海上油田返排液油水高效分离技术研究应用

李科研，刘峰，王洋(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引言

对于海上油田的钻井来说，为了减少完井液对储层的浸泡时间，降低储层污染，完井结束后需要尽快进行返排。然而由于返排液中含有大量的原油、悬浮物及其他杂质，导管架完井期间的返排流程无法及时对油水进行分离，需要大量的污油罐回收返排液，也对现场场地、运输工具以及回收液的处理提出了更高的要求，可能导致油井无法及时返排或连续返排。尤其是面对海上油气井的环保压力，研究采用了一套试用于导管架作业期间的高效返排处理设备，达到降本增效的目的，并在渤海油田成功应用和推广，效益显著。

1 油水高效分离技术原理

返排液中的物质组成主要为溶解性有机物和非溶解性物质，溶解性有机物在一定条件下，可以转化为非溶解性物质。返排液处理的方法之一就是加入混凝剂和絮凝剂使大部分溶解性有机物转化成为非溶解性物质，再将全部或大部分非溶解性物质去除以达到净化返排液的目的，本次返排技术的设备主体主要由物理旋流分离器和化学分离混凝沉降气浮器组成。

完井返排液油水高效分离技术是以物理和化学相结合的方法集成的一种处理海上钻完井返排废液处理的设备。物理油水分离主要是以旋流分离器对来液进行油水的预分离，化学油水分离主要是指以高效油水分离设备为依托，采用投加化学破乳剂和化学混凝药剂来进行油水分离。

2 返排液高效分离净化技术优势

处理效果方面，与其他化学处理方式相比，油水高效分离技术可以使化学药剂的效能达到最佳，使废液达到更好的处理效果，实现对复杂废液中油类、悬浮物和其它特定污染物的去除；设备紧凑，仅占用有限甲板面积，有别于其它复杂庞大的工艺设备，油水高效分离装置极适用于海上钻井平台；针对不同的废液处理需求，该工艺可实现扩展，增加化学药剂注入、氧化、生化及膜过滤等功能，满足循环使用、回注及排放等各类要求；通过油水高效分离可实现返排液中水的再利用，原油直接回收，节省返排液回收的运输及处理成本。通过对完修井阶段产生的返排液进行处理并资源化利用，可有效降低含油废液带来的海洋环保风险，节省含油废液运回陆地的船舶运输及处理费用，提高含油废液中原油的利用率。

3 关键技术

3.1 旋转分离工艺

从进口返排的液体经油嘴管汇集在油水缓冲罐中，返排废液再经缓冲罐进入旋流器进行油水初步分离，其主要原理为废液中具有一定密度差的液-液、液-固等两相或多相混合物以一定的压力切向进入旋流器，在圆柱腔内产生高速旋转流体场，废水中的油类、悬浮物和水存在一定的密度差，其在离心力的作用下，密度小的组分向中心轴线方向运动，并在轴线中心形成一向上运动的内涡旋，然后由溢流口排出，油类物质经外输泵排至污油罐，而废液中密度大的组分在旋流场中沿轴向向下运动，沿径向向外运动，在到达锥体段沿器壁向下运动，并形成了外旋涡流场由底流口排出，废液进入下一级高效污水处理装置，这样就达到了两相分离的目的。经过旋流分离可以去除废液中的大部分浮油、部分溶解油和乳化油，起到一个对废液进行初步除油、减小后端设备的负担和化学药剂使用量的作用，并提高后端设备对复杂返排液的抗冲击能力，设备的流程图如图1所示。

图1 旋流分离流程图

3.2 多相分离工艺

通过旋流器物理分离底流口排出的液体经高效油水分离设备的提升泵将液体提升至一级平流式除油器，除去少量的浮油、溶解油和悬浮物，一级平流式除油器后设有混合反应箱，经过一级除油后的水与化学药剂充分混合反应流入二级竖流式容器气浮罐，去除污水中的乳化油、残留的浮油和溶解油、悬浮物、色度，处理后的清水进入清水缓存水箱，由清水输出泵输出经膜过滤技术，进一步降低水中含油量和悬浮物含量，设备流程如图2所示。

多相分离工艺技术可以有效去除返排液中的原油、悬浮物、色度，并将返排液净化回收后循环利用。通过对完井液及时返排能够减少完井液对储层的浸泡时间，通过该技术处理返排废液去除有害成分，保留有利成分，循环使用完井液既保护了环境还节省了成本。

4 结语

图2 高效油水分离设备工艺流程图

海上油田返排液油水高效分离技术经过现场应用，达到了海上返排液现场即时处理及解决油气井产能的目的，处理后水质含油量及悬浮物固相含量均达到排放标准要求，解决了渤海湾返排液长久以来无法现场分离净化的难题，同时减少含油液体运输及处理费用，环保、经济效益显著，推广价值高。通过该技术的成功应用对完井阶段产生的返排液进行处理并重复利用，实现了导管架期间油井连续返排作业，返排液含油率达90%以上，降低储层伤害。累计应用14口井，投产初期实际产油量达配产1.59倍。处理后的返排液满足重新配置完井液的条件，每口井可节省约15万元，直接经济效益显著；此外，在间接经济效益方面也具有诸多优势，主要体现在可以有效降低含油废液带来的海洋环保风险，大大节省含油废液运回陆地的船舶运输及处理费用，真正实现了返排液源头减量、过程减排，有效降低环境风险和废弃物处理费用成本，从而打破了海上油田面临环保多项约束的瓶颈。