渤海某油田斜板除油器处理效果影响因素分析

113技术研究2018年第3期1 油田污水处理流程简介渤海某油田原油密度0.719~0.813g/cm3，属于典型的饱和中、轻质原油。开发前期油井含水率较低，综合含水仅为10%，日产水不足500m3/d。污水系统自2016年投用以后，斜板除油器运行情况一直不理想，除油效率仅为40%左右。因为进入2017年后斜板除油器内逐渐积累了大量的油泥，严重影响了正常使用，所以油气田在9月份对斜板除油器进行清罐作业，在清罐过程中结合内部结构对影响除油的因素进行分析，并进行改造，最终现实了斜板除油器单级处理达标。渤海某油田污水处理系统采用斜板除油器、气浮选机、核桃壳和双介质过滤器四级处理，从一级分离器和污水泵出来的生产污水进入第1级斜板除油器（设计处理量360m3/h，实际处理量不足20m3/h）后，再进入第2级气体浮选器处理，然后进入生产水缓冲罐，经供给泵加压后再经过核桃壳过滤器和双介质滤器过滤，最后进入注水缓冲罐。注水缓冲罐存储的平台分离水全部回注，污水处理流程如图1所示。来自一级分离器和污水泵的生产污水斜板除油器气浮机生产水缓冲罐核桃壳滤器双介质滤器注水缓冲罐注水井图1 某油田污水处理流程表1 渤海某油田污水处理设施运行数据统计结果项目一级分离器斜板除油器气浮机核桃壳滤器双介质滤器注水缓冲罐ODP设计值/ppm100030050201515现场处理值/ppm1508040533从表1可以看出：虽然最终的污水处理效果达标，满足注水要求，但是从单级设备来看，斜板除油器在处理量远远没有达到设计要求的情况下，除油效率依然很低，与设计要求相去甚远。2 斜板除油器内部结构及问题分析图2 斜板除油器内部结构某油田斜板除油器内部结构如图2所示，生产污水从左上方进入斜板除油器后，先经过聚结系统布水，聚结板的是后面有一个集油箱，位于罐体上方，之后进入除油系统，经斜管分离的污油上浮至上方的长条形收油槽，清水从底部进入下一级设备。对斜板除油器进行清罐检查后发现设备存在以下问题：对斜板除油器进行清罐的过程中发现，斜板混合室漂浮着大量油泥，大约20~30cm厚，而混合室内的浮油被收渤海某油田斜板除油器处理效果影响因素分析陈磊 刁杰中海石油（中国）有限公司天津分公司辽东作业公司天津300000摘要：渤海某油田污水系统投用后，斜板除油器除油效率一直偏低，在实际处理量未达到设计处理量的情况下除油率仅为40%。进入斜板除油器的含油污水先通过聚结波纹板，其中较大油滴被上浮除去，较小油滴通过聚结成为较大油滴，然后通过斜管区除去。上浮至斜管区表面的乳化油漫过收油槽堰板通过收油管线进入污油罐，经斜板除油器除油后的污水进入气浮机。油田利用斜板除油器清罐的契机，对内部结构进行测量和分析后，提出改造意见。关键词：海上油田 污水处理 斜板除油器 收油液位Analysis of Influencing Factors on Treatment Effect of Corrugated Plate Interceptor in a Oilfield in BohaiChen lei ，Diao jieCNOOCChinaLtd.TianjinBranchLiaodongOperatingCo.）Tianjin300000Abstract：After the produced water treatment system of a certain oil field in Bohai is put into operation，the degreasing