污油回收站工藝改進適應性分析

大慶油田國際勘探開發公司

隨著油田開發的不斷深入，生產規模逐漸擴大，在開發生產過程中，作業、壓裂、洗井、管道穿孔以及各類容器清淤等環節不斷產生的各類含油污泥、廢水、廢液以及污油等需要再次進行處理。污油回收站是油田生產過程中的關鍵環節，在現生產管理模式下，含油污泥處理站外輸污油、提撈油、大罐收油、水井作業含油污水、管道穿孔上層清液均由罐車拉運至污油回收站進行處理，處理后的污油重新進入系統進行脫水處理，合格后予以外輸。

1 地面建設概況

截至2019 年底，大慶油田某采油廠建有油井5 195 口，注（水）入井4 520 口，建成各類站所188 座，各類容器522 臺，加熱爐330 臺，油、水系統立式儲罐290座。根據生產運行現狀，污油產生來源共計5 種，分別為含油污泥處理站外輸污油、提撈井含水油、大罐收油、水井作業含油污水、管道穿孔上層清液，全年累計產生污油量約4×104m3左右。針對落地油污染嚴重的問題，該廠2001 年建設了1 號污油回收站和2 號污油回收站，最大外輸能力均為276 m3/d；2009 年建成2 座老化油處理系統，采用熱化學單獨脫水工藝處理2座污油回收站來油。

1.1 污油回收站運行方式

2座已建污油回收站主要接收油水井作業、容器清淤、管道穿孔、提撈油等污油，油水井作業、容器清淤等落地污油通過人工裝袋車運至污油回收站，提撈油通過罐車接收的方式運送至污油回收站卸油[1]。目前，由于污油池內伴熱管道頻繁穿孔、過濾網堵塞等原因導致污油回收站當年10 月到次年4月不能正常運行。

據統計，在污油回收高峰期，外輸泵日均運行4～6 h；污油回收低值期時，外輸泵日均運行1～2 h，外輸液量均進入聯合站老化油處理系統。為保證污油回收站正常生產運行，污油池每3個月至少要人工清淤一次，并對污油池及儲油池的過濾設施、加熱設施及出液口等重點部位加強清淤，以延續污油池的使用時間。

1.2 污油回收站工藝流程

污油回收站工藝流程見圖1。

圖1 原污油回收站工藝流程Fig.1 Process flow of original sump oil recovery station

污油回收站運行參數為：①真空爐供熱溫度75 ℃；②外輸油溫度33～35 ℃；③日均外輸量高峰期為35～40 m3/h，低值期為10～15 m3/h。

2 存在的問題及原因分析

1 號、2 號污油回收站自運行以來，有效解決了采油廠落地油回收處理難題，但也暴露出一些問題。

（1）落地污油量增加，污油池設計能力不能滿足生產需求。2座污油回收站均為2001年建設，當時采油井2 422 口，截至2015 年底采油井達4 938口，其中提撈井20 口，較2001 年采油井增加了2 516 口。據統計，2001 年采油井共穿孔5 491 次，而2015年采油井穿孔次數增加到8 873次，落地油量大幅增加。目前落地污油、提撈油等最大處理量需達到600 m3/d，已建污油回收站設計處理量為276 m3/d，實際處理能力只有200 m3/d 左右，污油緩沖時間較短，污油回收站處理能力已遠不能滿足生產需求。

（2）半地下式泵房存在安全隱患，急需改造。2座污油回收站外輸泵房于2001年投產使用，為方便機泵上液采用了半地下式建設模式。半地下式泵房設計不符合油氣集輸設計規范（GB5 0350—2005）中第11.11.4 條的規定，即有爆炸危險的甲、乙類廠房不應采用地下或半地下式廠房，宜采用敞開式或半敞開式廠房。

（3）污油回收站處理工藝落后，無法滿足目前生產需求，亟待改進。2座污油回收站處理工藝存在以下四方面問題，致使污油回收站落地污油回收處理達不到預期效果。一是污油回收池過濾工藝簡單，僅采用鋼網式一級過濾，草、木棍、泥沙等雜質常隨著污油進入儲油池，堵塞儲油池出液口。二是建設結構落后，卸油池后無沉降池進行沉降，造成污油換熱、過濾效果不佳。三是無熱水沖洗流程，送油罐車常有存油留在罐內，無法外排。四是缺乏外輸維持系統，回收的落地污油含蠟量及凝固點較高，外輸泵停運時常造成外輸管道積液凝堵，原油外輸困難，致污油回收站不能實現一年四季連續運行。

綜上，分析原有污油回收站不能正常運行的主要原因如下：已建污油回收池規模不能滿足采油廠落地污油量逐年遞增的需求；站所建設年限較早，現部分已建工藝設計不能滿足新規范的要求；大部分設備老化嚴重，工藝相對落后，亟待改進[2]。

3 改進措施

3.1 污油回收池擴容

根據目前落地污油量以及后續的產能建設，對2座污油回收站污油池規模進行能力確定。按目前生產運行現狀，污油回收站卸油池接收污油主要來源包括含油污泥處理站外輸污油、提撈井含水油、大罐收油、水井作業含油污水和管道穿孔上層清液。

