大港油田公司对外合作项目部 天津市 300280
摘要：海洋是除陆地之外的又一大石油储存地，但是海上石油开采的影响范围要更大，一旦石油开采过程中出现石油泄漏或者生产污水处理不到位等问题，便可能造成全球范围的生态污染。为解决以上问题，同时结合采油平台空间限制，某油田作业公司引入一套多工艺紧凑型生产水处理装置，实现简易采油平台产出污水就地处理及达标排放。该套设备在混合液入口含水≥50%时，能实现现场就地污水脱除率≥50%，污水处理后满足三级海域含油污水达标处理排放的要求。
关键词：多工艺生产水处理设备；油田开发；达标排放
1关键设备及工作原理分析
1.1管柱式旋流气液分离器橇
原油从地层到地面为降压过程，大量溶解气从原油中析出，导致系统压力波动大，不易于设备的紧凑化，严重影响流体在设备中的停留时间。同时在高流速气体的搅动下，设备内部液面难以稳定，液相中的乳化现象更加严重，对原油脱水及生产水破乳除油都十分不利，为了解决脱气及稳压问题，本项目设计采用“柱状旋流气液分离器+二级分离稳压器”实现气液分离功能，如图1所示。
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图1
1.1.1柱状旋流气液分离器
考虑到海上井口平台空间有限，本次选用了柱状旋流气液分离器（GLCC），利用流体密度差，在离心力、重力及浮力相互协同下实现气液分离。该工艺较传统气液分离器具有体积小、质量轻、结构简单、效率高、后续维护工作量少以及操作简单等优点。入口管线采用倾斜切向入口设计，有利于气液分层，同时避免了气液再次掺混。流体沿罐壁切向进入到GLCC后形成高速旋流，产生多倍于重力的离心力，加速气液分离。同时入口设置有流量调节阀，通过该阀来调节流体的切入流速，从而调节分离器内部流体分离效果。
1.1.2二级分离稳压器
为了解决原油脱气导致系统压力波动，确保系统压力稳定，液相液位平稳，在气液分离器橇还设置了二级分离稳压器，该设备分别与GLCC液相及气相出口相连，通过其内部设置的自力式液位控制器来实现气、液稳定的作用。自力式液位控制器工作原理：在控制器系统工作状态时，液位控制器中的浮子一部分被液体浸没，此时，控制器中的液位和压力与GLCC中的液位和压力几乎相等并保持同步变化，当由于某些因素如控制系统入口液相流量短时间内增大、气相流量减小、压力降低等引起控制器系统内液位上升，浮子受浮力作用向上移动，同步带动气相调节单元中气阀开度减小、液相调节单元中液阀开度增大，气相出口减小、液相出口增大，直至柱状旋流分离器中的液位及压力达到新的平衡。当液相流量减小时，作用则相反。从而实现稳压、稳液位的功能。
1.2水力旋流器
水力旋流器主要利用压力差将不同的混合流体压入旋流管内，然后让旋流管高速旋转，在管内形成涡流，由于不同混合流体存在着密度差异和颗粒差异，因此在高速旋转的过程中，流体会根据其自身的密度和颗粒由大到小自下而上的进行离心沉降。水力旋流器在运转过程中会产生强大的离心力，在离心力的作用下，各种不同混合流体便能产生物质的分离，在加上重力的作用，大密度和大颗粒的流体首先被分离出来并向底部沉降，从而沿着管壁从底部的排液口排出。水力旋流器同样也是更多的运用了物理原理，首先要清除不同混合流体大致密度情况和颗粒情况，在对不同混合流体进行深入分析的前提下利用物理离心力与重力原理对流体进行分离，经处理后的流体可以很好地对含油量和含水量进行控制，从而减轻了后续生产水进一步处理的压力。
1.3气浮选器（CFU）
工作原理：生产污水流经微气泡发生器时被注入大量的微气泡，混合液从CFU底部布液管沿着内腔切向进入，在罐壁产生旋流，旋流引起的离心力场驱使气泡与油滴高效黏附，黏附气泡后的油滴与水的密度差进一步加大，进而加速浮升，提高了油水分离效率，实现对生产水的高效处理。本项目设计采用两级CFU串联进行生产水精细处理，在一级CFU入口生产水含油量≤300mg/L的条件下，二级CFU出口生产水含油量≤30mg/L。
2工程设计与应用分析
2.1参数设计
本项目设计在3个井口采油平台各增加1套同类型多工艺水处理实施，结合油藏开采现状及后续产能释放提液计划，针对性的设计了3套不同处理量的设备，具体生产水处理设备设计参数如表1所示。
表1
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2.2现场应用分析
10月份完成了设备最终调试，其中B平台目前综合含水量只有36%，未达到设备投用的含水要求，该平台设备验收时通过引入海水实现混合液含水量≥50%的条件进行设备测试，在满足验收要求后暂时惰化封存。其余两个平台均正常投入使用，具体生产污水设备实际处理量情况如表2所示。从表2中可见，通过实际运行，A平台和C平台脱水设备均达到了设计要求。
表2
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3结语
总而言之，多工艺生产水处理设备在海上采油中的应用具有广阔的应用内前景，而多工艺生产水处理设备设计也要更多融入时代因素，将其功能加以完善。
参考文献
[1]曹雨平，姜临田．水利旋流器的研究现状和发展趋势[J]．工业水处理，2015，35（2）：11-14．
[2]屈撑囤，杨鹏辉，李彦．油气田含油污水处理技术[M]．北京：石油工业出版社，2015.
[3]崔嵘．海上油气田典型生产技术改造良好作业实践[M]．北京：化学工业出版社，2017．
[4]李康.海上油田生产井口抬升原因分析及对策[J].化工管理,2019,0(36):214-214.