃殼過濾器

類型：立式；操作溫度：80 ℃；操作壓力：0.6 MPa；過濾量：65 m3/h；尺寸（mm）：5 000×3 000×5 200（長×寬×高）。

5 方案比選

5.1 占地面積

方案一中全套設備占地面積共計32.5 m2，方案二中全套設備占地面積共計 43.25 m2，方案三中全套設備占地面積共計21 m2。方案三（關鍵設備采用水力旋流器）的系統占地面積最小，適應自安裝采油平臺上部設施布置緊湊的特點。

5.2 設備購置費

方案一全套設備購置費共計314萬元人民幣，方案二全套設備購置費共計407萬元人民幣，方案三全套設備購置費共計352萬元人民幣。方案一的系統設備購置費用最小，但3個方案的差別并不明顯。

5.3 操作維護

方案一的關鍵設備是加氣浮選器，其技術特性如下：①分離效率較好；②體積大，操作重量大；③運行時需要氣源，并且維護工作量較水力旋流器大。

方案二的關鍵設備是DNF氣浮選，其技術特性如下：①屬于改進型氣浮選器，處理效果優于加氣浮選；②體積適中，操作質量適中；③運行時需要氣源，并且維護工作量較水力旋流器大。

方案三的關鍵設備是水力旋流器，其技術特性如下：①渤中3－2油田原油比重較小，采用水力旋流器分離效率好，除油率可達90 %；②體積小，質量輕；③無運轉部件，維修工作量小。

對比分析后可以看出：水力旋流器不但體積小、質量輕，而且由于其無運轉部件，維修工作量相對較小，有利于降低油田生產期間的維修維護費用。

6 結論

綜上所述，可得出以下結論：

（1）三種處理方式均能達到污水處理指標（含油＜30 ppm）。

（2）鑒于自安裝采油平臺結構的固有特點，體積小、質量輕的水力旋流器較具優勢。

（3）渤中3－2油田原油比重較小（0.910 g/cm3～0.937 g/cm3），采用水力旋流器能夠達到較好的生產污水處理效果。

（4）渤中3－2油田屬產量較小的邊際油田，為取得理想的經濟效益，降低生產操作費用顯得尤為重要，水力旋流器無運轉部件，維修工作量相對較小，有利于降低油田生產期間的維修維護費用。

因此，渤中3－2油田生產污水處理系統宜采用方案三，即水力旋流器加核桃殼過濾器的組合。