斜板除油器除油效率下降原因分析及收油裝置改造實踐

田慶林，尹旭明，王偉銘，薛春芳，劉富有

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司工程建設中心 天津 300459； 2.海洋石油工程股份有限公司設計公司 天津 300459)

0 引 言

某海上采油平臺生產污水處理系統(tǒng)由斜板除油器、氣浮選機、生產水緩沖罐、核桃殼過濾器等設備組成。斜板除油器日處理量為8640m3/d，設計壓力為650kPa，設計溫度為90℃，操作壓力為300kPa，操作溫度為50～65℃。斜板除油器處理能力為入口含油小于1000mg/L，出口含油小于100mg/L。目前油田運行工況為：處理生產污水總量1800m3/d，操作壓力320kPa，溫度51℃，入口污水含油200～250mg/L，出口含油140mg/L。

1 斜板除油器工作原理

斜板除油器采用重力分離技術進行油水分離[1]，內部一般分為緩沖區(qū)、斜板區(qū)、清水區(qū)和污油室，穩(wěn)流后的污水由緩沖區(qū)進入斜板區(qū)，經過波紋板處理后從底部進入清水區(qū)。斜板區(qū)設置了許多角度為45～60°的波紋板，波紋板通常由玻璃鋼制成，這種材料有良好的親油性，有利于在表面形成油膜，進而使油珠粒徑進一步增大[2]。經過波紋板浮起的污油被收油槽收集流入污油室，再由污油室底部排放至外部污油罐完成污油回收。

2 運行效率下降原因分析及驗證

①現(xiàn)場人員經過查閱近6個月的化驗數(shù)據記錄發(fā)現(xiàn)，斜板入口含油從未出現(xiàn)過大于1000mg/L的工況，排除了上游流程含油過高導致斜板除油器除油效果不佳的可能性。

②將污水系統(tǒng)化學藥劑送回做配伍實驗，實驗結果證明清水劑輔助除油效果良好，排除了藥劑選型錯誤的問題。

③廠家設計資料中收油液位高于現(xiàn)場實際操作液位1000mm左右，減去液位計顯示誤差，依然存在可觀的偏差，初步判斷收油槽擋板故障。

為了驗證以上分析結論，現(xiàn)場人員對斜板除油器隔離泄壓開蓋進行了檢查。打開入孔后發(fā)現(xiàn)斜板區(qū)上方收油槽聚集了大量稠油，收油槽已嚴重堵塞。

除此之外，對比圖1所示的設計構造簡圖和圖2所示的實際構造簡圖，收油槽和污油室的位置與高度均存在較大差異。經過現(xiàn)場試驗發(fā)現(xiàn)，斜板除油器液位提升到3200mm左右后，斜板污油室先開始進液，再提高液位至3300mm左右后斜板區(qū)主收油槽才開始進液。這表明污油室擋板高度低于收油槽擋板高度，致使大量沒有經過斜板區(qū)處理的污水先從混合區(qū)進入污油室，而斜板區(qū)收集的污油在此液位下，無法順利外排不斷堆積導致堵塞，收油槽功能基本失效，收油效率大幅下降，最終導致出口含油量增加。

圖1 斜板除油器設計構造簡圖 Fig.1 Design structure drawing of corrugated plate interceptor

圖2 斜板除油器實際構造簡圖 Fig.2 Real structure drawing of corrugated plate interceptor

隨著對斜板除油器內部結構的進一步研究，現(xiàn)場人員認為清水區(qū)的生產水雖然已經脫除了大部分的原油液滴，但長時間運行后污油依然會在頂部積聚，由于清水區(qū)上方未設置收油裝置，積聚的污油會導致清水二次污染，最終水相出口含油量逐漸增加。

