高效油田采出液預(yù)分水處理技術(shù)研究

于惠娟，劉海麗，郭長會

(中石化石油工程設(shè)計有限公司，山東東營 257026)

隨著油田開發(fā)進(jìn)入高含水期，更多大量油田污水需要處理及回注，給現(xiàn)有地面集輸處理系統(tǒng)帶來一系列問題：污水處理系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行，影響了污水處理效率和效果；原有設(shè)施及集輸管網(wǎng)處理能力有限，其增容改造工程量及投資巨大；大量污水無效加熱和長距離往返輸送，導(dǎo)致采出液處理能耗及運(yùn)行管理維護(hù)成本增加。如需達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)，需采用增加設(shè)備規(guī)模、加大藥劑使用量、提高沉降溫度等措施，同時將導(dǎo)致采出液處理成本大大增加。

采用“就地分水就地回注”技術(shù)，在計量站、接轉(zhuǎn)站、井組或邊緣小油田等等提前把部分污水分離出來就地回注，可有效解決以上問題。該技術(shù)可以簡化工藝流程、節(jié)約投資、降低能耗和運(yùn)行成本，已成為高含水油田提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。

目前，國內(nèi)外成功研究出了三相分離、旋流分離、斜管預(yù)分水、末端分相等預(yù)分水技術(shù)[1-2]。這些技術(shù)基本都能滿足采出液預(yù)分水(分離游離水)的要求，但分出的污水含油量偏高，后續(xù)需采取污水處理措施進(jìn)一步降低污水含油量。采用常規(guī)技術(shù)需要較長的聚結(jié)沉降時間或采取加藥、加氣處理措施[3]，造成處理流程長、工藝復(fù)雜、設(shè)備較多等問題。

本研究開發(fā)了適用于計量站、接轉(zhuǎn)站等前端預(yù)分水的“就地分水就地回注”高效采出液預(yù)分水處理技術(shù)。該技術(shù)能解決采出液量逐步加大面臨的擴(kuò)建聯(lián)合站困難、管網(wǎng)能力不足及污水往返調(diào)配等問題。該技術(shù)集成了“油水預(yù)分離+纖維聚結(jié)除油+斜板除懸浮物”三段式處理工藝，其中，纖維聚結(jié)除油技術(shù)[4]能夠高效、快速地實現(xiàn)水中深度除油，且該技術(shù)便于與其他除油、除懸浮物技術(shù)集成于同一裝置，從而實現(xiàn)污水快速達(dá)標(biāo)處理。

2 工藝流程簡介

2.1 采出液參數(shù)

井排來液溫度：52～56℃；壓力：0.56～0.6MPa；綜合含水率：98%；懸浮物含量：100～200mg/L；聚合物含量：20.13mg/L；密度(20℃)：980.8 kg/m3；粘度(50℃)：2432mPa·s。

2.2 處理裝置情況

現(xiàn)場處理裝置采用“油水預(yù)分離+纖維聚結(jié)除油+斜板除懸浮物”三段式處理工藝，集成了沉降、表面聚結(jié)、纖維聚結(jié)、斜板除懸浮物等技術(shù)。裝置共包含四個橇塊，分別是油水預(yù)分離橇、纖維聚結(jié)除油橇、污水處理橇和緩沖罐橇。裝置占地面積12m×9m，最大處理量為1000m3/d。

2.3 工藝流程

工藝流程如下：計量站井排來液(0.56MPa，52℃)首先進(jìn)入裝置的油水預(yù)分離器，經(jīng)沉降處理后，含水油及氣相從油水預(yù)分離器頂部出口返回至集油管線，污水從油水預(yù)分離器底部出口流出進(jìn)入纖維聚結(jié)除油器，油水預(yù)分離器采用射頻導(dǎo)納界面儀控制污水管路電動調(diào)節(jié)閥出水流量，維持液位穩(wěn)定。纖維聚結(jié)除油器采用纖維強(qiáng)化破乳除油技術(shù)，內(nèi)填充親油及疏油纖維，通過碰撞、粘附及釋放等過程實現(xiàn)油滴的聚并及分離，達(dá)到深度油水分離的效果，可根據(jù)現(xiàn)場需要進(jìn)行兩級除油器串聯(lián)處理。纖維聚結(jié)除油器頂部出油進(jìn)入緩沖罐，底部出水進(jìn)入斜板除懸器。斜板除懸器處理后的污水及頂部收油均排入緩沖罐內(nèi)。通過磁翻板液位計進(jìn)行離心泵的變頻調(diào)節(jié)以維持緩沖罐液位穩(wěn)定，緩沖罐內(nèi)液體經(jīng)泵增壓后返回至集油管線。