efficiency of the Corrugated plate interceptor oil removal has been low，and the oil removal rate is only 40% when the actual treatment volume is less than the design capacity. The oily produced water entering CPI first passes through the coalescing corrugated board，where the larger oil droplets are floated off and the smaller oil droplets coalesce into larger oil droplets which are then removed through the bevel area. Emulsified oil fFloating to the surface of the bevel area emulsified oil diffuse into the foul oil tank through the receiving tank weir through the oil-off line into the foul oil tank. Then the treated produced water flows ，the degreasing slop plate degreasing sewage into the flotation machine. When the oil fields cleaning the CPI，they measure the internal structure of CPI and analysis to put forward suggestions for transformationimprovement.Key words：Offshore oilfield ； Corrugated plate interceptor； collector oil level技术研究1142018年第3期油槽锯齿挡住，无法进入油室，同时中间部分的浮油也没有向收油槽移动的迹象。逐步提高斜板液位发现当清水室液位到达3180mm时（PID图纸上收油液位是3150mm），集油箱内液位开始上升，但是从人孔处观察发现混合室污油并未进入收油槽，集油箱的收油孔比斜管区收油锯齿状凹槽低一些，导致进入集油箱的只是未经分离的生产污水，而非已经分离后的污油，斜板除油收油效率低。经现场实际测量，集油箱的收油孔高3150mm，而收油锯齿状凹槽却高3220mm。经过不断摸索，发现当清水室液位到达3220mm时，混合室才有污油进入收油槽，但在关断逻辑中清水室的液位高高值却是3250mm。这样的设计很不合理，因为斜板除油器通常是持续收油，清水室就会维持在3220mm，当上游来液量发生波动时，就有可能达到3250mm，触发生产关断。近期斜板清水室液位计频繁出现虚高的情况，在对清水室液位计排放的过程中发现液位计内的黑油越来越多。初步分析出现这种情况的原因是随着斜板除油器投用时间不断增加，清水室顶部积累了越来越多的浮油，而清水室又没有收油装置，污油进到了液位计里，清罐过程中也发现清水室液位痕迹和液位计上法兰处基本持平。集油箱底部两根汇管为90°拐角，不利于污油排放，导致部分污油堵在拐头处。