浅析提高油田水处理效果的方法

Posted 2023-01-12 油田水

篇首语：贵有恒何必三更眠五更起，最无益只怕一日曝十日寒。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了浅析提高油田水处理效果的方法相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

当平台水处理系统压力加大，原油性质和操作压力均不利于油水分离，临时措施如生产分离器处化学药剂优化、水力旋流器化学药剂优化、排放水缓冲罐“气举"改造和长期措施如水力旋流器、生产分离器、排放水缓冲罐结构改造等先后被论证和使用，有效地解决了水系统的种种问题。通过现场的观察，提议的两种措施都在保证操作安全前提下，提高了排放水质量，缓解了水处理系统的处理压力，破解了由油品、操作压力等带来的不利因素。
随着整个社会对环保的重视程度加强，国家海洋局对海洋石油开采排放水的监控也越来越严。当前国家海洋局对排放水的要求是水中含油低于50mg/L。尽管流花油田当前排放水基本上都处于35～50mg/L之间，低于海洋局的标准。但随着含水量的进一步增加，水处理的压力也越来越大。同时再加上流花油田原油密度大(20API)、操作压力低等特殊性，对水处理的警惕性丝毫不能放松。根据多年的现场工作经验，为了降低流花油田排放水水中含油的指标，临时和长期的解决措施先后被论证和使用，达到了很好的效果。
1.流花油田水处理系统简介
该油田水处理系统主要包括四个部分：生产分离器、电脱水器、水力旋流分离器和排放水缓冲罐。如图1所示。

从地层抽上来的油水混合物首先进入生产分离器，经简单沉降分离，富含水的油(含水量一般在5%～25%之间)进入电脱水器，而富含油的水(水中含油量一般在300mg/L以下)水经增压泵增压后进入水力旋流分离器进一步分离。从电脱水器分离出来的水也进入另外一套增压泵和水力旋流分离器。经两套水力旋流分离器处理的水都汇总到排放水缓冲罐，该罐的作用是对生产水进行最后的沉降分离，出口的水达到含油量小于50mg/L的排放标准。
2.短期内降低排放水水中含油的方法
2.1化学药剂的优化(生产分离器)
由于该油田的生产水腐蚀性很强，为了有效地保护生产设施的内壁，防腐剂的使用是必不可少的。因此所注射的防腐剂与其它生产化学药剂的配伍性就显得非常重要了。在评估生产分离器的操作效果时需要特别注意各种生产化学药剂的选择与配伍性问题。
在选择破乳剂时不仅仅要关注生产分离器油出口的油中含水量，同时也要关注水出口的水中含油量。过去的生产经验表明：对破乳剂优化和更换的动机不仅仅来源于油出口油中含水量的增加，水出口的水中含油量的增加也会促使我们对破乳剂进行优化或更换。在该油田十年的生产作业中，也不乏这样的实例：优化破乳剂的注入量后，生产分离器油出口的油中含水量大大降低，与此同时，水出口的水中含油量也明显改善。
2.2化学药剂的优化(水力旋流分离器)
水力旋流分离器的使用目的是在一定的温度和压力下将水中一定尺寸大小的小油滴去除。为了提高水力旋流分离器的效果，我们需要通过各种各样的办法增加小油滴的尺寸。常用的方法可以分为两种：物理法和化学法。由于流花油田在水力旋流分离器前需要增压泵提高操作压力，故建议多关注化学方法。
l)在水力旋流分离器的上游注入清水剂，促使油滴聚集，增加油滴直径，从而提高水力旋流分离器的分离效果。
2)在水力旋流分离器的下游注入絮凝剂从而提高排放水缓冲罐的分离效果。
在优化水力旋流分离器的化学药剂时，注入点的选择和注入化学药剂的选择同样重要。在过去的几年中，现场曾多次通过仅仅更换清水剂注入点就可以大大提高排放水的质量，主要原因是通过选择合适的注入点最大限度地减少油水流动过程中的紊乱和剪切对化学药剂的弱化作用。
2.3提高排放水缓冲罐的分离效果
通过注入氮气，排放水缓冲罐的分离效果大大加强(水中含油量降低10mg/L)。氮气的注入点为生产分离器液位控制阀的上游。我们可以通过以下两种方法进一步提高“气举"效果。
l)用燃料气代替氮气从而增加气体的可溶性并能降低成本。
2)通过优化气体的注入量并改善气体注入装置。为了达到最佳效果，需要将所注入气体在水相中分离成众多细微水泡，此时气体注入装置的选择就非常重要了。如果气泡的直径过大，所注入气体不但起不到分离油的作用，相反会在罐中产生更多的紊流，从而降低缓冲罐的效果。当气泡的直径小于油滴的直径时，“气举"作用达到最佳效果。
3.长期内降低排放水水中含油的方法
3.1针对水力旋流分离器的方法
3.1.1内衬管尺寸的选择
在Apex公司工程师对该油田水力旋流分离器内衬管和罐体进行常规检查时增做过简单的试验，更小尺寸内衬管的分离效果比当前内衬管大大增强。一个合理的解释是随着油田各种条件的变化，水中油滴的直径也发生一定的变化，与此相对应，水力旋流分离器内衬管的尺寸也应进行调整才能达到最佳的效果。不过，内衬管的更换费用高，耗时长，不到万不得以不采取该办法。
3.1.2Pect-F凝聚过滤器的使用
凝聚过滤器是通过机械的方法增加油滴的直径，从而提高水力旋流分离器的分离效果。现在市场上使用较好的凝聚过滤器是商标名为Pect-F的凝聚过滤器。它通常放置在水力旋流分离器腔体内多根内衬的周围，它通过捕捉、聚集旋流分离器入口处的油滴，从而提高分离效果。
这种方法在国内属于较新的方法，但在北海海域已经经过广泛试验并取得成功。它的分离效果比以前提高了20%-50%。
3.2针对生产分离器和排放水缓冲罐的方法
在这两个设备中，油或水都通过顶部进入罐体，而水都是从罐底的中间部分流出。罐体内部的结构都会对油水的分离效果产生影响。堰板的高度以及流体分配器的选择是这两个装置中常见的可调部分。
在不同的生产阶段，井液含油量会有很大的变化。要提高生产分离器的效果，改变堰板高度从而增加滞留时间以及沉降区域，排放水的质量会相应地提高。
随着含水量的不断上升，滞留时间变短，合适的流体分配器的选择越显重要。流体分配器的选择原则是较少液体在罐体的紊流，增加有效的静止沉降区域。
4.结束语
自该油田在1996年投产以来，管理层以及一线的员工都非常重视排放水的质量。尽管面临着产量以及含水量不段上升等众多压力，但他们始终把遵守国家相关环境保护法规视为己任，通过各种各样的方法，在保证操作安全前提下，摸索出很多提高排放水质量的方法。本文所总结的几种方法，有部分经现场试验，也有部分仅限于理论的研究。在使用过程中，建议在考虑生产条件、成本等因素的基础上做初步的试验后进行实施。