楊飛，錢欣，徐念念，蔣藝，路平 (. 海油發(fā)展裝備技術有限公司設計研發(fā)中心，天津 30045；.中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300459)

1 標準化研究的背景及意義

近年來，我國海上油氣田開發(fā)技術和進程都有了快速的發(fā)展，截止到2018 年，在渤海油田中已建設并投用了各類型的固定平臺和FPSO 等設施共153 座，這些設施提高了海上油氣的開采、處理、運輸的效率，為更好地開發(fā)和利用海洋油氣提供保障[1]。

我國海上平臺設計、建造、安裝的技術經過近50 年的發(fā)展已經非常成熟，并且積累了許多寶貴的經驗。結合已有平臺的實際情況，將設計經驗總結為一套標準化的設計成果，就可以在加快設計進度、縮短設計周期的同時，保證設計質量。2003 年渤海地區(qū)綏中36 -1 Ⅱ期工程中的井口平臺應用了標準化設計[2]，在主工藝流程、導管架結構等方面都實現(xiàn)了標準化，即通過一套標準設計圖建造多個相同的井口平臺。最終該項目設計周期比以往縮短1/3，工程總投資節(jié)省了10 億元。

本文研究通過收集、整理渤海油田已投產的典型中心平臺和井口平臺的設計資料和生產現(xiàn)狀，開展渤海油田海上平臺水處理系統(tǒng)標準化設計的相關研究；通過分析對比、綜合研究，找出設計規(guī)模、設備選型、操作維護管理中的共同特性，為今后中心平臺、井口平臺上生產水處理能力和流程的標準化設計打下基礎。

2 渤海油田海上平臺生產污水處理系統(tǒng)分析

渤海油田采出的含油污水一般通過中心平臺或FPSO 等生產中樞的生產污水處理流程進行除油、除懸浮物等處理，處理后的水滿足注水指標后，通過注水泵回注地層，以達到注采平衡的效果。通過分析已有生產污水處理流程，可以總結歸納出一套具有普適性的處理流程，用于開展標準化設計研究。

2.1 平臺類型分析

渤海地區(qū)在役的153 座生產設施中，固定井口平臺85 座，中心平臺20 座，其余平臺設施如動力平臺、增壓平臺、FPSO 等48 座。通過對全部平臺設施的設計資料、生產現(xiàn)狀進行收集、統(tǒng)計和分析，可以發(fā)現(xiàn)，大部分生產污水處理流程集中在中心平臺和待處理流程的井口平臺。因此，在研究過程中依據平臺的規(guī)模、類型等特性，最終選取了綏中36-1CEPN/CEPO 等18座典型中心平臺和渤中29-4WHPC 等26 座典型的有人井口平臺進行深入研究。

通過對以上在役平臺流程的統(tǒng)計，可以發(fā)現(xiàn)，中心平臺均設有生產污水處理流程，而三分之二的井口平臺在設計時沒有考慮設置生產污水處理流程，主要采用海管輸送處理合格的水源或水源井水進行回注。

2.2 生產污水處理流程分析

通過對上述44 個平臺生產污水處理流程和能力進行統(tǒng)計、歸納，結合水處理流程中的關鍵參數，如：注水水質、水中含油量等，進一步開展標準化設計的研究工作。在初期制定油田開發(fā)方案時，會根據Q/HS 2042—2014 《海上碎屑巖油藏注水水質指標及分析方法》制定注水指標，結合渤海油田普遍采用的注水指標數據，確定采取較嚴格的標準，即水中含油量≤15.0×10-6、懸浮物含量≤5.0×10-6、懸浮物粒徑中值≤3 μm 開展標準化設計。

由于有人井口平臺多數未設置污水處理流程，因此主要對18 座中心平臺的生產污水處理流程進行了深入分析。通過統(tǒng)計上述中心平臺生產污水處理流程的具體情況可知，超過三分之二的平臺采用了4 級處理才可以使生產污水滿足回注地層的要求，即“斜板除油器→氣浮選機→核桃殼過濾器→注水細濾器(通常為雙介質或纖維球過濾器)”。

本文以分析水中含油量為例，作為污水處理流程的關鍵參數進行研究。通過統(tǒng)計原始設計資料和平臺現(xiàn)場反饋的實際數據可以發(fā)現(xiàn)，斜板除油器入口含油量較高，普遍在2 000.0×10-6以上，這一指標取決于油田的油品性質和分離器處理效果。作為第一級處理設備，斜板除油器的作用極為關鍵，本研究過程中統(tǒng)計的四級處理設備中，斜板除油器的平均除油率范圍在75%～82%，最高可以脫出生產污水中93.3%的污油。其余三級處理設備的除油效率分別可以達到13%～21%、2%～3%、1%左右。其他水質指標如懸浮物含量、粒徑中值等，經過四級設備的處理，均可以滿足回注要求。

