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1、海上油田污水处理瓶颈研究1背景油田位于渤海湾东南部海域，由六座井口平台、一座单点系泊装置（SPM）和一艘浮式生产储油装置（FPSO）组成，其中一期B/D/E三座平台于2004年8月投产。BZ19-4油田距BZ25-1油田FPSO约15km，共建2座井口平台， 和BZ26-3A平台一起于2010年4月伴随“渤海明珠号”复产同时投产。目前BZ25-1油田日产原油7000m3/d，产水3800m3/d，但是随着油田复产成功，生产污水发生了较大变化，生产污水不仅产量有很大增加，而且污水杂质明显增多。这就对现有生产水处理流程提出了严重的考验，现污水处理系统已经无法满足生产要求。因此我们必须对现有的设备和
2、流程采取一些有效的优化改造措施，提高系统处理能力，改善处理效果。2 油田污水系统简介明珠号的生产污水首先到达除油水舱T-741A/B进行重力沉降，生产水在T-741A/B进行初步沉降后将舱底部相对干净的生产水溢流到T-841A/B内。经过重力沉降的生产水通过废水泵泵入水力旋流器X-845，从旋流器及其旁通流出的水一部分送到加气浮选器X-741B进一步处理，一部分经过水力漩流器的预留口送到新增气浮CFS-150进行处理。X-741B处理后的污水通过循环泵P-743C/D/E进入到到核桃壳过滤器F-841A/B。CFS-150处理后的污水通过P-849B泵进入双滤料过滤器（DMFA/B）进行处理，
3、经过双滤料过滤器（DMFA/B）处理过的水与经过核桃壳处理过的水汇在一起进入脱氧塔，脱氧塔充当了注水缓冲罐的作用，经过处理合格的水经由注水增压泵P-731A/B/C回注地层，实现了污水全部回注。图1 明珠号污水处理系统3 流程面临的问题复产以来，由于明珠号处理能力有限，原油的高含水成为了制约产量提高的关键因素，不仅污水产量较大，而且污水质量较差。面对严峻的考验，海上员工积极讨论研究，对现有设备和流程进行了有效的改造和优化，提高了流程处理能力和效果。先后进行了脱氧塔改造为注水缓冲罐、DMF双介质滤器改造为核桃壳滤器、新增加气浮选器、核桃壳供给罐流程优化等改造和优化。这些措施，打破了生产水处理瓶颈
4、，提高了处理水质量，有力的保障了明珠号正常生产。随着生产的进行，水系统又面临着一些新的问题，特别是脱氧塔(注水缓冲罐)存在的问题，影响了注水水质和生产水系统的正常运行。3.1 脱氧塔无法收油作为注水缓冲罐，生产水在脱氧塔内停留一段时间后就会分离出一部分油污，由于油水密度差会出现油水分层，留在罐顶。由于新加的收油管线处于脱氧塔的内部填料层中间，浮油会受到填料的影响在液位达到5400mm时不能溢出，往往收不到油，影响了注水水质。3.2 脱氧塔无惰气保护由于脱氧塔上部填料的影响，当液位高于5000mm时，罐顶部的压力调节阀出口会喷出含油污水，会造成甲板的污染和火灾隐患。因此，现在已经把入口处自立式压
5、力调节阀关闭，停止向脱氧塔供惰气。3.3 核桃壳滤器背压较高生产水从核桃壳进入脱氧塔顶部入口要爬上18m的高度，需消耗0.18MPa的压力，目前核桃壳滤器的入口压力为0.4Mpa，出口压力为0.35Mpa，压差只有0.05Mpa，滤器进出口较小的压差影响了核桃壳滤器的处理量。目前，核桃壳滤器的实际处理量只有50m3/h，远没有达到设计处理量67m3/h的水平。3.4 反洗核桃壳滤器时脱氧塔供水不足随着新平台的投产，产量的不断提高，生产水和注水量也随之提高，这对于脱氧塔的存储能力提出了挑战。反洗核桃壳滤器和DMF或遇到生产流程短时间关断时脱氧塔供水能力不足，不能保障充分反洗核桃壳滤器或有可能造成
