王丙賢

(山東建筑大學 市政與環(huán)境工程學院,山東 濟南 250101)

埕島海上油田中心平臺氣浮除油技術(shù)研究

王丙賢

(山東建筑大學 市政與環(huán)境工程學院,山東 濟南 250101)

勝利埕島油田中心一號平臺污水處理運行效率不高。通過自然沉降、混凝沉降、氣浮試驗3種不同的室內(nèi)試驗對中心一號三相分離器出水口取水樣作為試驗介質(zhì)進行除油工藝的篩選。結(jié)果表明，氣浮試驗除油的效果較好,效率高;且除懸浮物效果好。在此基礎(chǔ)上,應用氣浮技術(shù)改造原有的工藝流程,水質(zhì)達到含油≤30 mg/L,滿足進入下一級處理構(gòu)筑物的進水條件。

含油污水;氣浮除油;埕島油田

勝利埕島油田中心一號平臺位于埕島油田的主體部位CB11區(qū)塊,由生產(chǎn)平臺、動力平臺、儲罐平臺、生活平臺和消防平臺等5個平臺組成。含水原油處理能力為1.1×104m3/d,含油污水處理能力為5 000 m3/d。目前,中心一號平臺污水處理系統(tǒng)處理效率運行不高,注水含油量高,不滿足海上分層精細注水的要求。不達標的污水回注后會引起地層空隙堵塞,注水壓力增高等一系列的影響。為優(yōu)化注水含油量,結(jié)合海上平臺空間小、流程短等生產(chǎn)特點,需對平臺污水處理除油工藝進行試驗研究,改造設(shè)計流程,以得到最優(yōu)的處理方案。

1 中心一號平臺水處理流程現(xiàn)狀

1.1 流程簡介

目前中心一號平臺采用“水力旋流+纖維球過濾”工藝,具體見圖1。

圖1 污水處理系統(tǒng)流程圖

1.2 中心一號平臺處理現(xiàn)狀

目前中心一號平臺污水處理系統(tǒng)出水的含油量、懸浮物以及懸浮物粒徑中值均嚴重超標。其中水力旋流器對含油的去除率僅為44.6%,對懸浮物的去除率僅為10%,而纖維球過濾器對含油和懸浮物的去除基本未起作用。

1.3 問題分析

由于近幾年埕島油田部分區(qū)塊采用化學驅(qū)開采,使得采出液分離出的污水中含油乳化嚴重,中心一號平臺分離器出口水樣在電鏡下觀察(圖2)。乳化油導致油水分離難度增大,水力旋流器處理效率下降,出水水質(zhì)指標無法滿足進入過濾器的要求。

圖2 分離器出口水中含油電鏡分析圖

2 除油工藝技術(shù)研究

目前各油田污水處理工藝技術(shù)主要有自然沉降除油、壓力密閉除油、氣浮選除油以及液混凝除油等,本文選取通過室內(nèi)自然沉降、混凝沉降、氣浮除油進行除油工藝的篩選,從而優(yōu)選出最佳工藝技術(shù)方案。

2.1 自然沉降試驗

在中心一號平臺三相分離器出水口取水樣作為試驗介質(zhì),在60 ℃下進行空白(不加任何藥劑)靜態(tài)沉降試驗,沉降時間為5 h,前兩個小時每隔0.5 h取中層水樣進行含油量和懸浮物的檢測,考察不同狀態(tài)下沉降時間與含油量和懸浮物的變化關(guān)系(表1,圖3,4)。

表1 自然沉降試驗

說明:1、沉降溫度60 ℃;2、由于水樣取回過程中已經(jīng)過一段時間沉降,大部分浮油黏于桶壁,再加上室內(nèi)靜態(tài)沉降和現(xiàn)場動態(tài)沉 降本身存在差別,所以0.5 h的室內(nèi)沉降試驗數(shù)據(jù)要低于實際情況。

圖3 污水含油量變化曲線

圖4 懸浮物含量變化曲線

由表1可見:60 ℃下靜態(tài)自然沉降1 h含油量降為58.4 mg/L,懸浮物含量降為23.7 mg/L,其后含油量、懸浮物含量均下降緩慢,曲線趨于平緩。

2.2 混凝沉降試驗

2.2.1 凈化劑濃度篩選

取混凝劑、絮凝劑,按照標準配制成1%的溶液

待用,試驗介質(zhì)取自然沉降1 h后的水。把試驗介質(zhì)倒入500 mL燒杯中,加入藥劑后啟動攪拌設(shè)備將藥劑和水混合均勻,靜置30 min后抽取燒杯中的中層水樣,對含油和懸浮物進行檢測,和藥劑篩選(表2)。

