蓬萊油田CEPB平臺斜板除油器流程改造及運行效果

李忠亮

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

0 引言

蓬萊油田CEPB平臺是渤海海域最大的生產(chǎn)污水處理平臺，其污水處理量最高可達12.96萬m3/d。其與已建CPC平臺通過棧橋相連，負責接收4座井口平臺來液進行油水分離，分離出的生產(chǎn)污水為礦區(qū)提供注水；同時還接收“海洋石油117”FPSO的注水進行再處理，之后并入礦區(qū)總注水管網(wǎng)。

如圖1所示，作為是蓬萊油田礦區(qū)注水終端，CEPB生產(chǎn)污水分為典型三段式流程[1-3]，從上游至下游依次設(shè)有4臺斜板除油器、4臺溶氣式浮選機、32臺核桃殼過濾器，最終將生產(chǎn)污水含油量從1000×10-6下降至30×10-6，固體懸浮物含量從300 mg/L下降至10 mg/L。第一級設(shè)備斜板除油器，接收自生產(chǎn)分離器來的生產(chǎn)水，主要去除生產(chǎn)水中顆粒直徑較大的分散油、浮油；第二級設(shè)備溶氣式浮選機，通過微氣泡去除產(chǎn)出污水中乳化油和固體顆粒；第三級核桃殼濾器，通過濾料的吸附作用去除乳化油和懸浮固體顆粒[1]。

圖1 CEPB平臺生產(chǎn)水處理流程圖

因油田采出原油含有高濃度硫化氫，實際生產(chǎn)中，斜板除油器內(nèi)的硫化氫濃度可達1800×10-6，而設(shè)備底部排污管線設(shè)計為開放式對地漏排放。高濃度硫化氫氣體的流體排放作業(yè)對人員安全造成極大風險。為減小排放帶來的安全隱患，在平臺投產(chǎn)之初盡量減少了斜板設(shè)備的底部排污次數(shù)[2]。

隨著設(shè)備運行時間的增加，生產(chǎn)污水中污泥進入斜板除油器，在設(shè)備底部沉降，偶爾出現(xiàn)處理水質(zhì)不達標的情況，污泥及雜質(zhì)的積累造成斜板除油器出口水中含油高達150 mg/L，給下游核桃殼濾器造成較大負擔。除增加核桃殼手動反洗工作量外，容易造成濾料污染，影響生產(chǎn)水處理系統(tǒng)整體水質(zhì)，如何安全合理地定期對斜板除油器進行排污成為需要解決的實際問題。

1 流程改造

在生產(chǎn)污水中，一般90%左右的油是以粒徑大于100 μm的浮油和10～100 μm的分散油形式存在，另外10%主要是0.1～10 μm的乳化油，小于0.1 μm的溶解油含量很低。斜板除油器主要除理的就是浮油與部分分散油。

斜板除油器應(yīng)用“淺池原理”：當生產(chǎn)污水進入斜管區(qū)后，密度小的粒子將浮到水面；上升較慢的粒子在波紋斜板中分離，粒子接觸到波紋斜板撞擊改變流向和流速，在浮力的作用下，在液面上部聚集最終進入內(nèi)部油室，而處理后的生產(chǎn)污水通過水相出口進入下一級處理設(shè)備[3]。生產(chǎn)污水中同樣含有分散體的礦物雜質(zhì)與大密度大比重的污油污泥。這些分散固體會沉降至罐底并逐漸累積。按照粒級可分為：(1)泥質(zhì)：粒徑＜10 μm；(2)粉質(zhì)：粒徑10～100 μm；(3)砂質(zhì)：粒徑＞100 μm。在斜板除油器運行過程中，罐底固體雜質(zhì)和油泥的不斷累積會使水相出口的水中含油(OIW)與固懸物含量(TSS)值升高，影響油田注水的整體質(zhì)量。為保證人員操作安全和注水水質(zhì)穩(wěn)定達標，斜板除油器底部污油不僅應(yīng)固定、按時排放，同時還要有良好、合理的排放方法。斜板除油器設(shè)備在設(shè)計上沒有考慮到含硫化氫流體的排放隱患，開式排泥流程顯然難以適用于高含硫化氫的工況，導致操作人員無法定期、安全地進行設(shè)備底部排污。

進行了現(xiàn)場實際考察和流程分析后，決定對設(shè)備進行排污管線改造。如圖2所示，將斜板除油器底部對空排放口通過50.8 mm軟管連接至設(shè)備的油相出口管線上；管線為閉式排放，將底部污泥排放到污油罐；采用高壓軟管連接，可以實現(xiàn)四臺斜板除油器的定期排泥工作。該改進措施用最少的改動創(chuàng)造出最大的效益，利用現(xiàn)有預留口，不需要熱工作業(yè)，最大程度地降低了風險；管線可靈活拆卸，可進行有針對性地排污[4]。

圖2 新增閉式排放管線流程圖

2 效果對比

斜板除油器改造簡圖如圖3所示。

圖3 斜板除油器改造簡圖

原有收油管線按照列賓宗公式計算，其過流量如下：

式中：Q為收油管線過流量；H為斜板除油器收油出口距離污油罐的高度(17 m)；L為斜板除油器收油出口到污油罐入口距離(30 m)；d為收油管線的管徑(76.2 mm)；ν為流體運動黏度[5]。

計算可得到該收油管線過流量約為70 m3/h，完全可以滿足斜板除油器每次排出污泥的流量。同時，通過對油槽液位的控制以及油相出口液位調(diào)節(jié)閥的開關(guān)，可以將收油與排泥分開進行，不會造成流程上相互竄液的問題。

流程改造后，通過現(xiàn)場試驗對斜板除油器A、斜板除油器B改造前后的水質(zhì)進行對比，數(shù)據(jù)見表1。以表1斜板除油器B水中含油量的對比分析可以看出：3月12—14日，斜板除油器B未排污前，出口水中含油平均值182 mg/L；3月20日對流程改造，每日4次排污，經(jīng)過三周的在線處理效果跟蹤，水中含油量平均值105 mg/L，水中含油量大幅下降，下降幅度42.3%。生產(chǎn)水緩沖罐，出口水中含油量3月12—14日平均值為73 mg/L，排污后水中含油量為54 mg/L，下降26%。通過以上數(shù)據(jù)可以判定，斜板除油器排污效果顯著，水質(zhì)得到大幅改善[6]。

表1 斜板除油器水中含油跟蹤

3 結(jié)語

(1)斜板除油器排污管線的改造充分利用了現(xiàn)有流程，將底部排污由開式排放改為閉式排放，用最小的改動獲得了較大的成效，提高了斜板除油器出口水質(zhì)，同時為安全、連續(xù)地排污提供了可靠的流程保證。

(2)本次作業(yè)可自主完成，減少了成本投入，實現(xiàn)了提質(zhì)增效。

(3)根據(jù)改造前后的數(shù)據(jù)對比，效果可觀，為今后新平臺的投產(chǎn)和設(shè)計或舊平臺改造提供了思路。建議在海油系統(tǒng)中其他平臺，尤其是高含硫化氫油田進行推廣使用。