污油回收處理技術在某油田的應用

夏福軍 何偉民 孟祥春

(中國石油大慶油田工程有限公司)

0 引 言

油田開發過程中油井產出的采出液，需經油田聯合站油水分離脫除器和電脫水器處理得到含水率0.5%的原油。而在采出液油水分離過程中分離出的污水進入采出液處理工藝中的污水沉降罐，并作為后續污水處理站處理的污水水源進一步處理。由于油水分離之后的污水中還剩余一定量的污油，并在污水沉降罐中進行長時間沉降，形成浮油不斷積累在沉降罐上部變成污油。目前這部分污油回收處理的方式，一是定期或者定時回收進入采出液處理工藝中的事故罐，進行靜置沉降做進一步的油水分離處理，分離出污油外運；二是直接提升回收進入采出液處理工藝中的電脫水器進行再處理。由于回收的污油中含有固體顆粒的硫化物，進入電脫水器中進行處理時易形成穩定的高導電性的油水黑色過渡層，從而導致電脫水器垮電場后長時間不能恢復甚至損壞，給采出液和采出水處理造成了很大危害，嚴重影響原油脫水系統的正常生產運行；另外，在處理油田施工作業產生的落地含油污泥，以及油田生產設備清淤油泥處理過程中分離產生的污油，也因其中含有雜質顆粒及硫化物等，在進行回收再處理時也容易導致電脫水器垮電場。而油田部分采油廠采用的熱化學脫水污油回收處理技術，雖然能夠處理污油，但依靠升溫和重力沉降，不能使硫化物顆粒徹底從污油中分離，因此，污油回收處理已成為油田生產中亟待解決的難題。

1 污油處理技術

1.1 熱化學脫水法

目前部分采油廠仍采用熱化學脫水處理技術[1-4]處理生產過程中產生的污油(或老化油)，而在熱化學脫水器中形成一種污油過渡層，最終在進入聯合站電脫水器作進一步的油水分離時，仍然造成電脫水器垮電場。說明這種含硫化物固體顆粒的污油，依靠化學藥劑和重力沉降的熱化學脫水處理很難有效沉降分離，需要采用新的處理方法來解決。

1.2 物理機械法

為了保證油田開發生產過程中的污油得到有效的回收處理，確保采出液電脫水器油水分離的正常生產運行，消除含硫化物污油對采出液和含油污水處理設施造成的危害，前期開展了“含硫化物污油回收處理技術”的大量研究工作[5-7]，并根據不同的污油來源及產生污油的性質和成因[8-11]，開發研制出撬裝式污油機械處理成套裝置，以及3個可破壞硫化亞鐵顆粒形成鋼性界面膜的污油破乳劑配方、1個可有效去除硫化氫和硫化亞鐵顆粒并兼有殺菌功能的硫化物去除劑配方，同時還開發了污油破乳劑法、污油破乳劑—硫化物去除劑法、硫化物去除劑法、機械處理裝置—化學藥劑法適合不同情況下應用的含硫化物污油回收處理方法，可解決回收大量含硫化物污油對生產造成的危害，改善回注水水質和減少污油排放。

其中撬裝式污油機械處理裝置對污油中高硫化亞鐵顆粒和其它機械雜質有很高的去除效率，能夠徹底的將污油中的雜質顆粒有效的分離出去，實現污油的凈化處理[5-6，12]。

1.2.1 物理機械法處理污油單體設備的改進

開發研制的物理機械法處理污油裝置在現場實際應用的過程中，雖然實現了污油的有效處理，但部分單體設備仍然需要進行技術改進和完善。

1)燃氣真空加熱爐改為流體動態防爆電加熱裝置

物理機械法處理污油裝置原研發工藝中使用的是燃氣真空加熱爐，考慮設備體積龐大所造成的運輸不便和占地面積大、污油升溫慢，以及需要天然氣氣源等系列問題，通過對油田在用加熱裝置的調查了解，認為可以將其改為流體動態防爆電加熱器，利用其可以達到既快速升溫，又具有體積小和便于運輸的優點，完成含硫化物污油處理液的加熱升溫。

2)三相分離離心機的技術改進

①改進離心機轉鼓的結構

考慮到被處理的污油含水量不斷在變化，為了保證處理效果及分離出凈化污油的含水率低于0.5%，對三相分離離心機[10-11]做了如下設計調整，為實現三相分離離心機的高效分離提供了保障：

優化離心機轉鼓的結構，使之有特別深的沉降池，相比整個轉鼓工作區設計加長；

排油口及排水口均特別設計了能動態調整其排量的專用裝置；

根據出渣端濾渣的干濕程度是否滿足需要，選取合適的螺旋輸料器的排料速度，降低濾渣的含水率，從而可提高回收處理污油的含水率。

②改進離心機出渣端排渣不通暢

解決分離出渣相排渣不通暢及堵塞出液通道，影響分離機分離效果的問題，主要改進：一是在螺旋大端對螺旋葉片進行加長、縮小葉片和排油管之間的間距，使易積料的區域變小；二是在螺旋大端對筒身增加一只圓盤，并在圓盤上焊上輔助葉片，輔助推動分離出沉積渣流向螺旋輸送器被正常排出；三是在轉鼓大端的端蓋上，加大液相通道，解決少量沉積渣堵塞通道影響分離效果；四是將原來圓柱狀的撇液腔改制成全錐狀，形成離心加速錐，避免固體顆粒的堆積。

