海上油田污水处理技术研究

李强 刘星 万泊宏

【摘 要】随着国民经济的不断增长、科学技术的不断创新，海上油田开采技术的发展得到了质的飞跃。在海上油田开采过程中会产生大量的采油污水，这些污水里含有各种污染物，会严重威胁生态海洋环境，不利于建设稳定和谐社会。对此，有关部门必须高度重视海上油田污水处理技术的科学高效应用工作，要积极优化和改善污水处理工艺技术，加强对污水处理的监督管理工作，确保相关工作人员能够履行好自身的职责，避免将含有大量污染物的采油污水直接排放到海洋中，文章主要对海上油田污水处理技术展开分析与探讨。

【關键词】海上油田;污水处理技术;实践应用

【中图分类号】X741 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）05-0117-02

0 引言

随着人类生产活动越来越频繁，海上油田资源得到了大势开发利用，但是此过程也会对生态环境造成巨大的影响，石油企业在开采石油的过程中会产生大量污水，而这些污水中含有油、有机物及悬浮物等污染物，会严重威胁到海洋生态环境，造成大量海洋生物死亡的现象。为了实现海上油田绿色环保开发管理工作目标，有关部门必须结合实际情况合理采用污水处理工艺技术，积极引进和利用先进的污水处理设备与技术，确保能够高效解决采油污水中的污染问题，将污水处理达标后再排放到海洋中。

1 海上油田污水的主要来源分析

由于社会的不断发展，促使人们对石油的需求量增大，地底原油本来是基于一次采油采出的，然而伴随着油田开发深度的不断加大，石油开采人员将难以直接靠地层压力展开采油作业，石油采收率发生了明显下降的情况。石油企业为了保障能够满足市场客户的需求，只能够通过利用二次采油、三次采油技术提高原油采收率[1]。与一次采油技术原理不同，二次采油、三次采油技术通常是基于水驱方式实施，采油人员需要将大量水注入地层，以提高原油采收率。但是，这种原油开采方式会导致大量采油污水的产生。采油污水分为两种类型，一种是陆上油田采出水，一种是海上油田采出水。不同地质环境下的油气田会产生不同的油田污水，企业在对边底水油藏开采作业时，会随着开发的进行导致原油含水率的持续递增，最终达到80%～90%甚至更高。在海上油田初期开采作业时就有可能会产生大量采油污水，管理部门针对这些污水要及时采取有效的污水处理措施，督促污水治理人员合理采用污水处理技术，提高海上油田污水处理水平，避免将存在污染物的采油污水直接排放到海洋环境中，导致海鲜生态环境变得越来越恶劣。

2 海上油田污水处理技术的实践应用

2.1 减量化技术

减量化技术是一种被广泛应用的海上油田污水处理技术，它又被称为源头控制技术，该项污水控制处理技术主要涵盖了两个方面的内容。一方面是防止水流进入井筒的技术，可以分为化学堵水方式和机械封堵方式。化学封堵方式指的是海上油田污水处理技术人员通过合理运用化学药剂，将其注入井筒当中，该种药剂通常是聚合物凝胶。机械封堵方式则是通过利用各项机械设备与完井技术避免大量水流进入到井筒当中，产生原油污水。防止水流进入井筒的技术不能被看作是一种生态环保方法，更多的是被人们当做采油生产领域的实践作业。减量化技术的另一个作用是减少污水升至平台，该项技术可以分为海底分离技术和井下油水分离技术。其中，前者海底分离技术是基于利用海底分离和注入系统实现对油井产出液的有效分离操作目标[2]，分离出来的油气会举升至对应平台，另外分离出来的水则会直接由注入井回注。井下油水分离技术实质是指通过在井筒中正确安装分离装置，在分离装置作用下完成对产出液的科学分离工作目标，有效分离出来的油会传输到地面油管网中，而分离出来的水则被直接注入其他层段中。井下油水分离技术应用最大的弊端在于分离效率降低，难以在短时间内分离出大量污水。

2.2 采出水处理技术

由于受到国家政府部门的管控要求，石油企业在开采海上油田石油资源时，实际产生的大量原油污水必须经过严格处理达标后才能够排放到生态环境中。然而实际情况是由于海上平台通常具有承重能力小、空闲小的特征，所以该项工作的实施难度较大。因此，石油企业要引进和利用先进的海上油田污水处理技术。目前，海上油田采出水过程的处理技术主要包括液旋流除油、气浮选除油及萃取技术等。