（1）含油污泥處理站外輸污油產生情況。結合目前生產實際情況，含油污泥處理站處理的污泥產生來源有落地含油污泥、井下作業污泥、清淤含油污泥和鉆井泥漿。落地含油污泥主要是集輸油管道穿孔和作業施工過程中產生的落地油泥，經預估，2019年共計產生落地污泥約1.3×104m3；井下作業污泥主要是抬井口坐防噴器、起桿管、掛蠟起井產生的作業污泥，按每口井產生1 m3計算，每年5 500口井作業，預計產生污泥0.55×104m3；清淤污泥主要是各類容器、大罐、回收水池、儲泥池等場所清淤產生的污泥[3]，其中臥式容器清淤量約為0.5×104m3，立式容器清淤量約為1.5×104m3，回收水池及廢液暫存池清淤量為2.4×104m3，年產生清淤污泥總計4.4×104m3；鉆井及作業泥漿主要由泥漿壓井產生，按年均鉆井數200口左右、單井產生的泥漿量約280 m3計算，預估年產生廢棄鉆井液約5.6×104m3。以上落地污泥、清淤污泥等含油污泥經過含油污泥處理站分離后的含水油，預計年外輸量1.44×104m3。

（2）提撈井含水油產生情況。結合現生產運行狀況，提撈隊伍自早6 點至晚8 點期間實施提撈采油，單次提撈時長為30～60 min，日最高提撈20次。根據采油工程預測，2020 年提撈井總井數將達到44口，平均含水率60%～65%，預計年最高提撈液量將達到2.1×104m3。

（3）大罐收油產生情況。注水站儲水罐經長時間運行，罐內上層會存留污油。結合目前生產實際情況預估，21 座注水站儲水罐年回收油量約0.4×104m3。

（4）水井作業含油污水產生情況。水井作業施工過程中產生的井底返排液及洗井液（周圍50 m無油井），每口井最多產生7～8 m3含油污水，預估年產生量約為700～800 m3。

（5）管道穿孔上層清液產生情況。管道穿孔上層清液主要是日常生產過程中由于管道穿孔產生的污水污油，該部分污油存在非確定因素，預計年產生量約100 m3。

根據以上污油總量，預估全年累計產生污油量4.03×104m3，從而確定污油池建設規模。結合已建污油回收站現有場地平面布局，為滿足污油回收處理要求，1 號污油回收站需擴建960 m3（20 m×16 m×3 m）污油池1 座，2 號污油回收站需擴建1 200 m3（20 m×20 m×3 m）污油池1座。

3.2 污油回收站工藝流程改進

結合現污油回收站工藝方面存在的問題，污油回收站工藝流程需進行優化。規劃從污油回收站就近引入污水管道進入新建緩沖罐，冬季可沖洗外輸油管道，防止外輸管道凝堵，保證污油回收站連續運行[4]。改進后工藝流程見圖2。

圖2 污油回收站工藝改進流程Fig.2 Process improvement flow of sump oil recovery station

3.3 污油池結構設計改進

由于污油池為常年運行，為方便清淤及卸車需要，回收池為半敞口設計，接收污油設備選擇半地下混凝土池形式，考慮落地污油回收池含泥沙量大，清淤頻率高，故設2 座卸油池及沉降池，1 座緩沖池。池頂部設活動蓋板，蓋板可以吊裝，方便以后維修、清淤工作，實現分池清淤，保證連續生產。卸油池池底采用坡度設計，方便淤泥沉積及后續清淤。為保證冬季正常運行及污油池的整體伴熱效果，并防止老化油的產生，將伴熱盤管設計為多組、立體走向，每組伴熱管道間留有人工作業空間，使池底到污油頂層均滿足伴熱需求。卸油段與沉降段中間設置過濾板，過濾板為鋼制結構，在鋼板上均勻地開50 mm 直徑的圓孔，過濾板底部設0.5 m 高的混凝土隔斷，以阻擋沉降后的泥沙流入緩沖段[5]。

以1 號污油回收站為例，該站自2017 年6 月起，對污油池結構、工藝流程以及相關輔助設施進行改造，于2018年7月投產運行至今。自改造投產運行以來，在保證污油沉降時間和下游老化油處理系統正常運行的前提下，處理量由原來的276 m3/d提升至426 m3/d，同時實現一年四季連續運行，運行效率大幅提升，解決了以往因地區天氣寒冷污油回收站在11 月至4 月無法正常運行的問題。此外，由于污油回收站工藝流程的優化改進，外輸油品質量有了較大提升，有效降低了安全環保壓力，實現污油合理回收。

4 結論

（1）污油回收站是在油田開發不斷深入的基礎上建設的，隨著污油量的不斷加大，污油回收站建設的必要性日益凸顯。建設前，需結合開發預測對油田產生的污油量進行預估，精準確定建設規模，避免投資浪費。

（2）污油回收站建設需充分考慮池內結構和過濾工藝，根據池體結構確定伴熱系統敷設方式，確保污油經充分沉降后進入老化油系統，降低老化油處理難度。

（3）污油回收站大部分來液屬于相對易處理污油（提撈油），白天接收的污油經過夜晚沉降后直接進行外輸，隨著各單位提撈井的不斷增加，污油回收站基本每天接收新液處理并外輸至老化油系統。但結合現運行情況，老化油處理系統工藝流程需要進一步摸索調整，老化油系統在接收難處理的沉降罐收油后可能存在不達標循環運行問題，屆時需要停止上游污油回收站的收液，確保污油處理達標。

（4）通過對污油回收站工藝進行改進，污油回收站實現一年四季連續運行，運行效率大幅提升，工藝適應性較好，有效減輕了環保形勢壓力，為礦區原油產量的提升提供了堅強后盾。