6、下游平台注水关断。由于明珠号生产水舱较小，生产水停留时间较短，水质较差，因此核桃壳的过滤效果直接决定了生产水系统处理水质。由PID数据可以计算出脱氧塔的液位在5400mm高度时能储水45m3，反洗核桃壳和DMF滤器时，脱氧塔存水量较少，没有充足的时间供给下游平台，核桃壳以90m3的量只能反洗15min，因核桃壳滤器反洗不充分造成了水系统恶性循环。4 优化和改造方案针对上述问题，提出以下改造方案，以挖掘水系统处理潜力，提高生产水处理水质。4.1 改造脱氧塔内部构造，取出填料取出内部填料后，可以彻底消除填料对脱氧塔收油的影响，提高收油效果，通过定期收油改善注水水质。同时可以将脱氧塔的惰气系统投用，
7、提高注水水质。4.2 改造脱氧塔上进下出流程为下进下出方式这个改造比较简单，只需打开连接脱氧塔进出口管线的一个盲板即可，施工十分简单，效果显著(见图2)。改造后，出核桃壳滤器的生产水不需要爬上18m的高度爬上脱氧塔顶部而是从底部直接进入脱氧塔，减少了压力损失0.18MPa，同时降低了核桃壳过滤器的背压，提高了核桃壳的处理量，达到了事半功倍的效果。核桃壳和DMF脱氧塔P-731A/B/C拆除的盲板红线为改造前流程，黑线为改造后流程。图2 脱氧塔进出口流程改造图3 脱氧塔照片4.3 腾空三台细滤器，与脱氧塔并联作为缓冲罐使用将闲置的三台细滤器腾空，与脱氧塔并联接入注水增压泵入口作为注水缓冲罐使用(
8、见图3)，同时增加细滤器出口至注水增压泵的管线。三台细滤器并联后可以提供40m3的储存空间，比脱氧塔储水45m3约增大了一倍。并且改造利用原有流程，工程量较小，成本低。只需掏空细滤器滤料，打开滤器原有出口阀门即可与脱氧塔来水联通，改造原有排污阀定时收油，并新增一条管线从细滤器出口至注水增压泵(新细滤器的位置较低，需从出口加一条管线至注水增压泵)即可。图4 细滤器流程图脱氧塔CDKV排污阀细滤器AP-731A细滤器B细滤器CP-731B待添加的隐藏文字内容1P-731C图5 细滤器与脱氧塔并联改造图6 细滤器照片5 改造效果分析5.1 有充足的时间反洗核桃壳和DMF滤器改造后脱氧塔和三台细滤器的
9、储水量增加了一倍，反洗时间也可以增加一倍，可以有充足的时间反洗核桃壳滤器。另外，减少了核桃壳反洗的次数，减少了滤料的损失，降低了核桃壳滤料被油污染的风险，从而使更换滤料的周期延长，降低了油田设备维护费用。核桃壳反洗次数的减少后，进入SLOP的污水量也随之减少，这就减少了外输部门的工作量，为外输货油舱转水入SLOP舱提供了空间。反洗的污水最终进入生产水舱，最终也减少了水系统的处理压力。5.2 可以把生产水有选择的进脱氧塔或细滤器从而可以对脱氧塔放空收油。如果关闭进入脱氧塔的新增阀门后，生产水流程走细滤器，可以放空脱氧塔，解决脱氧塔因滤料影响收不到油的难题。5.3 减小了核桃壳滤器的背压增大了进出
10、口压差，提高了核桃壳滤器的处理量，进而提高了水系统流程的处理能力。目前核桃壳处理量距设计能力67m3还有差距，核桃壳出口压力为0.32Mpa，改造后可以进一步降低出口压力，在进出口压差增大的情况下，提高核桃壳处理量，进而增大整个水系统的处理能力，为25-1油田进一步提产做好了准备。6 结论经过上述改造和优化，不仅大大地提高了明珠水系统的处理量，也改善了明珠水系统的处理水质，也可满足平台增长的注水要求。这样不但解决了水系统的瓶颈，还为BZ251油田进一步提高产量铺平了道路。由于“明珠号”设备较旧，甲板空间有限，严重的制约了各种设备的添加和改造，我们只能从利用现有设备以及减少一些不必要的容器和设备入手。在现有的生产条件下，深度挖潜、认真分析、细致总结，制定合理的方案，从而达到生产水处理系统的效能的提高。随着油田含水率的上升，生产水的产量将逐步增大，此次水系统的改造为BZ25-1油田后期生产和新平台投产打下了基础，也对其他油田的水系统改造提供了理论和参考。参考文献【1】渤中25-1油田FPSO操作手册【2】渤中FPSO作业公司班组工作手册. 2010.7【3】渤海油田生产设备管理与维修.天津分公司【4】陈壁等. 渤海油田上产3000万吨. 北京：中国石化出版社，525-530【5】文中生产数据均来自现场记录
