淺析提高油田水處理效果的方法

孫郭鋒（深圳海油人力資源服務有限公司）

淺析提高油田水處理效果的方法

孫郭鋒（深圳海油人力資源服務有限公司）

當平臺水處理系統壓力加大，原油性質和操作壓力均不利于油水分離，臨時措施如生產分離器處化學藥劑優化、水力旋流器化學藥劑優化、排放水緩沖罐“氣舉”改造和長期措施如水力旋流器、生產分離器、排放水緩沖罐結構改造等先后被論證和使用，有效地解決了水系統的種種問題。通過現場的觀察，提議的兩種措施都在保證操作安全前提下，提高了排放水質量，緩解了水處理系統的處理壓力，破解了由油品、操作壓力等帶來的不利因素。

水處理系統 改善措施 排放水質 旋流分離器

隨著整個社會對環保的重視程度加強，國家海洋局對海洋石油開采排放水的監控也越來越嚴。當前國家海洋局對排放水的要求是水中含油低于50 mg/L。盡管流花油田當前排放水基本上都處于 35～50mg/L 之間，低于海洋局的標準。但隨著含水量的進一步增加，水處理的壓力也越來越大。同時再加 上 流 花 油 田 原油密度大 （20API）、操作壓力低等特殊性，對水處理的警惕性絲毫不能放松。根據多年的現場工作經驗，為了降低流花油田排放水水中含油的指標，臨時和長期的解決措施先后被論證和使用，達到了很好的效果。

1 流花油田水處理系統簡介

該油田水處理系統主要包括四個部分：生產分離器、電脫水器、水力旋流分離器和排放水緩沖罐。如圖1所示。

圖1 水處理系統工藝流程

從地層抽上來的油水混合物首先進入生產分離器，經簡單沉降分離，富含水的油（含水量一般在5%～25%之間） 進入電脫水器，而富含油的水 （水中含油量一般在 300mg/L 以下） 水經增壓泵增壓后進入水力旋流分離器進一步分離。從電脫水器分離出來的水也進入另外一套增壓泵和水力旋流分離器。經兩套水力旋流分離器處理的水都匯總到排放水緩沖罐，該罐的作用是對生產水進行最后的沉降分 離 ， 出 口 的 水 達 到 含 油 量 小 于 50mg/L 的 排 放標準。

2 短期內降低排放水水中含油的方法

2.1化學藥劑的優化（生產分離器）

由于該油田的生產水腐蝕性很強，為了有效地保護生產設施的內壁，防腐劑的使用是必不可少的。因此所注射的防腐劑與其它生產化學藥劑的配伍性就顯得非常重要了。在評估生產分離器的操作效果時需要特別注意各種生產化學藥劑的選擇與配伍性問題。

在選擇破乳劑時不僅僅要關注生產分離器油出口的油中含水量，同時也要關注水出口的水中含油量。過去的生產經驗表明：對破乳劑優化和更換的動機不僅僅來源于油出口油中含水量的增加，水出口的水中含油量的增加也會促使我們對破乳劑進行優化或更換。在該油田十年的生產作業中，也不乏這樣的實例：優化破乳劑的注入量后，生產分離器油出口的油中含水量大大降低，與此同時，水出口的水中含油量也明顯改善。

2.2化學藥劑的優化（水力旋流分離器)

水力旋流分離器的使用目的是在一定的溫度和壓力下將水中一定尺寸大小的小油滴去除。為了提高水力旋流分離器的效果，我們需要通過各種各樣的辦法增加小油滴的尺寸。常用的方法可以分為兩種：物理法和化學法。由于流花油田在水力旋流分離器前需要增壓泵提高操作壓力，故建議多關注化學方法。

l） 在水力旋流分離器的上游注入清水劑，促使油滴聚集，增加油滴直徑，從而提高水力旋流分離器的分離效果。

2） 在水力旋流分離器的下游注入絮凝劑從而提高排放水緩沖罐的分離效果。

在優化水力旋流分離器的化學藥劑時，注入點的選擇和注入化學藥劑的選擇同樣重要。在過去的幾年中，現場曾多次通過僅僅更換清水劑注入點就可以大大提高排放水的質量，主要原因是通過選擇合適的注入點最大限度地減少油水流動過程中的紊亂和剪切對化學藥劑的弱化作用。