以綏中36-1CEPO 平臺的四級水處理設備的除油效果為例，實際生產過程中，由生產分離器脫出的含油污水含油量超過2 500.0×10-6，高于原始設計2 000.0×10-6的處理能力，但經過第一級斜板除油器的處理后，水中含油量降低至200.0×10-6左右，除油效率超過了90%，緩解了后續(xù)流程的處理壓力，確保水質滿足回注要求。

2.3 生產污水處理能力分析

對18 座典型中心平臺生產水處理能力進行統(tǒng)計，最大處理能力為84 000 m3/d，最小為4 800 m3/d；在工程設計階段，處理能力和規(guī)模由油藏配產決定，可將單臺設備能力標準化，通過調整設備臺數以匹配產量。

根據平臺的配產數據和生產污水處理能力的統(tǒng)計分析，在進行標準化設計研究時，將平臺配產分為A 檔：≤12 000 m3/d，B 檔：24 000 m3/d，C 檔：48 000 m3/d 三檔。

根據實際配產，選取對應的A/B/C 三檔能力；不同設備根據處理能力，選取不同的臺/套數進行組合，以滿足生產水系統(tǒng)的處理需求。如油藏配產中產水量為18 000 m3/d(750 m3/h)，在考慮設計余量后，可以選取B 檔的處理能力進行標準化設計，結合平臺空間、結構重量等條件的限制，最終確定選擇一套1 000 m3/h的處理流程還是兩套500 m3/h的處理流程更加合理。

3 渤海油田海上平臺生活污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀

海上平臺生活污水處理裝置根據平臺定員和生活樓設計人數確定設備能力，需要綜合考慮生活污水的含鹽量、水質水量波動、運維周期等因素，根據中海油和地方環(huán)保的相關要求，由建設單位科學確定處理工藝。目前渤海油田普遍采用的處理工藝為生化法和電解法。結合統(tǒng)計資料，對生活污水的處理能力進一步開展研究。

3.1 平臺定員人數統(tǒng)計分析

經統(tǒng)計，中心平臺的定員人數(生活樓設計人數)在80 人以下占比11%，80～120 人占比56%，120 人以上占比33%；有人井口平臺的定員人數在10～30 人占比56%，30～40 人占比16%，40 人以上占比28%。

因此中心平臺生活污水處理裝置的能力可以按照80～120 人進行標準化設計，井口平臺可以按照10～40 人進行標準化設計，這樣更具有普適性。

3.2 生活污水處理能力分析

生活污水處理裝置的處理能力取決于生活樓設計人數，不同人數其對應的處理能力如表1 所示。

由于生活樓定員人數已形成標準化設計，因此生活污水處理裝置的能力也實現(xiàn)了標準化。

4 結語

本文研究主要結合渤海油田在役平臺原始設計情況和目前實際生產現(xiàn)狀，對海上平臺生產污水和生活污水的處理流程和處理能力進行了歸納總結，通過分析得出以下標準化設計建議：

(1)生產污水和注水流程采用中心平臺處理→海管輸送→井口平臺回注的模式；

(2)中心平臺生產污水處理流程標準化設計采用“斜板除油器→氣浮選機→核桃殼過濾器→注水細濾器”四級處理流程，重點關注斜板除油器的能力和設備選型，確保后續(xù)水處理流程滿足要求；

(3)生產污水處理能力按照500/1 000/2 000 m3/h三檔劃分，工程設計階段結合油藏配產進行選擇；

(4)生活污水處理能力按照生活樓定員人數進行標準化設計，處理工藝由建設單位結合環(huán)保要求和工程可行性、經濟性進行合理選擇。

針對渤海油田海上平臺生產和生活污水的標準化設計開展研究，不僅可以為其他工藝系統(tǒng)的標準化設計研究提供參考，更是對今后工程項目的開發(fā)和管理、設備和材料的采辦、平臺的建造和安裝以及油田的生產操作等一系列過程影響重大。標準化設計的實施既可以降低大型海上油田開發(fā)成本，還可以縮短油田工程建設周期，使海上油氣田的開發(fā)更高效、安全、經濟。