3)加熱分離器(臥式罐)的技術改進

將原有污油回收處理裝置中的污油回收箱改為加熱分離器(臥式罐)完成沉降分離，一是延長沉降分離時間；二是在特定的設計結構分離器中完成油、水、渣的再次分離，進一步將三相分離離心機分離出的油相中仍然含有少量的細小顆粒渣沉降分離出去，同時降低含水率，為確保進入聯合站系統中電脫水器進行再處理的污油質量，創造一個良好的分離條件。

基于上述的技術改進完善，最終形成獲得國家發明專利的污油回收處理技術。

1.2.2 機械處理裝置—化學藥劑法回收處理污油的應用

某油田聯合站的事故罐內已經積累厚達8 m的含硫化物污油，取不同層位(取樣部位是由罐內上部液面開始依次向下取樣)的污油，分析檢測硫化物含量、污油含水率及總鐵含量，其分析結果見表1。被處理的污油的溫度平均為33 ℃。

表1 聯合站事故罐內含硫化物污油的分析

從表1中可以看出：該站事故罐內的污油硫化物含量和總鐵含量高，而且隨著取樣深度的增加硫化物含量和總鐵含量逐漸增高，底部含量比頂部高60多倍。

根據已有的研究成果，對該站底部高硫化物含量的污油應采用機械分離方法，同時配以投加硫化物去除劑的機械處理裝置—化學藥劑法來進行回收處理。現場采用可移動撬裝式污油回收處理裝置與聯合站采出液油水分離工藝[12-14]。該裝置對聯合站事故罐底部高硫化物含量污油的處理效果見表2。

從表2中可以看出：經過撬裝式污油回收處理裝置處理后，污油中的硫化物和總鐵含量分別由1 230 mg/kg和1 680 mg/kg降低到38.75 mg/kg和92.8 mg/kg；后將分離出的污油，以及分離出硫化物和總鐵含量分別為65 mg/kg和127 mg/kg的污水再投加硫化物去除劑，一并摻混到新鮮采出液中處理，沒有影響電脫水器的穩定運行；將從污油中分離出的硫化物泥渣經熱水清洗和二次離心脫水處理后其含油量降低到1.37%，作為固體廢物堆放處置。本次累計從聯合站事故罐底部污油中分離出高硫化物含量泥渣約30 000 kg。

表2 撬裝式污油處理裝置回收事故罐底部含硫化物污油的處理效果

之后對該聯合站事故罐中部相對底部硫化物含量較低的污油，繼續采用該套污油回收處理裝置進行回收處理，處理后的效果見表3。從污油中分離出的硫化物泥渣經熱水清洗和二次離心脫水處理后其含油量可降低到1.74%，累計從污油中分離出含硫化物泥渣10 000 kg。

表3 撬裝式污油處理裝置回收事故罐中部含硫化物污油的處理效果

由表2和表3中的數據可以得出：為保證污油回收處理效果，隨后仍然采用撬裝式污油回收處理裝置和化學藥劑聯合法，對上部低硫化物含量的污油進行回收處理，同時在電脫水器進液口處投加30 mg/L硫化物去除劑SC1001，現場處理結果見表4和圖1。現場測試了回收處理污油過程中電脫水器凈化油含水及放水含油量情況，結果見表5。

表4 機械分離—化學法回收處理聯合站事故罐上部污油結果

圖1 電脫水器進液、放出凈化油和污水中硫化物及總鐵含量變化曲線

日期(月·日)凈化油含水率/%放水含油量/(mg·L-1)6.210.291 0237.10.298527.250.286478.150.276158.30.275749.10.265269.20.27519

由圖1和表4可以得出：在回收處理上部低硫化物含量污油的同時投加硫化物去除劑SC1001，不但降低電脫水器進液中的硫化物和總鐵含量，而且現場觀察到電脫水器運行平穩，電脫水器放水也由原來的黑色變成了淡黃色，含油量也顯著降低。說明實施機械處理裝置-化學法能夠有效地將該聯合站事故罐(還有污水沉降罐)中存儲的污油中的硫化物分離去除，避免了回收污油在電脫水器形成致密的導電性比較強的油水過渡導電層，解決了造成電脫水器放水含油量高，影響正常生產的問題。

由表5計算出電脫水器脫后凈化油含水率平均為0.28%，低于0.5%的油田外輸的規定指標。

2 結 論

1)對已有撬裝式含硫化物污油機械處理成套裝置中的主體設備，包括流體動態防爆電加熱裝置、加熱分離器，以及三相分離離心機轉鼓結構和出渣端的改進和完善，解決了污油快速加熱、三相分離離心機積渣和適用處理介質范圍窄及分離效果差，以及采用加熱分離器提高油相再分離效果的問題，形成可在油田推廣應用的高效撬裝式含硫化物污油機械處理成套裝置。

2)應用機械分離—化學藥劑污油回收處理方法，相比熱化學脫水處理污油技術，有效地實現了某聯合站的事故罐中儲存污油的回收再處理，在確保原油脫水器平穩運行的同時改善了放水水質，保證了外輸凈化油中含水小于0.5%的外輸指標。