白洋　王亞儒

【摘 要】隨著國民經(jīng)濟的不斷增長，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，我國油田行業(yè)建設(shè)與發(fā)展得到了質(zhì)的飛躍。污水處理系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用作為海上油田開發(fā)處理過程中的重中之重，是一項必不可缺的關(guān)鍵內(nèi)容，通過科學(xué)、高效地應(yīng)用污水處理系統(tǒng)，能夠有效解決采油污水的處理排放問題，避免對海洋生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，促進(jìn)石油行業(yè)和諧穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)展，為社會創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟效益。文章對海上油田污水處理系統(tǒng)展開分析與探討。

【關(guān)鍵詞】海上油田;污水處理系統(tǒng);優(yōu)化設(shè)計

【中圖分類號】X741 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）06-0030-02

0 引言

當(dāng)前是經(jīng)濟全球化時代，我國油田開發(fā)工作要與時俱進(jìn)，跟上時代前進(jìn)的腳步。在石油企業(yè)利用二次或三次采油技術(shù)時，會將大量水注入地下，以提升石油采收率，但是這樣的海上油田開采方式會產(chǎn)生大量的油田污水，這些油田污水如果處理不當(dāng)，將其隨意排放到自然環(huán)境中，將會威脅人類的生存環(huán)境，不利于社會長期健康發(fā)展。對此，油田開發(fā)企業(yè)必須針對油田污水情況，合理設(shè)計和應(yīng)用污水處理系統(tǒng)，科學(xué)地采用污水處理方法，確保能夠有效處理含油污水，減少其對海洋生態(tài)環(huán)境的污染。

1 海上油田污水的水質(zhì)及分離原理

油田污水最為顯著的特征就是偏堿性、含鐵少、礦化度高及硬度低。人們依據(jù)油田污水中油粒的大小，將污水中的油劃分為4種不同的類型，它們分別是游離油、分散油、乳化油及溶解油。其中，游離油中的油粒直徑大于50 μm。分散油中的油粒直徑為20～50 μm，分散油中的油珠能夠較為容易地從污水中有效分離出來[1]，并且在海上油田污水中，分散油占污水與含油量的60%。乳化油中的油粒直徑要小于20μm，該油粒會與水結(jié)合變成一種乳狀液體，屬于水包油型乳狀液。污水處理人員在處理該種類型的原油污水時較為困難，需要經(jīng)過反相破乳處理，乳化油占據(jù)了污水含油量的10%。最后一種是溶解油，該油通常以分子狀態(tài)溶解在水中，油粒直徑大小無法準(zhǔn)確測量，溶解油在原有污水中占據(jù)的比例很小，工作人員難以對其進(jìn)行消除。

根據(jù)油田污水中不同直徑的油粒，工作人員可以采用不同的油水分離方式。比如，針對直徑超過50 μm的油粒，可以利用油水之間存在的密度差，促使油粒能夠基于水的浮力作用有效上浮到收油設(shè)備的表面，實現(xiàn)油與水的分離操作目標(biāo)。根據(jù)斯托克定律公式可知，油滴的尺寸越大，其直徑平方也會越大，上升速度也會呈現(xiàn)出越來越快的趨勢。由此可得，油滴尺寸越大，油滴上升到收油設(shè)備表面所消耗的時間也會越短，比較容易實現(xiàn)油與水的分離[2]。此外，油田污水分離操作工作效率會受到溫度的影響，溫度越高，水的黏度越低，而污水中的油滴垂直運動速度則會增大，通過在較高溫度環(huán)境下展開油與水的分離操作能夠有效提高工作效率。如果是面對直徑偏小的油粒分離操作，比如分散油，它具有上浮速度偏慢的特點，工作人員可以借助外力促使油粒從油田污水中有效分離出來，基于水利旋流器的離心作用將油與水進(jìn)行分離。工作人員在油田污水分離操作中還可以科學(xué)采用過濾方法，將污水中的油成功吸附到過濾介質(zhì)上。比如，通過上的核桃殼過濾器裝置，從污水中分離出乳化油和分散油，為了最大限度地提升回收油的質(zhì)量和效率，還可以在設(shè)備上游融入一定量的化學(xué)藥劑。

2 海上油田污水處理技術(shù)分析

2.1 減量化技術(shù)

減量化技術(shù)的應(yīng)用原理是有效防止水流進(jìn)入生產(chǎn)井和防止油田污水升至平臺。其中，防止水流進(jìn)入生產(chǎn)井常用到的方法包括化學(xué)堵水和機械封堵，機械封堵法是借助各種先進(jìn)的完井技術(shù)和機械工具防止水流進(jìn)入井筒，而化學(xué)堵水則要運用化學(xué)藥劑。防止油田污水上升至平臺的方法主要包括油水分離技術(shù)和海底分離技術(shù)，其中油水分離技術(shù)是通過在井筒中合理設(shè)置分離裝置，對生產(chǎn)井的產(chǎn)出液進(jìn)行有效分離，成功分離出來的油會經(jīng)過管線輸送到地面，并直接進(jìn)入地面油管網(wǎng)中，而分離出來的水質(zhì)流入其他層段中。海底分離技術(shù)是利用坐落在海底的分離裝置模塊，對海上油田油井產(chǎn)出液進(jìn)行分離操作，促使分離出來的水注入井回注，而油氣則會被舉升到平臺中。

2.2 氣浮處理技術(shù)