2.3提高排放水緩沖罐的分離效果

通過注入氮氣，排放水緩沖罐的分離效果大大加強 （水中含油量降低 10mg/L）。氮氣 的注入點為生產分離器液位控制閥的上游。我們可以通過以下兩種方法進一步提高“氣舉”效果。

l） 用燃料氣代替氮氣從而增加氣體的可溶性并能降低成本。

2） 通過優化氣體的注入量并改善氣體注入裝置。為了達到最佳效果，需要將所注入氣體在水相中分離成眾多細微水泡，此時氣體注入裝置的選擇就非常重要了。如果氣泡的直徑過大，所注入氣體不但起不到分離油的作用，相反會在罐中產生更多的紊流，從而降低緩沖罐的效果。當氣泡的直徑小于油滴的直徑時，“氣舉”作用達到最佳效果。

3 長期內降低排放水水中含油的方法

3.1針對水力旋流分離器的方法

3.1.1 內襯管尺寸的選擇

在 Apex 公司工程師對該油田水力旋流分離器內襯管和罐體進行常規檢查時增做過簡單的試驗，更小尺寸內襯管的分離效果比當前內襯管大大增強。一個合理的解釋是隨著油田各種條件的變化，水中油滴的直徑也發生一定的變化，與此相對應，水力旋流分離器內襯管的尺寸也應進行調整才能達到最佳的效果。不過，內襯管的更換費用高，耗時長，不到萬不得以不采取該辦法。

3.1.2 Pect-F凝聚過濾器的使用

凝聚過濾器是通過機械的方法增加油滴的直徑，從而提高水力旋流分離器的分離效果。現在市場上使用較好的凝聚過濾器是商標名為 Pect-F 的凝聚過濾器。它通常放置在水力旋流分離器腔體內多根內襯的周圍，它通過捕捉、聚集旋流分離器入口處的油滴，從而提高分離效果。

這種方法在國內屬于較新的方法，但在北海海域已經經過廣泛試驗并取得成功。它的分離效果比以前提高了20%-50%。

3.2針對生產分離器和排放水緩沖罐的方法

在這兩個設備中，油或水都通過頂部進入罐體，而水都是從罐底的中間部分流出。罐體內部的結構都會對油水的分離效果產生影響。堰板的高度以及流體分配器的選擇是這兩個裝置中常見的可調部分。

在不同的生產階段，井液含油量會有很大的變化。要提高生產分離器的效果，改變堰板高度從而增加滯留時間以及沉降區域，排放水的質量會相應地提高。

隨著含水量的不斷上升，滯留時間變短，合適的流體分配器的選擇越顯重要。流體分配器的選擇原則是較少液體在罐體的紊流，增加有效的靜止沉降區域。

4 結束語

自該油田在 1996 年投產以來，管理層以及一線的員工都非常重視排放水的質量。盡管面臨著產量以及含水量不段上升等眾多壓力，但他們始終把遵守國家相關環境保護法規視為己任，通過各種各樣的方法，在保證操作安全前提下，摸索出很多提高排放水質量的方法。本文所總結的幾種方法，有部分經現場試驗，也有部分僅限于理論的研究。在使用過程中，建議在考慮生產條件、成本等因素的基礎上做初步的試驗后進行實施。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.003.021

2012-11-22）

孫郭鋒，工程師，1997年畢業于西安石油大學 （石油工程 系）， E-mail： mxhslw@126.com， 地 址 ： 北 京 市 通 州 區 新 華 西 街48號 601，101100。