聚合鋁及聚丙烯酰胺配合使用在投加濃度至(50+2) mg/L時,凈水除油效果較好,形成絮團較大,易絮集聚沉,選取此濃度進行混凝沉降試驗。

2.2.2 混凝沉降試驗

取中心一號平臺三相分離器來水自然沉降1小時后出水作為試驗介質(zhì),進行混凝沉降試驗。藥劑采用聚合鋁及聚丙烯酰胺,投加濃度(50+2)mg/L,沉降時間3 h,每隔半小時取中層水樣進行含油量和懸浮物的檢測,考察不同狀態(tài)下沉降時間與含油量和懸浮物的變化關(guān)系(表3)。

來水自然沉降1 h后,聚合鋁及聚丙烯酰胺投加(50+2)mg/L,60 ℃下混凝沉降1.5 h,含油量降為5.3 mg/L,懸浮物含量降為9.3 mg/L。

表2 絮凝劑濃度篩選結(jié)果

注:1、60 ℃靜止30 min后取中層液檢測;2、聚合鋁干粉配制,聚丙烯酰胺(PAM)以干粉配制成母液備用

表3 混凝沉降試驗結(jié)果

注:試驗過程保持水溫60 ℃。

2.3 氣浮除油試驗

在石油化工行業(yè)含油污水處理工程中常用的氣浮除油工藝主要有加壓溶氣氣浮、渦凹氣浮、誘導氣浮等[1-2]。本次氣浮試驗采用加壓溶氣氣浮裝置,將含油污水在與藥劑充分反應并與溶氣水充分混合后的污水,在氣浮設(shè)備的斜板上端進入氣浮箱體。經(jīng)氣浮分離除油除渣后的水通過出水堰板流出并被提升至原污水系統(tǒng)。溶氣泵按一定的回流比吸取氣浮出水,在溶氣罐內(nèi)與壓縮空氣混合成為高壓溶氣水,使微氣泡同絮體共聚;溶氣水采用特制的釋放器,在氣浮池進水口下方釋放,產(chǎn)生均勻、密集、微小的氣泡,氣泡與懸浮在水中的細小油滴及其它懸浮物黏附,依靠界面張力、氣泡上浮力等作用一起上浮到水面,從而實現(xiàn)與水分離。

取中心一號平臺三相分離器出水作為試驗介質(zhì),設(shè)計處理量0.5 m3/h,根據(jù)加藥量的不同分別做兩組試驗。試驗后取中層水樣進行懸浮物和含油量的檢測,試驗效果見表4,圖5。

表4 氣浮試驗結(jié)果

圖5 氣浮試驗效果對比

室內(nèi)試驗結(jié)果表明,中心一號平臺58 ℃時原油密度為0.913 5 kg/m3,氣浮除油技術(shù)在埕島海上油田中心一號平臺的應用通過對比自然沉降和混凝沉

降試驗結(jié)果,顯然氣浮除油的效果較好,效率高;且除懸浮物效果好,能夠有效減少后段過濾負荷,尤其是針對乳化嚴重的污水,除油效率大幅度提高。

3 改造設(shè)計方案

結(jié)合室內(nèi)試驗結(jié)果,對設(shè)計工藝進行改造,擬采用“除油+氣浮+過濾”工藝[3]。

步驟為:油站來水→撇油器→氣浮裝置→緩沖罐→污水提升泵→過濾器→注水系統(tǒng)。

三相分離器出水(含油≤500 mg/L)進入撇油罐內(nèi)經(jīng)初步除油、除懸浮物后,出水水質(zhì)達到含油≤200 mg/L,投加浮選劑后進入2座氣浮裝置,出水水質(zhì)達到含油≤30 mg/L,懸浮物≤30 mg/L,進入緩沖罐,經(jīng)污水提升泵提升進入體外反洗核桃殼過濾器,進一步除油、除懸浮物,最終確保水質(zhì)達到回注標準。

4 結(jié)論與認識

(1)氣浮除油較自然沉降和混凝沉降除油的效果較好,效率高;且對懸浮物的去除效果明顯,能夠有效減少后段過濾負荷。

(2)根據(jù)室內(nèi)評價試驗結(jié)果,結(jié)合平臺現(xiàn)有試驗流程,改造設(shè)計方案,水質(zhì)達到含油≤30 mg/L,懸浮物≤30 mg/L,滿足進入下一級處理構(gòu)筑物的進水條件。

[1] 康萬利,張黎明,杜會穎,等.氣浮法處理油田污水進展[J]. 應用化工,2012,41(12):2147-2149.

[2] 李建平,孫繼濤.幾種氣浮除油工藝的應用比較[J]. 工業(yè)用水與廢水,2015,46(12):28-31.

[3] 中國石油天然氣總公司.石油和天然氣的開采與加工:灘海石油工程采出水處理技術(shù)規(guī)范SY/T0309-96[S].北京：石油工業(yè)出版社，1997.

[責任編輯] 印樹明

2017-01-27

王丙賢(1986—)，男，山東聊城人，山東建筑大學市政與環(huán)境工程學院碩士研究生,主要從事油田污水處理研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2017.01.008

G648.7

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1673-5935(2017)01- 0029- 03