自安装采油平台污水处理系统优化研究
2010-04-04孙海涛
孙海涛
（中海石油天津分公司，天津 塘沽 300452）
1 概述
渤中3－2油田属年产量较小且周边无在生产油田可依托的边际油田，根据此类油田的特点和要求，确定其总体开发方案为：隔水套管支撑井口＋自安装采油平台＋穿梭油轮（＜5 000 t）
渤中3－2油田采用注水开发方式，注水水源选定为：生产水＋水源井水，因此，经处理后的生产污水应达到注水水质指标。
2 设计原则
渤中3－2油田污水处理系统优化设计应遵循以下原则：
（1）为实现污水回注的目标，经污水处理系统处理后的污水应达到注水水质指标。
（2）鉴于自安装采油平台的结构特点，污水处理系统应尽量选用占地面积小、重量较小的设备、设施。
（3）自安装采油平台需为多个油田服务，因此，污水处理系统的设计应充分考虑油田适应性。
（4）为最大限度地降低成本和生产操作费，污水处理系统应满足初始投入较小，操作维护简便、费用低廉的要求。
3 设计依据
（1）生产及处理能力：油田最大日产水量1 426 m3/d；自安装采油平台设计最大处理水量1 500 m3/d；油田最大日注水量921 m3/d。
（2）注水水质指标：含油量≤30 ppm；固体悬浮物≤5 ppm。
4 方案描述
4.1 方案一
4.1.1 系统描述
生产污水处理系统由三级组成，第一级为生产水舱/斜板隔油器，第二级为加气浮选器，第三级为核桃壳过滤器。
4.1.2 各段污水水质指标（见表1）
表1 各段污水水质指标表
4.1.3 主要设备及规格
生产水处理系统中主要设备规格如下：
（1）加气浮选器
类型：卧式；操作温度：40 ℃～80 ℃；操作压力：常压；浮选处理量：62.5 m3/h；尺寸（mm）：7 000×2 500×4 500（长×宽×高）。
（2）核桃壳过滤器
类型：立式；操作温度：80 ℃；操作压力：0.6 MPa；过滤量：65 m3/h；尺寸（mm）：5 000×3 000×5 200（长×宽×高）。
4.2 方案二
4.2.1 系统描述
生产污水处理系统由三级组成，第一级为生产水舱，第二级为DAF气浮机，第三级为双介质过滤器。
4.2.2 各段污水水质指标（见表2）
表2 各段污水水质指标表
4.2.3 主要水处理设备参数
（1）DAF气浮
型号：DAF－100；回流比：20 %～30 %；溶气压力：≥0.6 MPa；箱体材质：316L不锈钢；数量：1座；撬块尺寸：4 000×3 500×3 600（H）mm；整撬运行重量：15 t；操作压力：常压。
（2）双介质过滤器
型号：GLW－2000；罐体尺寸：2 000 mm；操作压力：0.60 MPa；工作周期：12 h～24 h；水洗强度：13 L/s.m2～15 L/s.m2；气洗强度：20 L/s.m2；数量：2台；整撬尺寸：6 500×4 500×5 500（H）mm；整撬运行重量：50 t；其它：整撬平面尺寸中不含反洗泵及风机。
4.3 方案三
4.3.1 系统描述
生产污水处理采用三级处理，第一级为生产水舱，第二级为水力旋流器，第三级为核桃壳过滤器。
4.3.2 各段污水水质指标（见表3）
表3 各段污水水质指标表
4.3.3 主要水处理设备参数
（1）水力旋流器
型号：HSA500/36；操作温度：80 ℃；操作压力：1.0 MPa；提升泵功率：37 kW；处理量：62.5 m3/h；尺寸（mm）：3 000×2 000×2 500（长×宽×高）。
（2）核桃壳过滤器
类型：立式；操作温度：80 ℃；操作压力：0.6 MPa；过滤量：65 m3/h；尺寸（mm）：5 000×3 000×5 200（长×宽×高）。
5 方案比选
5.1 占地面积
方案一中全套设备占地面积共计32.5 m2，方案二中全套设备占地面积共计 43.25 m2，方案三中全套设备占地面积共计21 m2。方案三（关键设备采用水力旋流器）的系统占地面积最小，适应自安装采油平台上部设施布置紧凑的特点。
5.2 设备购置费
方案一全套设备购置费共计314万元人民币，方案二全套设备购置费共计407万元人民币，方案三全套设备购置费共计352万元人民币。方案一的系统设备购置费用最小，但3个方案的差别并不明显。
5.3 操作维护
方案一的关键设备是加气浮选器，其技术特性如下：①分离效率较好；②体积大，操作重量大；③运行时需要气源，并且维护工作量较水力旋流器大。
方案二的关键设备是DNF气浮选，其技术特性如下：①属于改进型气浮选器，处理效果优于加气浮选；②体积适中，操作质量适中；③运行时需要气源，并且维护工作量较水力旋流器大。
方案三的关键设备是水力旋流器，其技术特性如下：①渤中3－2油田原油比重较小，采用水力旋流器分离效率好，除油率可达90 %；②体积小，质量轻；③无运转部件，维修工作量小。
对比分析后可以看出：水力旋流器不但体积小、质量轻，而且由于其无运转部件，维修工作量相对较小，有利于降低油田生产期间的维修维护费用。
6 结论
综上所述，可得出以下结论：
（1）三种处理方式均能达到污水处理指标（含油＜30 ppm）。
（2）鉴于自安装采油平台结构的固有特点，体积小、质量轻的水力旋流器较具优势。
（3）渤中3－2油田原油比重较小（0.910 g/cm3～0.937 g/cm3），采用水力旋流器能够达到较好的生产污水处理效果。
（4）渤中3－2油田属产量较小的边际油田，为取得理想的经济效益，降低生产操作费用显得尤为重要，水力旋流器无运转部件，维修工作量相对较小，有利于降低油田生产期间的维修维护费用。
因此，渤中3－2油田生产污水处理系统宜采用方案三，即水力旋流器加核桃壳过滤器的组合。
