斜板除油器处理效果影响因素与改进措施分析

裴绍辉

（中海石油（中国）有限公司秦皇岛32-6/渤中作业公司，天津 300459）

在油田开采中污水回注是重要程序之一，而在回注时需要对污水进行处理，其中“除油”是重要环节，其目的是降低污水含油量以及减少石油资源的浪费。斜板除油器在“除油”环节发挥重要作用。这一设备主要是基于重力分离原理完成除油，即利用水与油的密度差异使油珠颗粒上浮，而该设备中的斜板主要起到隔离聚结作用，可以使直径更小的油珠在聚结后扩大直径，进而使油水相间界面张力增大，为实现更好的油水分离效果创造条件。

1 斜板除油器处理效果影响因素分析

1.1 斜板组波纹片距离与安装角度

在斜板除油器中，斜板组通常是由玻璃钢波纹板制成，这种材料具有良好的亲油性，有利于油珠在波纹板表面形成油膜，从而使油珠粒径进一步增大。另外，波纹板形状可以形成脉动水流，由于水流扩散、收缩状态是交替变化的，水中油珠碰撞几率也会增加，油珠粒径增大速度会更快。在斜板组准备完毕后，其波纹片距离与安装角度会对除油效果产生较大影响，首先是波纹片距离，距离越大，水流通过时的阻力就会越小，水流速度就会越大，根据自然除油原理中“水流中的油珠上浮水平分速度等于水流速度”，油珠碰撞聚集的几率就会降低，从而造成通过斜板组进入油水混合室的水流更多部分需要继续处理。其次是斜板组安装角度。根据“浅层理论”分析，在沉淀池长度与水流速度固定的情况下，斜板分离高度越小，油珠颗粒上浮速度越大，意味着油珠上浮到表面所需时间越短。斜板组安装就角度与分离高度的关系是：安装角度越大，分离高度越大；安装角度越小，分离高度越小。

1.2 收油槽管口安装位置

收油槽的作用是吸收上浮到水流表面的油珠，而后经过后续抽水沉降处理实现原油回收目标。在这一过程中，收油槽管口容易出现阻塞现象，直接原因是油珠黏度过大，再加上与其它聚合物结合后流动性会变得更差；间接原因是收油槽管口安装位置偏高，根据液体压强原理，管口所承受的液体压力会偏低，这就为管口阻塞创造了条件。管口一旦阻塞，油水混合室分离效果会受到影响，并且会造成水流表面油珠在外力冲击下发生分散，进而重新随着水流进入下一道工序。正因为如此，收油槽管口位置一般会安装“监测视窗”，目的是随时检测管口情况，一旦发现阻塞情况迅速采取措施进行处理。但是在现实情况中，这样的做法虽然可行，可阻塞现象的高频率发生仍然会极大降低除油效率。想要应对这种情况，监测手段必不可少，但更重要的是找到降低出现阻塞的方式方法。

1.3 入水口水流速度

在污水除油过程中，水流速度会是影响除油效果的重要因素，根据自然除油原理，水流速度对油珠上浮的垂直速度并没有太大影响，但速度如果超过了一定界限，油珠上浮到水流表面所用时间内，水流已经通过了沉淀池。在实际除油场景中，入水口处的水流往往处于湍流状态，如果不加任何处理让水流进入除油沉淀池，不仅难以获得良好的除油效果，还会造成除油成本的损失和浪费。另外，水流速度过快时，由于各个槽口宽度大大小于水流横截面，容易出现聚合物在槽口积聚现象，从而引发槽口阻塞。如何控制入水口水流速度成为斜板除油器应用中首先要解决的问题，尤其是在海上大型石油开采中，常规的控制手段难以满足污水除油要求，只有找到足够稳定且运行效率高的方式才能使入水口水流速度控制在合理范围内。

1.4 油水混合室挡板高度

当水流经过斜板组后会进入到油水混合室中，此时处于上部的油珠聚结体会通过油槽管口进入油槽，下部的污水会通过排出口进入下一道除油工序中。在这一过程中，油水混合室的挡板主要起到阻隔油槽与油水混合室的作用。如果挡板高度较低，当油槽液面高度超过挡板时就会出现溢流现象，但是挡板高度也不能随意增高，比如挡板将油槽与油水混合室全面隔断后，则会因空气不流通而影响液面表面气压，甚至还会造成除油设备内部气压急剧升高，引发安全事故。

