油田污水處理瓶頸研究

1、海上油田污水處理瓶頸研究1背景油田位于渤海灣東南部海域，由六座井口平臺、一座單點系泊裝置（spm）和一艘浮式生產(chǎn)儲油裝置（fpso）組成，其中一期b/d/e三座平臺于2004年8月投產(chǎn)。bz19-4油田距bz25-1油田fpso約15km，共建2座井口平臺， 和bz26-3a平臺一起于2010年4月伴隨“渤海明珠號”復(fù)產(chǎn)同時投產(chǎn)。目前bz25-1油田日產(chǎn)原油7000m3/d，產(chǎn)水3800m3/d，但是隨著油田復(fù)產(chǎn)成功，生產(chǎn)污水發(fā)生了較大變化，生產(chǎn)污水不僅產(chǎn)量有很大增加，而且污水雜質(zhì)明顯增多。這就對現(xiàn)有生產(chǎn)水處理流程提出了嚴重的考驗，現(xiàn)污水處理系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)要求。因此我們必須對現(xiàn)有的設(shè)備和

2、流程采取一些有效的優(yōu)化改造措施，提高系統(tǒng)處理能力，改善處理效果。2 油田污水系統(tǒng)簡介明珠號的生產(chǎn)污水首先到達除油水艙t-741a/b進行重力沉降，生產(chǎn)水在t-741a/b進行初步沉降后將艙底部相對干凈的生產(chǎn)水溢流到t-841a/b內(nèi)。經(jīng)過重力沉降的生產(chǎn)水通過廢水泵泵入水力旋流器x-845，從旋流器及其旁通流出的水一部分送到加氣浮選器x-741b進一步處理，一部分經(jīng)過水力漩流器的預(yù)留口送到新增氣浮cfs-150進行處理。x-741b處理后的污水通過循環(huán)泵p-743c/d/e進入到到核桃殼過濾器f-841a/b。cfs-150處理后的污水通過p-849b泵進入雙濾料過濾器（dmfa/b）進行處理，

3、經(jīng)過雙濾料過濾器（dmfa/b）處理過的水與經(jīng)過核桃殼處理過的水匯在一起進入脫氧塔，脫氧塔充當(dāng)了注水緩沖罐的作用，經(jīng)過處理合格的水經(jīng)由注水增壓泵p-731a/b/c回注地層，實現(xiàn)了污水全部回注。圖1 明珠號污水處理系統(tǒng)3 流程面臨的問題復(fù)產(chǎn)以來，由于明珠號處理能力有限，原油的高含水成為了制約產(chǎn)量提高的關(guān)鍵因素，不僅污水產(chǎn)量較大，而且污水質(zhì)量較差。面對嚴峻的考驗，海上員工積極討論研究，對現(xiàn)有設(shè)備和流程進行了有效的改造和優(yōu)化，提高了流程處理能力和效果。先后進行了脫氧塔改造為注水緩沖罐、dmf雙介質(zhì)濾器改造為核桃殼濾器、新增加氣浮選器、核桃殼供給罐流程優(yōu)化等改造和優(yōu)化。這些措施，打破了生產(chǎn)水處理瓶頸

4、，提高了處理水質(zhì)量，有力的保障了明珠號正常生產(chǎn)。隨著生產(chǎn)的進行，水系統(tǒng)又面臨著一些新的問題，特別是脫氧塔(注水緩沖罐)存在的問題，影響了注水水質(zhì)和生產(chǎn)水系統(tǒng)的正常運行。3.1 脫氧塔無法收油作為注水緩沖罐，生產(chǎn)水在脫氧塔內(nèi)停留一段時間后就會分離出一部分油污，由于油水密度差會出現(xiàn)油水分層，留在罐頂。由于新加的收油管線處于脫氧塔的內(nèi)部填料層中間，浮油會受到填料的影響在液位達到5400mm時不能溢出，往往收不到油，影響了注水水質(zhì)。3.2 脫氧塔無惰氣保護由于脫氧塔上部填料的影響，當(dāng)液位高于5000mm時，罐頂部的壓力調(diào)節(jié)閥出口會噴出含油污水，會造成甲板的污染和火災(zāi)隱患。因此，現(xiàn)在已經(jīng)把入口處自立式壓

5、力調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，停止向脫氧塔供惰氣。3.3 核桃殼濾器背壓較高生產(chǎn)水從核桃殼進入脫氧塔頂部入口要爬上18m的高度，需消耗0.18mpa的壓力，目前核桃殼濾器的入口壓力為0.4mpa，出口壓力為0.35mpa，壓差只有0.05mpa，濾器進出口較小的壓差影響了核桃殼濾器的處理量。目前，核桃殼濾器的實際處理量只有50m3/h，遠沒有達到設(shè)計處理量67m3/h的水平。3.4 反洗核桃殼濾器時脫氧塔供水不足隨著新平臺的投產(chǎn)，產(chǎn)量的不斷提高，生產(chǎn)水和注水量也隨之提高，這對于脫氧塔的存儲能力提出了挑戰(zhàn)。反洗核桃殼濾器和dmf或遇到生產(chǎn)流程短時間關(guān)斷時脫氧塔供水能力不足，不能保障充分反洗核桃殼濾器或有可能造成