氣浮處理技術(shù)在油田污水處理中的工作原理是通過將空氣或者其他氣體以微小氣泡方式注入水中，促使這些微小氣泡與原油污水中懸浮的油粒黏附在一起，由于其密度小于水，因此會上浮到水面并形成浮渣層，從而完成油與水的分離操作。在油田污水處理工作中，氣浮旋流組合技術(shù)是一項被廣泛應(yīng)用的分離處理技術(shù)，該技術(shù)具有除油效率高、質(zhì)量輕的特點，能夠高效去除直徑大于20 μm的油滴[3]。圖1為油田污水的氣浮旋流組合技術(shù)分離操作裝置，在渦流泵攪拌作用下，污水會與其他液體混合在一起并在壓力下降條件下形成大量微細(xì)氣泡釋放出來，這些氣泡會與污水中的油滴黏附在一起，其密度低于油相密度，從而能夠上浮到水體表面。

2.3 旋流分離技術(shù)

旋流分離技術(shù)的工作原理是通過將液體動能有效轉(zhuǎn)化為離心力，其中密度較輕的油相會在液流中間形成漩渦，并從較重的水相中分離出來。旋流分離裝置最顯著的特征是質(zhì)量輕、機構(gòu)簡單，能夠幫助油田開發(fā)企業(yè)處理原油污水中粒徑超過10 μm的油滴。通過將旋流與聚結(jié)有機融合，能夠增大進(jìn)旋流器的油滴粒徑，并且能夠全面提升旋流分離裝置的除油工作效率。

3 海上油田污水處理系統(tǒng)優(yōu)化措施

3.1 優(yōu)化設(shè)計油田污水處理流程

在油田污水處理流程優(yōu)化設(shè)計工作上，相關(guān)工作人員要根據(jù)海上油田面積科學(xué)選擇污水處理設(shè)備和流程，確保能夠有效提高海上油田污水處理系統(tǒng)的運行質(zhì)量和效率。油田污水處理流程可以設(shè)計如下：將分離器與電脫水器中的油田污水與化學(xué)藥劑結(jié)合在一起，化學(xué)藥劑主要包括殺菌劑、防腐劑、反向破乳劑及絮凝劑等，將它們共同注入斜板隔油器當(dāng)中，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)油與水在斜板隔油器中的第一次分離操作目標(biāo)，有效分離出污水中直徑大于50 μm的游離油[4]，然后將這些分離出來的游離油有效輸送回閉排罐，剩余的油田污水則會被輸送到水力旋流器展開二次分離操作?；谒π髌魈幚砗?，油田污水會在自身壓力下流入閉排罐，該部分油田污水中油粒直徑會小于20 μm，可以通過運用核桃殼過濾器展開三次分離處理操作。在海上油田污水處理系統(tǒng)中，核桃殼過濾裝置工作原理是通過將油田污水中的油有效吸附到過濾介質(zhì)上，有效去除掉分散油和乳化油，并且從核桃殼分離出來的水可以滿足注水水質(zhì)的要求，直接注入地層中。

3.2 科學(xué)應(yīng)用油田污水自動過濾器

在海上油田污水處理系統(tǒng)設(shè)計中，自動化過濾器應(yīng)用是一個重要的工作環(huán)節(jié)，相關(guān)技術(shù)人員可以采用核桃殼過濾器完成對油田污水的高效分離處理，該自動過濾器設(shè)置了3個罐，并有一個完善的控制系統(tǒng)，工作人員可以依據(jù)實際情況采用手動與自動兩種控制方式。核桃殼過濾器使用的過濾介質(zhì)包括核桃殼和蛇紋石，其優(yōu)勢在于過濾精度高和過濾速度快。石油污水從核桃殼過濾器中的過濾罐進(jìn)水口經(jīng)過配水管進(jìn)入濾層，然后從過濾罐出水口排除，受到過濾層的過濾作用污水中的懸浮固體顆粒會被過濾介質(zhì)截留到一定程度，當(dāng)過濾時間達(dá)到23.6 h或者過濾差達(dá)到0.15 MPa時，程序就會進(jìn)入反洗流程。一般情況下，反洗流程需要消耗的工作時間為20 min，如果過濾時間未能達(dá)到23.6 h，而罐體進(jìn)、出口差達(dá)到0.15 MPa時，核桃殼過濾器會自動停止過濾，并直接進(jìn)入反洗流程。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國海上油田開發(fā)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與完善，油田開發(fā)企業(yè)要高度重視原油污水處理工作，結(jié)合自身實際情況，合理引進(jìn)各項原油污水處理技術(shù)和設(shè)備，優(yōu)化污水處理流程，確保能夠有效提升原油污水處理質(zhì)量和效率。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]杜春安，潘永強，吳曉玲.海上油田污水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2017（6）：42-45.

[2]韓小明.海上油田污水處理技術(shù)研究[J].技術(shù)研究，2016（3）：87-89.

[3]延磊，任春雷.海上油田海水注入系統(tǒng)[J].油氣儲運，2015（3）：215-217.

[4]桂召龍，鄧波，彭剛.勝利埕島油田注海水工藝技術(shù)研究[J].石油規(guī)劃設(shè)計，2018（1）：74-78.

【作者簡介】白洋，男，天津人，本科，任職于中海石油（中國）有限公司天津分公司秦皇島32-6/渤中作業(yè)公司，生產(chǎn)高級主管，中級工程師，研究方向：油氣田石油開發(fā);王亞儒，天津人，本科，任職于中海石油（中國）有限公司天津分公司秦皇島32-6渤中作業(yè)公司，中級工程師，研究方向：油氣田石油開發(fā)。