郝璐琦，張 寧，曹志興，梁 波

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

在海洋油田開發(fā)生產(chǎn)中，F(xiàn)PSO(浮式儲油卸油裝置)占據(jù)著十分重要的作用。作為海洋油田油氣水處理中心，它具有原油處理、儲存和外輸?shù)裙δ躘1]，并肩負(fù)著污水處理及回注的重任。FPSO占據(jù)空間狹小，處理設(shè)施緊湊，污油水處理不當(dāng)或現(xiàn)場處理效果不佳，產(chǎn)生的污油水都需下艙靜置，從而占用艙容空間，降低FPSO的處理效果，進(jìn)而產(chǎn)生更多的生產(chǎn)污水和老化油[2]，給FPSO生產(chǎn)帶來壓力。

油田生產(chǎn)污水中含有大量的油性物質(zhì)，且油性物質(zhì)多以乳化形式存在，難以通過機(jī)械離心、氣浮等方式實(shí)現(xiàn)油水分離[3]。實(shí)際生產(chǎn)過程中，污水往往含有難分解有機(jī)物及難溶固體懸浮顆粒，這些物質(zhì)一旦排放，將對環(huán)境造成嚴(yán)重影響。絮凝劑通過吸附電中和、吸附架橋和沉淀網(wǎng)捕等作用[4]，使水中的油性污染物和固體雜質(zhì)絮結(jié)成較大團(tuán)狀物，并配合現(xiàn)場斜板撇油器、加氣浮選器等設(shè)備進(jìn)一步去除懸浮絮團(tuán)，保證污水水質(zhì)及注水在合格范圍之內(nèi)。本文結(jié)合海洋某FPSO流程現(xiàn)狀，采用高效絮凝劑對艙內(nèi)已存污油水和核桃殼反洗后污油水進(jìn)行優(yōu)化處理，并驗(yàn)證了絮凝劑加注濃度與生產(chǎn)水質(zhì)、污水返流程處理量以及乳化油下艙量之間的關(guān)系，為現(xiàn)場污油水問題提供解決思路。

1 流程現(xiàn)狀及處理效果

渤海某油田生產(chǎn)水系統(tǒng)，加注陽離子絮凝劑BHQ-410。陽離子絮凝劑BHQ-410加注后，脫水速度快，處理后水中含油值低，水質(zhì)通透。絮凝劑作用過程見圖1。

圖1 絮凝劑作用示意圖

現(xiàn)場在用絮凝劑架橋作用強(qiáng)，除油效率高，在15 ppm加注濃度下，斜板撇油器出口水質(zhì)維持在50 ppm以下，加氣浮選器出口水質(zhì)維持在30 ppm左右，注水水質(zhì)維持在12 ppm左右，現(xiàn)場污水處理效果良好。

圖2 現(xiàn)場三個加氣浮選器出口水樣

絮凝劑使用過程中，滿足現(xiàn)場流程需要。同時，絮凝劑因其較強(qiáng)電中和作用和吸附性，可用于現(xiàn)場污油水處理。本文通過試驗(yàn)驗(yàn)證了絮凝劑在污油水處理過程的作用，探討了污油處理效果及現(xiàn)場最優(yōu)加注濃度。

2 絮凝劑在污油水處理過程應(yīng)用

根據(jù)現(xiàn)場流程情況，探索污油艙內(nèi)污油水加注在用絮凝劑時凈水效果。

2.1 現(xiàn)場評價過程

預(yù)先在脫水扁瓶內(nèi)加入一定量絮凝劑樣品，將試驗(yàn)污油水加入扁瓶中，人工振蕩，使藥劑與污油水充分混合，振蕩完后觀察水色、絮團(tuán)狀態(tài)和上浮速率，觀察時間根據(jù)各設(shè)施停留時間確定。

