苗成，毛先榮，馬騫，李聰，南春，趙彥女

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林719000）

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降低天然氣處理廠回注水油分機(jī)雜對(duì)策分析

苗成，毛先榮，馬騫，李聰，南春，趙彥女

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林719000）

某天然氣處理廠采出水回注系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用“一級(jí)沉降除油”工藝，利用2具200 m3的沉降除油罐對(duì)氣田管輸或拉運(yùn)至處理廠的采出水進(jìn)行油水分離處理，再經(jīng)回注系統(tǒng)注入地層。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于沉降除油罐罐內(nèi)介質(zhì)始終處于動(dòng)態(tài)，接收的采出水得不到有效的沉降，導(dǎo)致回注水油分機(jī)雜含量超標(biāo)；當(dāng)上游采出水含有泡排劑乳化物時(shí)，沉降除油罐也無(wú)法將乳化物與油水分離，造成大量乳化物收入污油罐。本文通過(guò)對(duì)該天然氣處理廠采出水處理工藝進(jìn)行分析，制定出降低回注水油分機(jī)雜含量的解決對(duì)策。

采出水；沉降除油罐；油分；機(jī)雜；工藝改造

1　采出水工藝現(xiàn)狀

某天然氣處理廠采出水回注系統(tǒng)主要用于對(duì)氣田集氣站管輸或拉運(yùn)至處理廠的采出水進(jìn)行處理［1，2］。采出水先經(jīng)2具200 m3的沉降除油罐進(jìn)行“一級(jí)沉降除油”處理，油水分離后將污油回收至儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)污油罐，采出水轉(zhuǎn)入2具63 m3回注罐，經(jīng)化驗(yàn)檢測(cè)合格后通過(guò)回注泵注入地層。系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理能力為400 m3/d，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中采出水單元接收量為28 m3/d～159m3/d，平均接收量為109.26 m3/d，約占系統(tǒng)負(fù)荷的27.3%；平均收油量為27.8m3/d，平均回注量為82m3/d（見(jiàn)表1）。

表1　采出水單元生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)表

2　存在問(wèn)題

2.1回注水油分機(jī)雜含量高

天然氣處理廠采出水處理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)氣田試采井采出水取樣分析（見(jiàn)表2），采出水進(jìn)入沉降除油罐前含油量≤300mg/L，懸浮物固體含量≤300mg/L；經(jīng)沉降除油罐油水分離后，出罐采出水含油量≤80mg/L，懸浮物固體含量≤80 mg/L。但在實(shí)際生產(chǎn)中，通過(guò)定期化驗(yàn)分析可知，系統(tǒng)接收上游采出水懸浮物固體含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)值；經(jīng)沉降除油罐處理后的回注水，油分機(jī)雜含量也大幅超標(biāo)，造成回注機(jī)泵設(shè)備磨損嚴(yán)重，回注井壓力升高，給回注系統(tǒng)帶來(lái)不利影響。

2.2沉降除油罐油水分離效果較差，崗位勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高

上游管輸采出水或卸車流量較大，同時(shí)采出水中存在泡排劑時(shí)，沉降除油罐油水分離效果較差，經(jīng)常出現(xiàn)“排水口含油、排油口含水”的現(xiàn)象。污油罐內(nèi)的采出水只能通過(guò)脫水作業(yè)，利用污水車轉(zhuǎn)入沉降除油罐；回注罐內(nèi)的污油只能在罐內(nèi)采出水回注至油層時(shí)，將污油排至污水池，再通過(guò)污水池提升泵或污水車轉(zhuǎn)入沉降除油罐。崗位平均每天轉(zhuǎn)運(yùn)7～8車，作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)較高，員工勞動(dòng)強(qiáng)度大。

2.3上游氣井加注泡排劑后，采出水中乳化物較多，影響油水分離

氣田氣井加注泡排劑后的一段時(shí)間內(nèi)，采出水中含大量油、水、泥三相混合而成的一種乳化物。乳化物的密度小于采出水，易溶于凝析油，不利于油水分離，影響采出水處理系統(tǒng)正常運(yùn)行。

表2　沉降除油罐進(jìn)出口采出水化驗(yàn)分析表

3　原因分析及解決對(duì)策

3.1核心設(shè)備工藝原理分析

通過(guò)對(duì)沉降除油罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)原理進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該罐在日常運(yùn)行時(shí)罐內(nèi)需始終保持高液位，其出水口位于罐尺7.13 m處、收油口位于罐尺7.3m處，只有在儲(chǔ)罐持續(xù)進(jìn)液的條件下出水口及排油口才能排液。故在收油及排液過(guò)程中沉降除油罐罐內(nèi)介質(zhì)始終處于動(dòng)態(tài)，儲(chǔ)罐接收的采出水得不到有效的沉降，導(dǎo)致油水分離效果較差。在上游管輸或接卸采出水液量較大時(shí)，油水分離效果更不理想。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，沉降除油罐接收上游集氣站管輸采出水的油分含量為41mg/L～5 569mg/L，機(jī)雜含量為195 mg/L～2 030 mg/L，高于≤300 mg/L的設(shè)計(jì)要求，超出罐的設(shè)計(jì)處理能力，影響油水分離效果（見(jiàn)圖1）。

