海上油田返排液油水高效分離技術(shù)研究應(yīng)用

李科研，劉峰，王洋(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引言

對于海上油田的鉆井來說，為了減少完井液對儲層的浸泡時間，降低儲層污染，完井結(jié)束后需要盡快進行返排。然而由于返排液中含有大量的原油、懸浮物及其他雜質(zhì)，導(dǎo)管架完井期間的返排流程無法及時對油水進行分離，需要大量的污油罐回收返排液，也對現(xiàn)場場地、運輸工具以及回收液的處理提出了更高的要求，可能導(dǎo)致油井無法及時返排或連續(xù)返排。尤其是面對海上油氣井的環(huán)保壓力，研究采用了一套試用于導(dǎo)管架作業(yè)期間的高效返排處理設(shè)備，達到降本增效的目的，并在渤海油田成功應(yīng)用和推廣，效益顯著。

1 油水高效分離技術(shù)原理

返排液中的物質(zhì)組成主要為溶解性有機物和非溶解性物質(zhì)，溶解性有機物在一定條件下，可以轉(zhuǎn)化為非溶解性物質(zhì)。返排液處理的方法之一就是加入混凝劑和絮凝劑使大部分溶解性有機物轉(zhuǎn)化成為非溶解性物質(zhì)，再將全部或大部分非溶解性物質(zhì)去除以達到凈化返排液的目的，本次返排技術(shù)的設(shè)備主體主要由物理旋流分離器和化學(xué)分離混凝沉降氣浮器組成。

完井返排液油水高效分離技術(shù)是以物理和化學(xué)相結(jié)合的方法集成的一種處理海上鉆完井返排廢液處理的設(shè)備。物理油水分離主要是以旋流分離器對來液進行油水的預(yù)分離，化學(xué)油水分離主要是指以高效油水分離設(shè)備為依托，采用投加化學(xué)破乳劑和化學(xué)混凝藥劑來進行油水分離。

2 返排液高效分離凈化技術(shù)優(yōu)勢

處理效果方面，與其他化學(xué)處理方式相比，油水高效分離技術(shù)可以使化學(xué)藥劑的效能達到最佳，使廢液達到更好的處理效果，實現(xiàn)對復(fù)雜廢液中油類、懸浮物和其它特定污染物的去除；設(shè)備緊湊，僅占用有限甲板面積，有別于其它復(fù)雜龐大的工藝設(shè)備，油水高效分離裝置極適用于海上鉆井平臺；針對不同的廢液處理需求，該工藝可實現(xiàn)擴展，增加化學(xué)藥劑注入、氧化、生化及膜過濾等功能，滿足循環(huán)使用、回注及排放等各類要求；通過油水高效分離可實現(xiàn)返排液中水的再利用，原油直接回收，節(jié)省返排液回收的運輸及處理成本。通過對完修井階段產(chǎn)生的返排液進行處理并資源化利用，可有效降低含油廢液帶來的海洋環(huán)保風(fēng)險，節(jié)省含油廢液運回陸地的船舶運輸及處理費用，提高含油廢液中原油的利用率。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 旋轉(zhuǎn)分離工藝

從進口返排的液體經(jīng)油嘴管匯集在油水緩沖罐中，返排廢液再經(jīng)緩沖罐進入旋流器進行油水初步分離，其主要原理為廢液中具有一定密度差的液-液、液-固等兩相或多相混合物以一定的壓力切向進入旋流器，在圓柱腔內(nèi)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)流體場，廢水中的油類、懸浮物和水存在一定的密度差，其在離心力的作用下，密度小的組分向中心軸線方向運動，并在軸線中心形成一向上運動的內(nèi)渦旋，然后由溢流口排出，油類物質(zhì)經(jīng)外輸泵排至污油罐，而廢液中密度大的組分在旋流場中沿軸向向下運動，沿徑向向外運動，在到達錐體段沿器壁向下運動，并形成了外旋渦流場由底流口排出，廢液進入下一級高效污水處理裝置，這樣就達到了兩相分離的目的。經(jīng)過旋流分離可以去除廢液中的大部分浮油、部分溶解油和乳化油，起到一個對廢液進行初步除油、減小后端設(shè)備的負擔(dān)和化學(xué)藥劑使用量的作用，并提高后端設(shè)備對復(fù)雜返排液的抗沖擊能力，設(shè)備的流程圖如圖1所示。

圖1 旋流分離流程圖

3.2 多相分離工藝

通過旋流器物理分離底流口排出的液體經(jīng)高效油水分離設(shè)備的提升泵將液體提升至一級平流式除油器，除去少量的浮油、溶解油和懸浮物，一級平流式除油器后設(shè)有混合反應(yīng)箱，經(jīng)過一級除油后的水與化學(xué)藥劑充分混合反應(yīng)流入二級豎流式容器氣浮罐，去除污水中的乳化油、殘留的浮油和溶解油、懸浮物、色度，處理后的清水進入清水緩存水箱，由清水輸出泵輸出經(jīng)膜過濾技術(shù)，進一步降低水中含油量和懸浮物含量，設(shè)備流程如圖2所示。

多相分離工藝技術(shù)可以有效去除返排液中的原油、懸浮物、色度，并將返排液凈化回收后循環(huán)利用。通過對完井液及時返排能夠減少完井液對儲層的浸泡時間，通過該技術(shù)處理返排廢液去除有害成分，保留有利成分，循環(huán)使用完井液既保護了環(huán)境還節(jié)省了成本。

4 結(jié)語

圖2 高效油水分離設(shè)備工藝流程圖

海上油田返排液油水高效分離技術(shù)經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)用，達到了海上返排液現(xiàn)場即時處理及解決油氣井產(chǎn)能的目的，處理后水質(zhì)含油量及懸浮物固相含量均達到排放標準要求，解決了渤海灣返排液長久以來無法現(xiàn)場分離凈化的難題，同時減少含油液體運輸及處理費用，環(huán)保、經(jīng)濟效益顯著，推廣價值高。通過該技術(shù)的成功應(yīng)用對完井階段產(chǎn)生的返排液進行處理并重復(fù)利用，實現(xiàn)了導(dǎo)管架期間油井連續(xù)返排作業(yè)，返排液含油率達90%以上，降低儲層傷害。累計應(yīng)用14口井，投產(chǎn)初期實際產(chǎn)油量達配產(chǎn)1.59倍。處理后的返排液滿足重新配置完井液的條件，每口井可節(jié)省約15萬元，直接經(jīng)濟效益顯著；此外，在間接經(jīng)濟效益方面也具有諸多優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在可以有效降低含油廢液帶來的海洋環(huán)保風(fēng)險，大大節(jié)省含油廢液運回陸地的船舶運輸及處理費用，真正實現(xiàn)了返排液源頭減量、過程減排，有效降低環(huán)境風(fēng)險和廢棄物處理費用成本，從而打破了海上油田面臨環(huán)保多項約束的瓶頸。