3 对斜板除油器除油效率的计算生产污水进入斜板除油器第一步是通过聚结波纹板，而采用多层波纹板结构可以脱除的最小油滴粒径为：䰜⺞ˈ30ቕˈᎹ⿟ᏜˈҢџ⍋⋟⷇⊍ᓔ䞛Ϣ⫳ѻᎹ԰DŽ݀ܿൌͳͺߤܳ݊ܤܮߩെߩ݋݃ͳʹᓣЁXߩെߩ݋݃݀݋ʹͳͺߤᓣЁXЎ⊍Ⓢⱘ⍂छ䗳ᑺˊPˋV݀݋Ў⊍Ⓢⱘ㉦ᕘˈP᭰ᵓ䰸⊍ⱘ෎ᴀॳ⧚ᰃĀ⌙ሖ≝⎔āˈজ⿄Ā⌙∴⧚䆎āDŽ݊ߚ⾏ᬜ⥛Ў˖(ܷȀᓣЁ˖Կিݧࢳ@乒໣ໄˈ咘䫁㤷⥟ऴ⫳ˈ∈໘⧚Ꮉ⿟0@࣫Ҁ⏙ढ໻ᄺߎ⠜⼒ˈ@ރ∌䆁⊍⬄䞛ߎ∈໘⧚䆒䅵᠟ݠ0@࣫Ҁ˖Ё೑⷇࣪ߎ⠜⼒ˈ@䆌ֱ⥪㒭∈໘⧚⧚䆎0@࣫ҀЁ೑ᓎㄥᎹϮߎ⠜⼒式中——可以脱除油滴的最小油滴粒径，m；n-——层数；B、L多层板的宽度和长度，m；Q——处理量，m3/s；分别为水和油的密度，kg/m3；μ水的黏度，Pa·s；g为重力加速度，m/s2该斜板聚结波纹板有153层，每层3m，长0.7m，该油田油的密度为872kg/m3。带入公式后求得dc=11.65μm。根据斯托克斯公式：䰜⺞ˈ30ቕˈᎹ⿟ᏜˈҢџ⍋⋟⷇⊍ᓔ䞛Ϣ⫳ѻᎹ԰DŽ݀ܿൌͳͺߤܳ݊ܤܮߩെߩ݋݃ͳʹᓣЁXߩെߩ݋݃݀݋ʹͳͺߤᓣЁXЎ⊍Ⓢⱘ⍂छ䗳ᑺˊPˋV݀݋Ў⊍Ⓢⱘ㉦ᕘˈP᭰ᵓ䰸⊍ⱘ෎ᴀॳ⧚ᰃĀ⌙ሖ≝⎔āˈজ⿄Ā⌙∴⧚䆎āDŽ݊ߚ⾏ᬜ⥛Ў˖(ܷȀᓣЁ˖Կিݧࢳ@乒໣ໄˈ咘䫁㤷⥟ऴ⫳ˈ∈໘⧚Ꮉ⿟0@࣫Ҁ⏙ढ໻ᄺߎ⠜⼒ˈ@ރ∌䆁⊍⬄䞛ߎ∈໘⧚䆒䅵᠟ݠ0@࣫Ҁ˖Ё೑⷇࣪ߎ⠜⼒ˈ@䆌ֱ⥪㒭∈໘⧚⧚䆎0@࣫ҀЁ೑ᓎㄥᎹϮߎ⠜⼒式中：u为油滴的浮升速度．m/s；为油滴的粒径，m。斜板除油的基本原理是“浅层沉淀”，又称“浅池理论”。其分离效率为：䰜⺞ˈ30ቕˈᎹ⿟ᏜˈҢџ⍋⋟⷇⊍ᓔ䞛Ϣ⫳ѻᎹ԰DŽ݀ܿൌͳͺߤܳ݊ܤܮߩെߩ݋݃ͳʹᓣЁXߩെߩ݋݃݀݋ʹͳͺߤᓣЁXЎ⊍Ⓢⱘ⍂छ䗳ᑺˊPˋV݀݋Ў⊍Ⓢⱘ㉦ᕘˈP᭰ᵓ䰸⊍ⱘ෎ᴀॳ⧚ᰃĀ⌙ሖ≝⎔āˈজ⿄Ā⌙∴⧚䆎āDŽ݊ߚ⾏ᬜ⥛Ў˖(ܷȀᓣЁ˖Կিݧࢳ@乒໣ໄˈ咘䫁㤷⥟ऴ⫳ˈ∈໘⧚Ꮉ⿟0@࣫Ҁ⏙ढ໻ᄺߎ⠜⼒ˈ@ރ∌䆁⊍⬄䞛ߎ∈໘⧚䆒䅵᠟ݠ0@࣫Ҁ˖Ё೑⷇࣪ߎ⠜⼒ˈ@䆌ֱ⥪㒭∈໘⧚⧚䆎0@࣫ҀЁ೑ᓎㄥᎹϮߎ⠜⼒式中：E——油珠颗粒的分离效率；u为油滴的上浮速度：m／s；Q/A——表面负荷率；Q——处理流量；A——除油设备水平工作面积。根据现场实际情况，取Q=400m3/d，A=26.72㎡，带入公式后求得E=40.1%，和实际除油效率基本相符。4 斜板除油器的改造及效果分析将收油槽的锯齿状凹槽下沿下移，使其低于集油箱的收油口，这样的话就不会出现混合室提液位时，入口的清水先进入集油箱。对斜板除油器清水室的液位高高逻辑设定值上调，使其能够满足现场的实际工况；并对斜板除油器覆盖气出口流程改造，将其连接至去闭排，从而实现本质安全。在清水室侧增加收油装置（见图3），实现连续在线收油，这样就可以避免污油进入清水室液位计的情况。表2为改造前后斜板除油器除油效果。图3 3清水室新增自制收油装置 表2 改造前后斜板除油器除油效果时间斜板除油器入口斜板除油器出口差值效率%2017—107—21180507513072.222017—11—11934315077.72改造后，斜板除油器的除油效率由41%上升到77%，斜板除油器运行效果更加良好。参考文献[1] 顾夏声，黄铭荣. 王占生，水处理工程[M].北京： 清华大学出版社，1985.[2] 冯永训. 油田采出水处理设计手册[M].北京：中国石化出版社，2005.[3] 许保玖. 给水处理理论[M].北京： 中国建筑工业出版社，2000.