圖1　沉降除油罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3.2“油中帶水”現(xiàn)象分析

由于罐進(jìn)口灑盤與收油堰板高度差僅為80 cm，當(dāng)上游來(lái)液量過(guò)大時(shí)，出水口排液不及，罐內(nèi)液位持續(xù)升高，逐漸高于收油堰板。導(dǎo)致進(jìn)液來(lái)不及沉降分離，大量采出水通過(guò)收油管線進(jìn)入污油罐（見(jiàn)圖2）。

圖2　“油中帶水”現(xiàn)象分析

3.3“水中帶油”現(xiàn)象分析

（1）當(dāng)上游采出水來(lái)液量過(guò)大時(shí)，油水來(lái)不及沉降分離，部分油被水帶入回注罐，導(dǎo)致回注罐內(nèi)含油。

（2）根據(jù)靜壓力平衡原理，沉降除油罐設(shè)計(jì)罐內(nèi)介質(zhì)臨界液位為7.3 m，出口U型管標(biāo)高為7.13 m，利用公式表示，即：

當(dāng)U型管中含有污油或乳化物等介質(zhì)時(shí)，管內(nèi)介質(zhì)密度變小，導(dǎo)致罐與U型管的平衡被打破，由于ρ油＜ρ水，故h1升高h(yuǎn)2降低，罐內(nèi)油厚升高且無(wú)法達(dá)到收油堰板7.3m處，使得大量污油進(jìn)入緩沖水罐（見(jiàn)圖3）。

圖3　“水中帶油”現(xiàn)象分析

3.4采出水沉降試驗(yàn)

根據(jù)沉降除油罐目前的運(yùn)行制度，對(duì)其“一級(jí)沉降除油工藝”進(jìn)行模擬，觀察采出水在充分靜置沉降后的油水分離效果。

第一步：在沉降除油罐進(jìn)口取250 mL原料采出水水樣5組，分別靜置沉降8 h、12 h、24 h、36 h、48 h，觀察采出水油水分層情況（見(jiàn)圖4）。

圖4　

第二步：利用移液管移除沉降后水樣中的油層，取中上部水樣進(jìn)行油分機(jī)雜化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表3）。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：在采出水得到充分沉降后，油水分離效果較好，采出水中的機(jī)雜懸浮物得到了有效沉降。24 h后罐內(nèi)機(jī)雜含量已趨于穩(wěn)定，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，采出水的最佳沉降時(shí)間應(yīng)為24 h。

表3　采出水沉降后油分機(jī)雜化驗(yàn)

3.5破乳劑加注實(shí)驗(yàn)

利用目前在用的型號(hào)為PR-3破乳劑進(jìn)行加注實(shí)驗(yàn)。取5份250mL的乳化物樣品，分別加注250mL、200 m L、150 mL、100 m L、50 mL的破乳劑，靜置一段時(shí)間后，觀察反應(yīng)結(jié)果（見(jiàn)圖5）。

圖5　

通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：破乳劑的加注比例越大，乳化物分解得越快越徹底；乳化物在加注破乳劑后靜置沉降，也有利于乳化物的油水分解。

圖6　采出水單元工藝改造示意圖

4　工藝改造可行性分析

4.1改造后的工藝流程

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及綜合分析，提出如下工藝改造方案，改造后的工藝流程（見(jiàn)圖6），在保留原工藝流程的基礎(chǔ)上，對(duì)流程做如下改造：

（1）在沉降除油罐上游增建2具300 m3的調(diào)節(jié)水罐，用于對(duì)原料采出水進(jìn)行靜置沉降；每具水罐頂部加裝浮球式界位儀，用于觀察油、水、乳化物三相界位。

（2）在調(diào)節(jié)水罐出液口增加2臺(tái)防爆轉(zhuǎn)液泵，用于根據(jù)油、水、乳化物界位進(jìn)行轉(zhuǎn)液作業(yè)。

（3）增建破乳劑加藥裝置、一具50 m3破乳罐（含攪拌器）及轉(zhuǎn)液泵，用于破乳作業(yè)，并將破乳后的采出水轉(zhuǎn)入調(diào)節(jié)水罐二次沉降。

