龙传章，梁宝君，韩波
中国石化胜利油田分公司海洋采油厂
摘要：考虑到早期海上采油平台污水处理系统中的气浮装置的处理效果不达标，气浮装置的内部结构，外部管路和溶解空气系统均处于不合格状态。该设备已经过重新设计，可以满足标准操作要求。
关键词：海上采油平台；污水气浮处理设备；设备改造
在海上采油平台上，与陆上联合站相比，空间限制使污水处理系统的流程更简化，对污水处理设备的性能和占地面积有更高的要求。斜板式除油器→气浮→过滤器是海上平台上常见的污水处理工艺，气浮装置是去除污水中所含油和悬浮固体的重要装置。某些已经运行了很长时间的较旧平台受到当时技术水平的限制，由于对气浮系统的设计限制和水质变化的影响，废水处理效果尚未达到标准。这严重影响了污水处理系统的持续稳定性，会导致系统运行甚至瘫痪。修改气浮装置以恢复分离能力，降低系统压力，最大化原始装置的可用组件并减少投资。这是一个简单可行的解决方案，本文介绍了气浮设备的改进设计和运行效果。
一、采油平台传统的污水处理工艺
海上石油生产平台的生产方式一般为：在井口产生的流体被收集在三个分离器中，以初步分离油，气和水。分离出的石油通过海底管道和油轮运输到岸上和岸上进行加工。分离出的气体被去除以从发电机产生电力并释放火炬气，其余的气体可以被加压并重新注入野外。经海底管道或液化处理后，将其通过船运到岸上。如果平台在沙滩上并且靠近海岸，分离出的水可以通过管道输送到土地进行处理。但是，大多数平台都离岸很远。分离出的污水通常在进入缓冲罐之前先经过三相分离器，然后稳定下来，然后再经过旋流器进行处理，然后直接排入海中。
石油生产废水中的主要污染物包括石油物质，悬浮固体，可溶性盐和油田化学添加剂。液体旋风分离器是通常在石油生产平台中使用的一种水处理工艺，并且首先应用于矿物开采领域。用于增稠和消粘的液体旋风分离器最早于1939年5月出现，据报道已在《世界矿业评论》上发表，用于浓缩用于选煤的较少悬浮液。后来，进行了改进，并增加了溢流管。自80年代末以来，水力旋流器技术因其轻质，小尺寸和高速处理的独特性能而被广泛用于海上石油平台的水处理，因为它已在油田生产的水处理设备中使用。但是，实际上，海上石油生产平台上的许多液体旋风分离器都无法达到理想的处理效果。原因是由快速流动的液体产生的湍流，剪切和涡旋不稳定性使其处理不准确。在上游，水量波动很大，液体旋风分离器的除油效率大大降低，面临巨大的环境风险。另外，虽然用液体旋风分离器处理的生成水达到了目前的国家排放标准，但仍不符合回注水质的要求，因此最终被排放到海洋中，对海洋环境产生了根本性的影响，无法有针对性地解决。
二、气浮设备改造
（一）气浮设备运行现状
海上平台的处理水容量为4000 m/a，空气悬浮装置的设计处理能力为200 m/a，水箱尺寸为2800 mm ID×7800 mm S/S，设计压力为500 kPaG，设计温度为100°C。 工作压力为40-60kPaG，工作温度为60°C；再循环泵的流量为60m/h，扬程为50m，支撑4个喷头以释放装置底部的溶解气体，引入的气体为天然气。过程如图1所示。喷射器在设备底部未配备防阻塞装置，罐中的曝气管道被阻塞，设备失去了浮选功能。长期的恶性循环使设备底部充满了杂质，从而阻止了其从污泥管道中有效排出。上部排油系统还充满了污泥，可长期重载运行。
排油口成为高位溢流口。空气悬浮装置的所有功能都瘫痪了，装置内部的工作环境越来越差。 直接的结果是，通过气动悬浮装置的废水中的油含量甚至高于气动悬浮装置的含油量。系统上的负担加速了下一级过滤器的过滤材料的污染，并增加了维护成本。
三、主要改造内容
考虑到上述问题，有必要修改原始的空气悬浮装置，拆除水箱中的原始结构，并重新设计水箱中水的流动方向。以下转换是在不更改原始自动控制程序的情况下，充分利用旧设备的原则进行的。
首先，重新设计设备中的进水方向。转换前它会水平流动，水流面积仅为5.9平方米。满负荷运行的停留时间约为13分钟，流速约为34平方米/小时。这些参数对粒子的漂浮速度有很大的影响。转换后，水流将沿着设备横截面的结构呈之字形，流的面积将增加到14.7 m，流速将降低到13.6m2/h。
其次，采用浅池沉陷原理，增加板块倾斜，保证层流完全，固液分离。同时，油颗粒通过使倾斜的板状组件向上浮动来增加粒径，如图2所示。提高分离效率。第三，重新设计和制造集水区和集水区。流入设备后，污水与溶解的气体水完全
接触，并顺利流入坡道区域，如图3所示。
第四，在溶解空气系统转换之后，将空气悬浮装置转换为加压溶解空气悬浮。溶解的气体水的压力达到0.5至0.6 MPa，并且可以稳定释放直径为30至50μm的小气泡。增加溶解气体的量会增加气泡与油粒之间发生碰撞和粘结的可能性，保证组合体的漂浮速度。第五，具有宽流道设计的释放器以45°角安装在新的配水区一侧。配备加压溶解的空气水，具有独特的冲洗效果，可防止释放器被堵塞。第六，安装带孔的泥浆管，集油箱，并支撑喷淋清洁管道。
四、运行效果分析
气浮装置已于2018年底完成，并进行了一次一次性试运行，迄今为止一直稳定运行，图4显示了转型后第一年的运营收益。以上数据由制造商提供，检测方法为紫外分光光度法。改进的空气悬浮系统提高了污水中除油的效率，油和污泥的排放系统有效运行，并且废水的含油量稳定在15 mg/L以下。作为该过程的下一步，大大降低了过滤器的负荷，反冲洗过滤器的频率和更换过滤器材料的频率恢复了正常。
结语：综上所述，气浮是海上平台上常用的污水处理系统，在本文的平台A上遇到许多问题。对气浮系统的改造可以有效减少旧平台污水处理系统不兼容的问题，减少整个系统的运行和维护成本。与更换新设备相比，它具有投资少，转换时间短和生产速度快的优点。对于仍具有重要生产任务的旧平台，此转换模型非常适合推广。
参考文献：
[1]原佳甲.海上平台含油污水处理工艺应用实践[J].资源节约与环保,2020(05):66+68.
[2]郑秋生,阮锋,邵天泽,孟迪,马蒸钊,谢江浩.海上采油平台生产污水气浮处理设备改造[J].工业用水与废水,2019,50(04):58-60.
[3]李跃喜,熊友明.紧凑型气浮装置在海上FPSO生产水处理中的应用[J].油气田地面工程,2017,36(03):45-47.