海水淡化設(shè)備在海上油田的應(yīng)用及發(fā)展前景

李安 賈永峰 李心意（中海油田服務(wù)股份有限公司油田生產(chǎn)完井增產(chǎn)中心 天津 塘沽 300452）

一、海水淡化技術(shù)發(fā)展背景

海水淡化技術(shù)是在第二次世界大戰(zhàn)以后才發(fā)展起來的，戰(zhàn)后由于國(guó)際資本大力開發(fā)中東地區(qū)石油，使這一地區(qū)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人口快速增加，這個(gè)原本干旱的地區(qū)對(duì)淡水資源的需求與日俱增。而中東地區(qū)獨(dú)特的地理位置和氣候條件，加之其豐富的能源資源，又使得海水淡化成為該地區(qū)解決淡水資源短缺問題的現(xiàn)實(shí)選擇，并對(duì)海水淡化裝置提出了大型化的要求。在這樣的背景下，20世紀(jì)60年代初，多級(jí)閃蒸海水淡化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)代海水淡化產(chǎn)業(yè)也由此步入了快速發(fā)展的時(shí)代。

二、海水淡化技術(shù)在海上平臺(tái)的應(yīng)用

海上的海水淡化技術(shù)的應(yīng)用主要集中在為生活區(qū)提供生活用水，一般采用小型的海水淡化設(shè)備，排量較小。近年來稠油熱采技術(shù)在海上油田開展應(yīng)用，目前主要以多元熱流體吞吐為主，多元熱流體熱采技術(shù)是發(fā)展起來的一種新型熱采技術(shù)，通過燃燒產(chǎn)生高溫高壓的水蒸汽、CO2及N2氣等混合氣體，具氣體混相驅(qū)(氮?dú)怛?qū)、二氧化碳驅(qū))和熱力采油(蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū))的特點(diǎn)，既適用于海上平臺(tái)生產(chǎn)井作業(yè)也適用于海上鉆井船探井作業(yè)。但對(duì)于熱采技術(shù)在海上油田的應(yīng)用來說，最大的困難之一就是要保證熱采技術(shù)的熱采用水，且熱采用水對(duì)水質(zhì)的要求比較嚴(yán)格，必須滿足熱采用水的水質(zhì)指標(biāo)。

1.熱采用水水源

海上平臺(tái)的水源一般有淡水、地?zé)崴⑸a(chǎn)污水和海水。四種水源情況見表1。

表1 不同水源水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)

通過對(duì)四種水源的水質(zhì)分析，海上平臺(tái)的水源均不滿足多元熱流體用水的水質(zhì)要求，必須使用水處理裝置進(jìn)行凈化、淡化處理。其中淡水資源供給有限，需供給船定期支持，費(fèi)用高；生產(chǎn)污水供給量受生產(chǎn)流程產(chǎn)水量的限制且含油處理難度大；海水和地?zé)崴Y源豐富。對(duì)于擁有地?zé)崴Y源的平臺(tái)可采用地?zé)崴幚砉に?，而?duì)于鉆井船和無地?zé)崴Y源的平臺(tái)，使用海水淡化技術(shù)是較佳的選擇。

三、海水淡化設(shè)備及流程

1.海水淡化設(shè)備具備以下特點(diǎn)：

（1）裝置緊湊尺寸：≤7m×3m×3m；（2）適用范圍：海水（TDS≤32000）；

（3）出水水質(zhì)：TDS≤300ppm；脫鹽率：≥99.0%；

（4）環(huán)境溫度：5℃～50℃；

（5）防爆等級(jí)：IP55。

2.基本工作原理是：運(yùn)用特制的高壓水泵，將原水加壓，使原水在壓力的作用下滲透過孔徑只有0.0001微米的反滲透膜?；瘜W(xué)離子和細(xì)菌、真菌、病毒體不能通過，隨廢水排出，只允許體積小于0.0001微米的水分子通過。

3.反滲透系統(tǒng)主要由兩部分組成：

（1）預(yù)處理部分：預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)置，目的在于改善供水條件，使之達(dá)到反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水要求，從而保護(hù)反滲透主機(jī)，并延長(zhǎng)膜的使用壽命。在預(yù)處理系統(tǒng)中，常常需要針對(duì)不同的水質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理設(shè)計(jì)，最常見的是多介質(zhì)過濾器（濾除直徑大于10um的懸浮顆粒）＋活性碳（去除水中的異味、余氯、重金屬離子、有機(jī)致癌物等）＋阻垢劑加藥裝置（或軟化裝置）（大大減少系統(tǒng)中鈣、鎂等結(jié)垢物質(zhì)形成垢）＋精密過濾器（過濾精度為5um，進(jìn)一步脫除水中殘留的顆粒性物質(zhì)）組成預(yù)處理系統(tǒng)。

（2）反滲透部分：主要包括系統(tǒng)泵、反滲透裝置（反滲透膜及膜殼、機(jī)架、電控箱）、沖洗/清洗裝置及中間水箱，主要用于除去水中絕大部分可溶性鹽分、膠體、有機(jī)物及微生物，成為中間水；最后進(jìn)入軟化裝置進(jìn)行ph值調(diào)節(jié)等措施使其能滿足多元熱流體熱采用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，最后成為淡化水輸出。

四、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在渤海油田熱采中使用海水淡化設(shè)備，系統(tǒng)排量達(dá)到20m3/h，出水水質(zhì)滿足多元熱流體熱采水質(zhì)要求，處理前后水質(zhì)見表3。

表3 處理前后水質(zhì)指標(biāo)

五、結(jié)論與建議

（1）利用反滲透海水淡化技術(shù)制造的海水淡化設(shè)備，滿足海上平臺(tái)使用要求，并成功的將其應(yīng)用到海上的熱采作業(yè)中。

（2）海水淡化技術(shù)的應(yīng)用為海上的多元熱流體熱采作業(yè)提供了一種新的供水方式，為海上油田多元熱流體熱采技術(shù)的擴(kuò)展應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（3）隨著技術(shù)的快速發(fā)展，海水淡化設(shè)備的工程造價(jià)和運(yùn)行成本將持續(xù)降低，反滲透系統(tǒng)回收率越來越高，使得反滲透海水淡化技術(shù)成為當(dāng)今最先進(jìn)和最節(jié)能有效的海水淡化技術(shù)。

（4）未來小型化海水淡化設(shè)備在海上平臺(tái)及鉆井船將有效應(yīng)用及推廣，充分解決海上平臺(tái)淡水資源缺乏問題。

唐曉旭，馬躍，孫永濤.海上稠油多元熱流體吞吐工藝研究及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[J].中國(guó)海上油氣2011，23(3):185-188.