（4）將泵出口流程分別接至沉降除油罐、破乳罐、污油回收管線，根據(jù)界位儀將油、水及乳化物轉(zhuǎn)入相應(yīng)下游流程。

（5）增建粗、精細(xì)過(guò)濾器等回注水預(yù)處理裝置，進(jìn)一步降低回注水機(jī)雜懸浮物含量。

4.2改造后的運(yùn)行制度

（1）2具調(diào)節(jié)水罐一具進(jìn)液、一具沉降；沉降24 h后，先打開(kāi)排泥閥排出罐底雜質(zhì)，再利用轉(zhuǎn)液泵將采出水轉(zhuǎn)入沉降除油罐；通過(guò)界位儀觀察，當(dāng)罐內(nèi)介質(zhì)排至乳化物層時(shí)，將乳化物轉(zhuǎn)入破乳罐，并利用加藥裝置向罐內(nèi)注入破乳劑；調(diào)節(jié)水罐排至油層時(shí)，將污油回收至污油罐。轉(zhuǎn)液結(jié)束后，進(jìn)行倒罐作業(yè)。

（2）破乳罐內(nèi)的乳化物與破乳劑充分反應(yīng)后，利用防爆轉(zhuǎn)液泵將罐內(nèi)采出水轉(zhuǎn)入調(diào)節(jié)水罐，進(jìn)行二次沉降。

（3）沉降除油罐維持原設(shè)計(jì)運(yùn)行模式不變，并聯(lián)投運(yùn)，進(jìn)行二次油水分離。

（4）兩組回注水預(yù)處理裝置一備一用，定期反沖洗，確保過(guò)濾器設(shè)備能夠有效降低回注水機(jī)雜含量。

4.3預(yù)期效果及費(fèi)用預(yù)算

4.3.1預(yù)期效果

（1）系統(tǒng)日常運(yùn)行時(shí)采出水先在調(diào)節(jié)水罐內(nèi)靜置沉降，后進(jìn)入沉降除油罐二次油水分離，再經(jīng)回注水預(yù)處理裝置過(guò)濾后進(jìn)入回注系統(tǒng)，能夠顯著降低回注水油分、機(jī)雜懸浮物含量，提高采出水系統(tǒng)油水分離效果。

（2）通過(guò)界位儀可準(zhǔn)確判斷調(diào)節(jié)水罐內(nèi)介質(zhì)液位，配套使用屏蔽泵轉(zhuǎn)液，能夠減少“水中帶油、油中帶水”現(xiàn)象，降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，消除安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）在破乳罐中對(duì)乳化物單獨(dú)加藥處理，能夠顯著提升破乳效果，再利用轉(zhuǎn)液泵將采出水轉(zhuǎn)至調(diào)節(jié)水罐二次沉降收油，確保采出水的處理效果。

（4）降低回注泵、喂水泵的維修頻次及員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障采出水處理單元安全平穩(wěn)運(yùn)行。

4.3.2工藝改造費(fèi)用預(yù)算（見(jiàn)表4）

表4　增加設(shè)備及費(fèi)用一覽表

5　結(jié)論

通過(guò)分析與取樣實(shí)驗(yàn)，確定了目前采出水單元回注水油分機(jī)雜含量高的原因，并制定了進(jìn)行工藝改造的解決方案。通過(guò)工藝改造，能夠切實(shí)可行地降低回注水油分機(jī)雜含量，保障采出水處理單元安全平穩(wěn)運(yùn)行。

［1］蔣晶晶.蘇里格氣田生產(chǎn)污水處理系統(tǒng)優(yōu)化研究［C］.第八屆寧夏青年科學(xué)家論壇論文集，2012.

［2］崔斌.長(zhǎng)慶油田采出水處理現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］.石油化工安全環(huán)保技術(shù)，2009，25（4）：59-61.

Natural gas processing p lant to reduce the injection water of oilmachine com p lex analysis

MIAO Cheng，MAO Xianrong，MA Qian，LICong，NAN Chun，ZHAO Yannv
（Gas Production Plant 2 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Yulin Shanxi719000，China）

Deal with factory production reinjection system design using the"primary settlement process of removing oil"，using two 200m3of sedimentation tank of gasfield tube or lose pull transported to the processing factory of produced water of oil-water separation，the injection system is injected into the formation by gas in the actual production process，due to the settlement of themedium in the tank is always in a dynamic，and the system is not charging reduced feed watermiscellaneousmachine oil agent，resulting in excessive injection water in the oil impurities content.When the upstream mining effluent contains foam discharging agentemulsion，settlementexcept that oil tank or emulsions and oil-water separation，resulting in a lot of emulsion income slop tank.The natural gas treatment plant produced water treatment technology for analysis，to develop the solvingmeasures of reducing the reinjection water and oil formachine impurity content.

produced water；settling tank；oil content；mechanical impurities；technological transformation

TE992.3

A

1673-5285（2016）07-0143-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.07.037

2016－06-28

苗成，男，助理工程師，2011年畢業(yè)于蘭州理工大學(xué)過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)。