田慶林，尹旭明，王偉銘，薛春芳，劉富有

(1.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司工程建設(shè)中心 天津 300459； 2.海洋石油工程股份有限公司設(shè)計(jì)公司 天津 300459)

0 引 言

某海上采油平臺(tái)生產(chǎn)污水處理系統(tǒng)由斜板除油器、氣浮選機(jī)、生產(chǎn)水緩沖罐、核桃殼過(guò)濾器等設(shè)備組成。斜板除油器日處理量為8640m3/d，設(shè)計(jì)壓力為650kPa，設(shè)計(jì)溫度為90℃，操作壓力為300kPa，操作溫度為50～65℃。斜板除油器處理能力為入口含油小于1000mg/L，出口含油小于100mg/L。目前油田運(yùn)行工況為：處理生產(chǎn)污水總量1800m3/d，操作壓力320kPa，溫度51℃，入口污水含油200～250mg/L，出口含油140mg/L。

1 斜板除油器工作原理

斜板除油器采用重力分離技術(shù)進(jìn)行油水分離[1]，內(nèi)部一般分為緩沖區(qū)、斜板區(qū)、清水區(qū)和污油室，穩(wěn)流后的污水由緩沖區(qū)進(jìn)入斜板區(qū)，經(jīng)過(guò)波紋板處理后從底部進(jìn)入清水區(qū)。斜板區(qū)設(shè)置了許多角度為45～60°的波紋板，波紋板通常由玻璃鋼制成，這種材料有良好的親油性，有利于在表面形成油膜，進(jìn)而使油珠粒徑進(jìn)一步增大[2]。經(jīng)過(guò)波紋板浮起的污油被收油槽收集流入污油室，再由污油室底部排放至外部污油罐完成污油回收。

2 運(yùn)行效率下降原因分析及驗(yàn)證

①現(xiàn)場(chǎng)人員經(jīng)過(guò)查閱近6個(gè)月的化驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)，斜板入口含油從未出現(xiàn)過(guò)大于1000mg/L的工況，排除了上游流程含油過(guò)高導(dǎo)致斜板除油器除油效果不佳的可能性。

②將污水系統(tǒng)化學(xué)藥劑送回做配伍實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明清水劑輔助除油效果良好，排除了藥劑選型錯(cuò)誤的問(wèn)題。

③廠家設(shè)計(jì)資料中收油液位高于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作液位1000mm左右，減去液位計(jì)顯示誤差，依然存在可觀的偏差，初步判斷收油槽擋板故障。

為了驗(yàn)證以上分析結(jié)論，現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)斜板除油器隔離泄壓開(kāi)蓋進(jìn)行了檢查。打開(kāi)入孔后發(fā)現(xiàn)斜板區(qū)上方收油槽聚集了大量稠油，收油槽已嚴(yán)重堵塞。

除此之外，對(duì)比圖1所示的設(shè)計(jì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖和圖2所示的實(shí)際構(gòu)造簡(jiǎn)圖，收油槽和污油室的位置與高度均存在較大差異。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，斜板除油器液位提升到3200mm左右后，斜板污油室先開(kāi)始進(jìn)液，再提高液位至3300mm左右后斜板區(qū)主收油槽才開(kāi)始進(jìn)液。這表明污油室擋板高度低于收油槽擋板高度，致使大量沒(méi)有經(jīng)過(guò)斜板區(qū)處理的污水先從混合區(qū)進(jìn)入污油室，而斜板區(qū)收集的污油在此液位下，無(wú)法順利外排不斷堆積導(dǎo)致堵塞，收油槽功能基本失效，收油效率大幅下降，最終導(dǎo)致出口含油量增加。

圖1 斜板除油器設(shè)計(jì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖 Fig.1 Design structure drawing of corrugated plate interceptor

圖2 斜板除油器實(shí)際構(gòu)造簡(jiǎn)圖 Fig.2 Real structure drawing of corrugated plate interceptor

隨著對(duì)斜板除油器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步研究，現(xiàn)場(chǎng)人員認(rèn)為清水區(qū)的生產(chǎn)水雖然已經(jīng)脫除了大部分的原油液滴，但長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后污油依然會(huì)在頂部積聚，由于清水區(qū)上方未設(shè)置收油裝置，積聚的污油會(huì)導(dǎo)致清水二次污染，最終水相出口含油量逐漸增加。