2 斜板除油器除油效果改进措施探究

2.1 灵活调整斜板组

斜板组的波纹片距离与安装角度对除油效果有着重要影响，一般来说，想要提升除油效率，可以通过减少波纹片距离与安装角度的做法来实现，但实际情况是复杂的，斜板组如果完全固定则难以适应多种不同情况，比如在污水处理中，如果污水中含有大量的其它聚合物，此时斜板组波纹片距离过小虽然有利于直径更小的油珠聚结，但在其它聚合物的影响下会使油珠纯度受到极大影响。灵活调整斜板组的目的是基于实际情况做出更好应对，当其它聚合物含量较高时，可以适当放大斜板组波纹片距离，这样能使一部分聚合物在这一阶段仍旧存在于水流之中。斜板除油器的作用是降低污水含油量以及回收更多原油，从而使水质符合回注要求，在这一过程中，不能拘泥于某一目标对斜板组进行调整，而是要在综合考量后制定收益最大的调整方案。另外，斜板组的灵活调整不能对其稳定性造成影响，如果稳定性不足，则会因出现变形导致间隙距离得不到稳定控制，从而使除油效果大打折扣。

2.2 降低收油槽管口位置或者加装冲洗管线

针对收油槽管口阻塞现象，可以采用降低收油槽管口位置的方式，因为这样可以增大管口的液体压力，即使油珠等聚合物在管口积压，也能在外部压力下得到疏通，但是管口位置也不能过低，否则会造成更多水分进入到收油槽中，从而影响原油回收效果。加装冲洗管线主要是通过外力作用确保收油槽管口通畅，但是为了最大程度减少收油槽进入水分含量，冲洗管线工作频率需要得到严格控制，比如在收油槽管口安装传感器，当油珠积压到一定程度后会通过传感器指挥冲洗管线工作。人工监测与手动操作也是必不可少的，尤其是在斜板除油器频繁出现问题时，则需要通过人工手段进行处理，等到设备完全正常运行后方可依靠智能化控制手段。从目前情况看，斜板除油器返出聚合物大量集聚成为影响除油效率的一大难题，收油槽管口阻塞只是诸多阻塞现象中的一类。降低收油槽管口位置以及加装冲洗管线的做法可以应用到其它方面，但在应用时需要考虑具体情况，而不能死板硬套、一味照搬。

2.3 在入水口安装稳流设备

想要实现控制入水口水流速度的目的，需要在入水口安装切实可行的稳流设备。目前很多斜板除油器中均是采用设置隔离结构的方式，工作过程如下：当水流进入除油设备后，首先会在多重堰板的阻隔降低水流速度，而后水流会经过布满小孔的稳流板，在这之后水流速度基本达到了除油标准。在除油过程中，水流速度的快慢能够对除油效果产生影响，但更重要的是营造稳定的水流状态，比如在水流经过斜板组时，稳定的水流状态能够使油珠上升、聚结等过程维持平衡，由此所形成的油膜所产生的界面张力更加稳定，可以在油水分离时保持更好的分离效果。稳流设备要选择耐蚀性与减震性更好的材料制备，这样不仅可使稳流设备具有更长的使用寿命，还能保证水流在通过稳流设备时避免因外部震动影响水流状态。

2.4 将油水混合室挡板变换为可调节类型

针对油水混合室挡板因高度问题引起的溢流现象，可以采用将挡板变换为可调节类型的方式。这样的挡板能够更好适应地使用除油过程，比如当油槽液面升高时，可以通过手动或者自动方式提升挡板高度；当设备内部气压出现不稳定时，可以扩大或者减小“开口”面积来调节空气流动。目前很多斜板除油器挡板是采用“滑动导轨”方式实现调节目的，从除油效果看，油水混合室中水流含油量得到了良好控制，原油回收效率大幅提升。另外，油水混合室挡板可以与收油槽管口搭配在一起，通过高度调节实现管口位置灵活调整的目的，从而为应对管口阻塞提供帮助。