埕岛海上油田中心平台气浮除油技术研究

2017-05-02王丙贤

中国石油大学胜利学院学报 2017年1期

关键词：含油量混凝悬浮物

王丙贤

(山东建筑大学市政与环境工程学院,山东济南 250101)

埕岛海上油田中心平台气浮除油技术研究

王丙贤

(山东建筑大学市政与环境工程学院,山东济南 250101)

胜利埕岛油田中心一号平台污水处理运行效率不高。通过自然沉降、混凝沉降、气浮试验3种不同的室内试验对中心一号三相分离器出水口取水样作为试验介质进行除油工艺的筛选。结果表明，气浮试验除油的效果较好,效率高;且除悬浮物效果好。在此基础上,应用气浮技术改造原有的工艺流程,水质达到含油≤30 mg/L,满足进入下一级处理构筑物的进水条件。

含油污水;气浮除油;埕岛油田

胜利埕岛油田中心一号平台位于埕岛油田的主体部位CB11区块,由生产平台、动力平台、储罐平台、生活平台和消防平台等5个平台组成。含水原油处理能力为1.1×104m3/d,含油污水处理能力为5 000 m3/d。目前,中心一号平台污水处理系统处理效率运行不高,注水含油量高,不满足海上分层精细注水的要求。不达标的污水回注后会引起地层空隙堵塞,注水压力增高等一系列的影响。为优化注水含油量,结合海上平台空间小、流程短等生产特点,需对平台污水处理除油工艺进行试验研究,改造设计流程,以得到最优的处理方案。

1 中心一号平台水处理流程现状

1.1 流程简介

目前中心一号平台采用“水力旋流+纤维球过滤”工艺,具体见图1。

图1 污水处理系统流程图

1.2 中心一号平台处理现状

目前中心一号平台污水处理系统出水的含油量、悬浮物以及悬浮物粒径中值均严重超标。其中水力旋流器对含油的去除率仅为44.6%,对悬浮物的去除率仅为10%,而纤维球过滤器对含油和悬浮物的去除基本未起作用。

1.3 问题分析

由于近几年埕岛油田部分区块采用化学驱开采,使得采出液分离出的污水中含油乳化严重,中心一号平台分离器出口水样在电镜下观察(图2)。乳化油导致油水分离难度增大,水力旋流器处理效率下降,出水水质指标无法满足进入过滤器的要求。

图2 分离器出口水中含油电镜分析图

2 除油工艺技术研究

目前各油田污水处理工艺技术主要有自然沉降除油、压力密闭除油、气浮选除油以及液混凝除油等,本文选取通过室内自然沉降、混凝沉降、气浮除油进行除油工艺的筛选,从而优选出最佳工艺技术方案。

2.1 自然沉降试验

在中心一号平台三相分离器出水口取水样作为试验介质,在60 ℃下进行空白(不加任何药剂)静态沉降试验,沉降时间为5 h,前两个小时每隔0.5 h取中层水样进行含油量和悬浮物的检测,考察不同状态下沉降时间与含油量和悬浮物的变化关系(表1,图3,4)。

表1 自然沉降试验

说明:1、沉降温度60 ℃;2、由于水样取回过程中已经过一段时间沉降,大部分浮油黏于桶壁,再加上室内静态沉降和现场动态沉降本身存在差别,所以0.5 h的室内沉降试验数据要低于实际情况。

图3 污水含油量变化曲线

图4 悬浮物含量变化曲线

由表1可见:60 ℃下静态自然沉降1 h含油量降为58.4 mg/L,悬浮物含量降为23.7 mg/L,其后含油量、悬浮物含量均下降缓慢,曲线趋于平缓。

2.2 混凝沉降试验

2.2.1 净化剂浓度筛选

取混凝剂、絮凝剂,按照标准配制成1%的溶液

待用,试验介质取自然沉降1 h后的水。把试验介质倒入500 mL烧杯中,加入药剂后启动搅拌设备将药剂和水混合均匀,静置30 min后抽取烧杯中的中层水样,对含油和悬浮物进行检测,和药剂筛选(表2)。

聚合铝及聚丙烯酰胺配合使用在投加浓度至(50+2) mg/L时,净水除油效果较好,形成絮团较大,易絮集聚沉,选取此浓度进行混凝沉降试验。

2.2.2 混凝沉降试验

取中心一号平台三相分离器来水自然沉降1小时后出水作为试验介质,进行混凝沉降试验。药剂采用聚合铝及聚丙烯酰胺,投加浓度(50+2)mg/L,沉降时间3 h,每隔半小时取中层水样进行含油量和悬浮物的检测,考察不同状态下沉降时间与含油量和悬浮物的变化关系(表3)。

来水自然沉降1 h后,聚合铝及聚丙烯酰胺投加(50+2)mg/L,60 ℃下混凝沉降1.5 h,含油量降为5.3 mg/L,悬浮物含量降为9.3 mg/L。

表2 絮凝剂浓度筛选结果

注:1、60 ℃静止30 min后取中层液检测;2、聚合铝干粉配制,聚丙烯酰胺(PAM)以干粉配制成母液备用

表3 混凝沉降试验结果

注:试验过程保持水温60 ℃。

2.3 气浮除油试验

在石油化工行业含油污水处理工程中常用的气浮除油工艺主要有加压溶气气浮、涡凹气浮、诱导气浮等[1-2]。本次气浮试验采用加压溶气气浮装置,将含油污水在与药剂充分反应并与溶气水充分混合后的污水,在气浮设备的斜板上端进入气浮箱体。经气浮分离除油除渣后的水通过出水堰板流出并被提升至原污水系统。溶气泵按一定的回流比吸取气浮出水,在溶气罐内与压缩空气混合成为高压溶气水,使微气泡同絮体共聚;溶气水采用特制的释放器,在气浮池进水口下方释放,产生均匀、密集、微小的气泡,气泡与悬浮在水中的细小油滴及其它悬浮物黏附,依靠界面张力、气泡上浮力等作用一起上浮到水面,从而实现与水分离。

取中心一号平台三相分离器出水作为试验介质,设计处理量0.5 m3/h,根据加药量的不同分别做两组试验。试验后取中层水样进行悬浮物和含油量的检测,试验效果见表4,图5。

表4 气浮试验结果

图5 气浮试验效果对比

室内试验结果表明,中心一号平台58 ℃时原油密度为0.913 5 kg/m3,气浮除油技术在埕岛海上油田中心一号平台的应用通过对比自然沉降和混凝沉

降试验结果,显然气浮除油的效果较好,效率高;且除悬浮物效果好,能够有效减少后段过滤负荷,尤其是针对乳化严重的污水,除油效率大幅度提高。

3 改造设计方案

结合室内试验结果,对设计工艺进行改造,拟采用“除油+气浮+过滤”工艺[3]。

步骤为:油站来水→撇油器→气浮装置→缓冲罐→污水提升泵→过滤器→注水系统。

三相分离器出水(含油≤500 mg/L)进入撇油罐内经初步除油、除悬浮物后,出水水质达到含油≤200 mg/L,投加浮选剂后进入2座气浮装置,出水水质达到含油≤30 mg/L,悬浮物≤30 mg/L,进入缓冲罐,经污水提升泵提升进入体外反洗核桃壳过滤器,进一步除油、除悬浮物,最终确保水质达到回注标准。