由上述原因分析和驗(yàn)證得出，導(dǎo)致斜板除油器出口含油量增加、除油效率下降有2個(gè)原因：

①斜板除油器內(nèi)部收油裝置布置方案與原設(shè)計(jì)方案不同，收油槽收油功能失效；

②斜板除油器清水區(qū)未設(shè)置收油裝置，清水區(qū)頂部污油逐漸積聚無(wú)法排除，使水區(qū)二次污染。

3 優(yōu)化改造實(shí)施及效果驗(yàn)證

斜板除油器優(yōu)化改造分為兩部分：第一部分的改造目標(biāo)是降低收油槽擋板高度，使斜板區(qū)的污油優(yōu)先被收集進(jìn)入收油槽；第二部分是增加清水區(qū)收油裝置，使現(xiàn)場(chǎng)人員可以定期手動(dòng)對(duì)清水區(qū)頂部聚集的污油進(jìn)行清理。

3.1 斜板除油器斜板區(qū)收油槽改造

經(jīng)過(guò)測(cè)量，收油槽擋板最上部與污油室擋板高度差為500mm左右，因此將收油槽擋板處收油口向下切割900mm，圖3展示了改造過(guò)程，圖4展示了收油槽改造成果。改造后斜板區(qū)的收油槽最低處的高度略低于緩沖區(qū)的收油槽高度，保證斜板區(qū)收油槽優(yōu)先進(jìn)液，以便有效排出經(jīng)過(guò)波紋板處理后的污油，提高收油效率。

圖3 斜板區(qū)收油槽改造過(guò)程 Fig.3 Transformation process of oil collector tank in corrugated plate area

圖4 斜板區(qū)收油槽改造成果 Fig.4 Transformation result of oil collection tank in corrugated plate area

3.2 斜板除油器清水區(qū)新增收油裝置

清水區(qū)新增收油裝置針對(duì)斜板除油器水室無(wú)收油裝置的狀況進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，圖5為收油裝置簡(jiǎn)圖。收油裝置主要由收油槽、收油管線、傳動(dòng)裝置、密封填料、外排管線等組成，將收油裝置固定在斜板除油器內(nèi)部清水區(qū)上方，出油管線向外引出至收油桶，現(xiàn)場(chǎng)人員需要對(duì)清水區(qū)收油時(shí)，將清水區(qū)液位提升到收油裝置收油高度即可收油。除此之外，還可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)收油裝置上部螺紋，調(diào)整收油槽的高度，以便適應(yīng)不斷變化的生產(chǎn)工況。

圖5 清水區(qū)收油裝置簡(jiǎn)圖 Fig.5 Drawing of oil collection device in clean water area

3.3 斜板除油器改造效果驗(yàn)證

3.3.1 效果驗(yàn)證一

斜板除油器改造完成后，在未投用清水區(qū)收油裝置的條件下，先對(duì)斜板區(qū)收油槽改造效果進(jìn)行檢驗(yàn)。連續(xù)一周化驗(yàn)斜板除油器水相出口含油，從圖6含油曲線可見(jiàn)，出口平均含油從120mg/L降至80mg/L，出口含油明顯下降，收油效果得到顯著提高，收油槽改造效果良好。

圖6 未投用收油裝置時(shí)水相出口含油曲線圖 Fig.6 Oil content curve of water phase outlet without oil collection device

3.3.2 效果驗(yàn)證二

將清水區(qū)收油裝置投入使用后，現(xiàn)場(chǎng)人員每日對(duì)清水區(qū)頂部進(jìn)行收油，收油裝置出口取樣發(fā)現(xiàn)排出部分污油。

由圖7曲線可知，清水區(qū)收油裝置投用后，水相出口含油化驗(yàn)數(shù)值明顯降低，出口含油由80mg/L左右降至40mg/L左右，且持續(xù)觀察數(shù)日數(shù)值穩(wěn)定，表明清水區(qū)收油裝置收油效果良好。

圖7 投用收油裝置后水相出口含油曲線圖 Fig.7 Oil content curve of water phase outlet with oil collection device

4 總 結(jié)

斜板除油器作為油田污水處理核心設(shè)備，處理污水能力的好壞將直接影響油田的產(chǎn)量[3]。隨著“零排放”標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)推進(jìn)，海上油田生產(chǎn)污水處理指標(biāo)日漸嚴(yán)格，為保證“注好水、注夠水、精細(xì)注水”，油田對(duì)癥下藥，對(duì)生產(chǎn)污水處理流程中多個(gè)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改造，其中斜板除油器收油槽優(yōu)化改造和新增清水區(qū)收油裝置投入運(yùn)行后均收效良好，有效降低了水相出口含油，解決了斜板除油器除油效率下降的難題，為其他油田提供了成功借鑒。■