6、下游平臺注水關(guān)斷。由于明珠號生產(chǎn)水艙較小，生產(chǎn)水停留時間較短，水質(zhì)較差，因此核桃殼的過濾效果直接決定了生產(chǎn)水系統(tǒng)處理水質(zhì)。由pid數(shù)據(jù)可以計算出脫氧塔的液位在5400mm高度時能儲水45m3，反洗核桃殼和dmf濾器時，脫氧塔存水量較少，沒有充足的時間供給下游平臺，核桃殼以90m3的量只能反洗15min，因核桃殼濾器反洗不充分造成了水系統(tǒng)惡性循環(huán)。4 優(yōu)化和改造方案針對上述問題，提出以下改造方案，以挖掘水系統(tǒng)處理潛力，提高生產(chǎn)水處理水質(zhì)。4.1 改造脫氧塔內(nèi)部構(gòu)造，取出填料取出內(nèi)部填料后，可以徹底消除填料對脫氧塔收油的影響，提高收油效果，通過定期收油改善注水水質(zhì)。同時可以將脫氧塔的惰氣系統(tǒng)投用，

7、提高注水水質(zhì)。4.2 改造脫氧塔上進下出流程為下進下出方式這個改造比較簡單，只需打開連接脫氧塔進出口管線的一個盲板即可，施工十分簡單，效果顯著(見圖2)。改造后，出核桃殼濾器的生產(chǎn)水不需要爬上18m的高度爬上脫氧塔頂部而是從底部直接進入脫氧塔，減少了壓力損失0.18mpa，同時降低了核桃殼過濾器的背壓，提高了核桃殼的處理量，達到了事半功倍的效果。核桃殼和dmf脫氧塔p-731a/b/c拆除的盲板紅線為改造前流程，黑線為改造后流程。圖2 脫氧塔進出口流程改造圖3 脫氧塔照片4.3 騰空三臺細濾器，與脫氧塔并聯(lián)作為緩沖罐使用將閑置的三臺細濾器騰空，與脫氧塔并聯(lián)接入注水增壓泵入口作為注水緩沖罐使用(

8、見圖3)，同時增加細濾器出口至注水增壓泵的管線。三臺細濾器并聯(lián)后可以提供40m3的儲存空間，比脫氧塔儲水45m3約增大了一倍。并且改造利用原有流程，工程量較小，成本低。只需掏空細濾器濾料，打開濾器原有出口閥門即可與脫氧塔來水聯(lián)通，改造原有排污閥定時收油，并新增一條管線從細濾器出口至注水增壓泵(新細濾器的位置較低，需從出口加一條管線至注水增壓泵)即可。圖4 細濾器流程圖脫氧塔cdkv排污閥細濾器ap-731a細濾器b細濾器cp-731bp-731c圖5 細濾器與脫氧塔并聯(lián)改造圖6 細濾器照片5 改造效果分析5.1 有充足的時間反洗核桃殼和dmf濾器改造后脫氧塔和三臺細濾器的儲水量增加了一倍，反洗

9、時間也可以增加一倍，可以有充足的時間反洗核桃殼濾器。另外，減少了核桃殼反洗的次數(shù)，減少了濾料的損失，降低了核桃殼濾料被油污染的風(fēng)險，從而使更換濾料的周期延長，降低了油田設(shè)備維護費用。核桃殼反洗次數(shù)的減少后，進入slop的污水量也隨之減少，這就減少了外輸部門的工作量，為外輸貨油艙轉(zhuǎn)水入slop艙提供了空間。反洗的污水最終進入生產(chǎn)水艙，最終也減少了水系統(tǒng)的處理壓力。5.2 可以把生產(chǎn)水有選擇的進脫氧塔或細濾器從而可以對脫氧塔放空收油。如果關(guān)閉進入脫氧塔的新增閥門后，生產(chǎn)水流程走細濾器，可以放空脫氧塔，解決脫氧塔因濾料影響收不到油的難題。5.3 減小了核桃殼濾器的背壓增大了進出口壓差，提高了核桃殼濾

10、器的處理量，進而提高了水系統(tǒng)流程的處理能力。目前核桃殼處理量距設(shè)計能力67m3還有差距，核桃殼出口壓力為0.32mpa，改造后可以進一步降低出口壓力，在進出口壓差增大的情況下，提高核桃殼處理量，進而增大整個水系統(tǒng)的處理能力，為25-1油田進一步提產(chǎn)做好了準(zhǔn)備。6 結(jié)論經(jīng)過上述改造和優(yōu)化，不僅大大地提高了明珠水系統(tǒng)的處理量，也改善了明珠水系統(tǒng)的處理水質(zhì)，也可滿足平臺增長的注水要求。這樣不但解決了水系統(tǒng)的瓶頸，還為bz251油田進一步提高產(chǎn)量鋪平了道路。由于“明珠號”設(shè)備較舊，甲板空間有限，嚴重的制約了各種設(shè)備的添加和改造，我們只能從利用現(xiàn)有設(shè)備以及減少一些不必要的容器和設(shè)備入手。在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，深度挖潛、認真分析、細致總結(jié)，制定合理的方案，從而達到生產(chǎn)水處理系統(tǒng)的效能的提高。隨著油田含水率的上升，生產(chǎn)水的產(chǎn)量將逐步增大，此次水系統(tǒng)的改造為bz25-1油田后期生