由上述原因分析和驗證得出，導致斜板除油器出口含油量增加、除油效率下降有2個原因：

①斜板除油器內部收油裝置布置方案與原設計方案不同，收油槽收油功能失效；

②斜板除油器清水區(qū)未設置收油裝置，清水區(qū)頂部污油逐漸積聚無法排除，使水區(qū)二次污染。

3 優(yōu)化改造實施及效果驗證

斜板除油器優(yōu)化改造分為兩部分：第一部分的改造目標是降低收油槽擋板高度，使斜板區(qū)的污油優(yōu)先被收集進入收油槽；第二部分是增加清水區(qū)收油裝置，使現(xiàn)場人員可以定期手動對清水區(qū)頂部聚集的污油進行清理。

3.1 斜板除油器斜板區(qū)收油槽改造

經過測量，收油槽擋板最上部與污油室擋板高度差為500mm左右，因此將收油槽擋板處收油口向下切割900mm，圖3展示了改造過程，圖4展示了收油槽改造成果。改造后斜板區(qū)的收油槽最低處的高度略低于緩沖區(qū)的收油槽高度，保證斜板區(qū)收油槽優(yōu)先進液，以便有效排出經過波紋板處理后的污油，提高收油效率。

圖3 斜板區(qū)收油槽改造過程 Fig.3 Transformation process of oil collector tank in corrugated plate area

圖4 斜板區(qū)收油槽改造成果 Fig.4 Transformation result of oil collection tank in corrugated plate area

3.2 斜板除油器清水區(qū)新增收油裝置

清水區(qū)新增收油裝置針對斜板除油器水室無收油裝置的狀況進行設計和制作，圖5為收油裝置簡圖。收油裝置主要由收油槽、收油管線、傳動裝置、密封填料、外排管線等組成，將收油裝置固定在斜板除油器內部清水區(qū)上方，出油管線向外引出至收油桶，現(xiàn)場人員需要對清水區(qū)收油時，將清水區(qū)液位提升到收油裝置收油高度即可收油。除此之外，還可以通過旋轉收油裝置上部螺紋，調整收油槽的高度，以便適應不斷變化的生產工況。

圖5 清水區(qū)收油裝置簡圖 Fig.5 Drawing of oil collection device in clean water area

3.3 斜板除油器改造效果驗證

3.3.1 效果驗證一

斜板除油器改造完成后，在未投用清水區(qū)收油裝置的條件下，先對斜板區(qū)收油槽改造效果進行檢驗。連續(xù)一周化驗斜板除油器水相出口含油，從圖6含油曲線可見，出口平均含油從120mg/L降至80mg/L，出口含油明顯下降，收油效果得到顯著提高，收油槽改造效果良好。

圖6 未投用收油裝置時水相出口含油曲線圖 Fig.6 Oil content curve of water phase outlet without oil collection device

3.3.2 效果驗證二

將清水區(qū)收油裝置投入使用后，現(xiàn)場人員每日對清水區(qū)頂部進行收油，收油裝置出口取樣發(fā)現(xiàn)排出部分污油。

由圖7曲線可知，清水區(qū)收油裝置投用后，水相出口含油化驗數(shù)值明顯降低，出口含油由80mg/L左右降至40mg/L左右，且持續(xù)觀察數(shù)日數(shù)值穩(wěn)定，表明清水區(qū)收油裝置收油效果良好。

圖7 投用收油裝置后水相出口含油曲線圖 Fig.7 Oil content curve of water phase outlet with oil collection device

4 總 結

斜板除油器作為油田污水處理核心設備，處理污水能力的好壞將直接影響油田的產量[3]。隨著“零排放”標準的持續(xù)推進，海上油田生產污水處理指標日漸嚴格，為保證“注好水、注夠水、精細注水”，油田對癥下藥，對生產污水處理流程中多個設備進行優(yōu)化改造，其中斜板除油器收油槽優(yōu)化改造和新增清水區(qū)收油裝置投入運行后均收效良好，有效降低了水相出口含油，解決了斜板除油器除油效率下降的難題，為其他油田提供了成功借鑒。■