2.2 絮凝劑與艙內(nèi)污油水作用

海洋某FPSO上，污油艙7P主要接受來自于核桃殼、生產(chǎn)污水下艙，其水樣來源復(fù)雜，直接返流程時容易增加流程波動。取7P污油水樣，探索絮凝劑BHQ-410的最佳加注濃度。

取7P污油水加注在用絮凝劑，加注濃度分別為100/200/300/400/500 ppm。由圖3可知，加注絮凝劑后，由于絮凝劑的強(qiáng)絮凝作用，雜質(zhì)和污油聚集上浮，污油水樣出現(xiàn)分層。隨著加注濃度的增加，上部絮狀物聚集更緊實(shí)，底部水樣水質(zhì)變好。

圖3 7P污油水樣絮凝試驗(yàn)(30 min)

取底部污水樣，檢測污水含油值，結(jié)果見表1。

表1 7P底部水質(zhì)

根據(jù)數(shù)據(jù)表格可知：加注絮凝劑BHQ-410后，污油水便出現(xiàn)分層，且隨著加注濃度提高，分層速度加快，分層后水質(zhì)更佳。當(dāng)加注濃度提高至500 ppm時，污水含油值基本維持不變，故針對于7P污油水艙，加注400 ppm滿足現(xiàn)場需要。

分層后，上部油樣含水及乳化進(jìn)一步降低，可轉(zhuǎn)艙儲存；加注400 ppm時，底部污水含油值降至100 ppm以下，返回流程處理對流程無影響。

2.3 核桃殼反洗水

取核桃殼反洗前水樣，進(jìn)行絮凝劑加注濃度驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果見圖4。

在核桃殼反洗前水樣加注絮凝劑BHQ-410，加注濃度分別為50/100/150/200/250 ppm。由圖4可知，加注絮凝劑后，由于絮凝劑的強(qiáng)絮凝作用，雜質(zhì)和污油聚集上浮，污油水樣出現(xiàn)分層。隨著加注濃度的增加，上部絮狀物聚集更緊實(shí)，底部水樣水質(zhì)變好，當(dāng)加注濃度達(dá)到200 ppm時，增加加注量，水中含油值無明顯改變。

圖4 核桃殼反洗前水樣絮凝驗(yàn)證(30 min)

底部污水樣，檢測污水含油值，結(jié)果見表2。

表2 反洗水水質(zhì)

根據(jù)數(shù)據(jù)表格可知：當(dāng)BHQ-410加注濃度提高至200 ppm時，污水含油值降至50 ppm以下，返流程處理不會影響流程處理效果，同時，上部油樣可轉(zhuǎn)艙儲存。

2.4 污油水處理效果分析

根據(jù)絮凝劑在7P污油艙和核桃殼反洗水中的處理效果可知：絮凝劑按照特定濃度加注后，污油水迅速分層，且上部污油更緊密，可轉(zhuǎn)艙進(jìn)一步處理，下部水樣更透徹，含油值更低，返流程處理不會影響現(xiàn)場流程。絮凝劑BHQ-410使用后可降低現(xiàn)有污油水量，釋放艙容空間。

3 絮凝劑分注減量優(yōu)化

3.1 絮凝劑分注優(yōu)化

由于絮凝劑較強(qiáng)的靜電中和作用，加注量高時，無選擇與污油水中油樣和固懸物結(jié)合，增加下艙污油水乳化，加注量低時，污水系統(tǒng)水質(zhì)不能有效保證。FPSO現(xiàn)場，絮凝劑加注點(diǎn)在生產(chǎn)水系統(tǒng)綜合管匯上，加注過程中，可能存在藥劑混合分散不均勻情況。