裝置設(shè)置四個主要取樣口，依次是井排來液取樣口、油水預(yù)分離器污水取樣口、纖維聚結(jié)除油器污水取樣口、斜板除懸器污水取樣口。主要考察采出液經(jīng)處理后的水中含油及懸浮物含量指標(biāo)。

圖1 現(xiàn)場工藝流程圖

3 現(xiàn)場應(yīng)用試驗結(jié)果

3.1 試驗情況

現(xiàn)場應(yīng)用試驗旨在考察該高效采出液油水處理一體化技術(shù)及裝置的處理效果，驗證技術(shù)的長周期性及波動抗性，用以指導(dǎo)“就地分水就地回注”技術(shù)的工業(yè)化放大開發(fā)，為進(jìn)一步現(xiàn)場應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)。

試驗重點(diǎn)考察該技術(shù)在不同處理條件下的污水處理效果，技術(shù)指標(biāo)是水中油及懸浮物的含量情況。

試驗1：在不添加預(yù)分水劑，采用一級纖維聚結(jié)除油器的條件下，裝置出口水中含油為100mg/L以下，懸浮物為40mg/L以下。纖維聚結(jié)除油器除油率可達(dá)85%以上。結(jié)果如表1所示。

表1 實驗結(jié)果

試驗2：在不添加預(yù)分水劑，采用兩級纖維聚結(jié)除油串聯(lián)處理的條件下，裝置能將水中含油降低至30mg/L以下，懸浮物降低至20mg/L以下。結(jié)果如表2所示。

表2 實驗結(jié)果

試驗3：在井排來液進(jìn)口添加預(yù)分水劑(添加量為10ppm)，采用一級纖維聚結(jié)除油器的條件下，裝置能將水中含油降低至30mg/L以下，懸浮物降低至30mg/L以下。結(jié)果如表3所示。

表3 實驗結(jié)果

表3(續(xù))

試驗4：在井排來液進(jìn)口添加預(yù)分水劑(添加量為20ppm)，采用一級纖維聚結(jié)除油器的條件下，裝置能將水中含油降低至15mg/L以下，懸浮物降低至15mg/L以下。結(jié)果如表4所示。

表4 實驗結(jié)果

試驗5：在井排來液進(jìn)口添加預(yù)分水劑(添加量為10ppm)，采用兩級纖維聚結(jié)除油器串聯(lián)，不使用污水除懸器時，裝置能將水中含油降低至10mg/L以下，懸浮物降低至10mg/L以下。結(jié)果如表5所示。

表5 實驗結(jié)果

3.2 試驗小結(jié)

通過試驗驗證，本高效油田采出液預(yù)分水處理裝置具有良好的運(yùn)行穩(wěn)定性及抗波動性。不加預(yù)分水劑，采用兩級纖維聚結(jié)處理，能將水中含油降低至30mg/L以下，懸浮物降至20mg/L；加10ppm預(yù)分水劑，采用一級纖維聚結(jié)處理，能將水中含油降低至30mg/L以下,懸浮物降至30mg/L；加10ppm預(yù)分水劑，采用兩級纖維聚結(jié)處理，不使用污水除懸器時，能將水中含油降低至10mg/L以下,懸浮物降至10mg/L以下。整套裝置無需添加凈水藥劑，不產(chǎn)生化學(xué)污泥。纖維聚結(jié)除油效率高，停留5至8min，除油率即可達(dá)85%以上，大幅減小了除油設(shè)備占地尺寸，且纖維聚結(jié)除油器在除油的同時具有較好的除懸作用。經(jīng)過測算，該裝置水處理費(fèi)用較低，不計回注電耗，處理運(yùn)行費(fèi)用約為0.35元/m3水。

4 結(jié)論及建議

本研究開發(fā)的高效油田采出液預(yù)分水技術(shù)處理效果穩(wěn)定，具有良好的抗波動性，自控程度高，可實現(xiàn)無人值守，適用于計量站、接轉(zhuǎn)站、井組或邊緣小油田井排來液的就地分水回注。如含油指標(biāo)需要降低10mg/L以下，可以采用“少量預(yù)分水劑+兩級纖維聚結(jié)處理”或者加大破乳劑用量，此時，斜板除懸技術(shù)在后端的除懸作用較小，可在后續(xù)應(yīng)用中取消斜板罐；如懸浮物指標(biāo)需進(jìn)一步降低，可在后端流程增設(shè)精細(xì)過濾裝置。處理流程密閉的條件下，無需增設(shè)提升泵，可利用余壓將處理后的水輸送至注水站水罐，分出低含水原油也可以直接回到原集輸管網(wǎng)。