2.2.1 液旋流除油技术

液旋流除油技术需要运用到旋流分离装置，该装置最为显著的特征就是质量轻、结构简单，能够科学高效地去除掉粒径超过10μm的油滴，基于将聚结与旋流有机地结合，并通过聚结增大进旋流器油滴粒径，能够最大限度地提升旋流分离装置的除油效率。比如，Cyclotech公司研发生产的B20系列除油旋流分离器，通过优化旋流器装置的直径比例和长度，大大提高了该项装置的出油率和污水综合处理能力。B20系列除油旋流分离装置通常被用在处理含油高达5 000 mg/L的产出水，能够达到30 mg/L的标准污水排放要求。VWS油气公司创新研发了一种名为STREAMLINERTM去油水力旋流分离器，该旋流分离装置经过一系列优化调整后[3]，环形轴向入口可以有效降低液体紊流，流线管呈现出来的圆锥状则能够加速分离油水。此外，该项旋分离装置的涡流产生元器件拆卸方便，能够减轻工作人员的工作量，节省更多的现场作业时间。

2.2.2 气浮选除油技术

气浮选除油技术最为显著的优势在于除油效率高、质量轻及体积小，该项技术有效将旋转离心分离技术和脱气浮选分离技术结合，能够帮助石油企业去除粒径超出20μm的油滴。如果石油企业采用微气泡技术，则能够有效去除粒径为3μm的油滴。在海上油田污水处理工作领域中，紧凑型组合处理设备主要包括Cyclotech公司研发生产的DeepSweepTM、Epcon公司研发生产出的紧凑型气浮装置（CFU）及Monosep公司的CyclosepTM等。这些紧凑型气浮装置在海上油田污水处理工作中的应用，能够帮助石油企业有效提高除油工作质量和效率，将大量污水进行标准化处理后排放到海洋环境中，节省成本。气浮选除油技术应用效果的好坏与气泡大小有着直接关系，微细气泡会增大气泡与油滴的接触机会，其会黏附粒径偏小的乳化油，并将其携带至表面撇除。当前，市面上的微气泡技术主要包括两种，它们分别是ONYX泵和GLR气液反应器。其中，ONYX泵是基于完成对泵的多级离心设计，促使混入至泵液流20%体积的气体，经过加压、剪切的处理[4]，产生微气泡，同时避免了气蚀现象的发生。应用ONYX泵产生的气泡直径通常维持在5～50μm，除油效率超过95%，出水含油量则能够有效降低至5 mg/L以下。GLR气液反应器的应用原理是通过液流动力学产生剪切、压缩等作用力，从而有效制造出微气泡。

2.2.3 萃取技术

在海上油田污水处理工作中，萃取技术也是一项常用的处理技术，这一技术借助与水不相溶，却能够高效溶解污染物的萃取药剂，促使原油污水中的污染物能够被有效分离提取出来。萃取技术的科学高效应用能够帮助工作人员去除原油中的多环芳烃、BTEX等污染物，并且出水含油能够被控制在3 mg/L以下。

C-Tour工艺技术的工作原理是通过气体压缩的形式推动液体冷凝物质的产生，把液体冷凝物质作为溶剂萃取剂，并且根据1%～2%（体积分数）融入产出水中，且使其始终保持在线混合状态3～5 s。C-Tour萃取工艺技术能够将出水含油量控制在3 mg/L以下，并且还能够帮助石油企业去除污水中90%以上的有毒的溶解性PAH。除此之外，MPPE也是一项较为先进的萃取工艺技术，该项技术对分散油、溶解油的去除率超过了99%，当脂肪族化合物、进水苯及多环芳烃含量分别为10～200 mg/L、300～800 mg/L、0.2～2 mg/L时，MPPE萃取工艺技术能够保证对它们的去除率达到99%以上。

3 结语

综上所述，与西方发达国家相比较，我国海上油田污水处理技术研究应用水平较为落后，各地区石油企业必须结合自身污水处理工作的实际情况，合理引进和利用先进的海上油田处理技术，并结合我国海上油田污水水质情况，优化设计污水处理设备，形成符合我国海上油田污水处理工作实际需求的处理技术路线，全面提升污水处理工作的质量和效率。

参 考 文 献

[1]刘涛，包木太，李希明，等.油田污水处理工艺中COD的去除研究进展[J].化工进展，2019，28（11）：2035-2039.

[2]杜春安，潘永强，吴晓玲.海上油田污水处理技术研究进展[J].化工进展，2018（2）：54-56.

[3]田津杰，朱洪庆，刘观军.化学驱产出污水回注技术在渤海石油能源开发中的研究与意义[J].天津科技，2016（12）：6-9.

[4]韩小明.海上油田污水处理技术研究[J].技术研究，2017（8）：15-17.