圖5 現(xiàn)場水系統(tǒng)處理圖

為優(yōu)化現(xiàn)場處理效果，同時驗(yàn)證滿足最優(yōu)效果時的現(xiàn)場最優(yōu)加注濃度。從2月27日開始，開展絮凝劑優(yōu)化分注試驗(yàn)，即將絮凝劑加注點(diǎn)由斜板撇油器V-2160/A/B/C前總管匯后移至單系列斜板撇油器，并分開加注。試驗(yàn)過程中，從2月27日至3月1日將絮凝劑加注濃度逐步由13 ppm降低至6 ppm時，氣浮出口水中含有均值顯著提升；從3月1日開始逐步提高加注量，至3月7日加注量提升至12 ppm，此時，各氣浮出口含油均值均顯著降低且整體較平穩(wěn)，但出口含油值仍有波動； 3月9日，絮凝劑加注濃度提升至13 ppm，此時水中含油均值與12 ppm提升不明顯，但抗波動能力顯著增強(qiáng)。故根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果：絮凝劑加注在單系列13 ppm時，氣浮出口水中含油值較低，且流程抗波動能力強(qiáng)。現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

圖6 分注優(yōu)化由現(xiàn)場氣浮含油值

氣浮在不同加注濃度時的含油均值見表3。

表3 不同加注濃度時的氣浮含油均值

由表3可知：加注濃度在13 ppm時，各級氣浮出口含油值均較低，且氣浮A/B/C含油值間差別不大，繼續(xù)增加濃度時，含油均值變化不大，因此，根據(jù)藥劑加注量及處理效果綜合考慮，現(xiàn)場推薦13 ppm為最優(yōu)加注濃度。

3.2 污油水返流程處理量和乳化油產(chǎn)生量

在海上油田，生產(chǎn)水系統(tǒng)每天產(chǎn)生1500污油水，污油水下艙沉降后，含油低的污水返回流程處理，頂部乳化油轉(zhuǎn)至其它艙等待處理。不同絮凝劑加注量下，艙內(nèi)污油水反流程處理量和產(chǎn)生的乳化油量統(tǒng)計如圖7所示。

圖7 絮凝加注濃度與污油水量關(guān)系圖

由圖7可知，絮凝劑加注量越大，艙內(nèi)污油水返流程處理量越大，而產(chǎn)生的乳化油量也增加，綜合考慮13 ppm的加注濃度既可保證水系統(tǒng)處理的水質(zhì)合格，又能保證艙內(nèi)的大部分污油水返流程處理，還可有效降低每天產(chǎn)生的乳化油量。

綜合絮凝劑分注優(yōu)化及污油水返流程量，在絮凝劑單系列加注13 ppm時，流程處理效果和污油水量均在滿足現(xiàn)場需要，因此，13 ppm為絮凝劑最優(yōu)加注條件。

4 結(jié)論

污油水處理過程中加注絮凝劑可改善污油水水質(zhì)并滿足返流程處理?xiàng)l件，絮凝劑分注優(yōu)化后，污油水返流程處理及乳化油產(chǎn)生量均效果最佳，表明在用高效絮凝劑在解決現(xiàn)場污油水減量處理過程中滿足現(xiàn)場需要。

1)針對于7P污油水艙，絮凝劑加注400 ppm，針對于核桃殼反洗水，絮凝劑加注200 ppm時，污油水處理后水質(zhì)滿足返流程處理?xiàng)l件，油相進(jìn)一步優(yōu)化，可轉(zhuǎn)艙處理，緩解了污油水占據(jù)艙容問題。

2)絮凝劑單系列加注13 ppm時，各加氣浮選器含油低于30 ppm，滿足水系統(tǒng)處理需要。同時，污油水返流程處理效果和乳化油產(chǎn)生量均在最佳范圍內(nèi)，表面13 ppm為絮凝劑最優(yōu)分注條件。

3)經(jīng)過現(xiàn)場驗(yàn)證，高效絮凝在合適濃度條件下，既可滿足水質(zhì)指標(biāo)和保證污水返流程處理量，又能把乳化油的產(chǎn)生量降低到較低水平，解決了污油水及乳化油的占艙問題 ,為海上油田類似問題提供了很好的解決思路。