海上Q 油田稳定排海水水质研究与应用

蔡尚峰 费振宇 李中华 张其腹 王 鹏 王 柯

中海石油（中国）有限公司秦皇岛32- 6 作业公司 天津 300457

1 绪论

海洋生态环境保护是海上石油与天然气开采工业发展和海上石油资源的可持续利用的环境基础[1]。在海洋平台开采的过程中，环境保护也更应受到相应的重视，在海洋石油的生产活动中,污水处理是面临的最大问题[2-3]。

海上Q 油田浮式生产储油卸油装置（简称FPSO）设计的污水处理系统（简称老水系统）处理量为1200m3/ h，2013 年为油田综合调整项目新增一套污水处理系统（简称新水系统）处理量为500m3/ h。油田只有一处位于FPSO 船艉的排放点，处理合格后一部分用于回注，多余部分直接排海[4]。油田水系统处理完毕的生产水水质水中含油维持在9～12mg/ L，根据《海洋石油开发工业含油污水排放标准》（GB 4914—2008）油田排海水水质标准，一次容许最高浓度为30mg/ L，月平均浓度为20mg/ L[5]。但由于上游来液的不稳定性和流程本身的波动性，可能造成排海水水质水中含油接近20mg/ L，将导致排海超标风险，为此油田只有通过限液生产的方式降低处理量来满足排海水水质标准。油田规定，当排海水质水中含油达到13～19mg/ L 之间为异常波动。

数据统计，2017 年12 月～2018 年5 月，油田因为排海水质异常波动，总共9 次限液，损失产油量340m3。因此，研究排海水水质异常波动原因，稳定排海水水质的方法，降低流程限液次数，具有重要的意义。

2 排海水水质异常波动原因分析

2.1 老水系统处理效果分析

Q 油田FPSO 的生产系统由原油处理系统、水处理系统、伴生气系统及药剂系统组成，见图1。

图1 Q油田FPSO工艺流程简图

老水工艺舱出口水质一般稳定在190～220mg/ L，新水工艺舱出口水质稳定在130～160mg/ L，其他各级水质都在正常范围内波动，排海水水质稳定在9～12mg/ L，见表1。

表1 新、老水系统各级化验水质

取2017 年12 月～2018 年5 月排海水水质出现异常波动各级水系统化验数值，见表2。

表2 异常波动时新、老水系统各级化验水质

分析发现，排海水水质异常波动时，老水系统各级水质都出现异常，而新水系统各级水水质都未发生变化。

2.2 老水工艺舱污染原因分析

新水工艺舱水质优于老水工艺舱水质原因：（1）新水系统来液单一，老水系统来液复杂；（2）各水系统产生的浮油和开排系统收集的污水都是进入老水系统，这部分水质成分复杂，水中含油浓度在1000～2000mg/ L。

3 稳定排海水水质研究

3.1 新水工艺舱水质稳定原因分析

一级自由水分离器下舱水质一直稳定，二级热化学分离器下舱水质容易受到上游来液的影响，较为波动。这也解释了只接收一级下舱水新水工艺舱T- 103 为什么从未被污染。水质异常时流程水系统化验数据对比见表3。

3.2 新水系统直接排海方案设计

核桃壳滤器F- 301A- G 称为老核桃壳滤器，F301H- J 称为新核桃壳滤器。新、老核桃壳滤器出口一同进入注水缓冲罐和排海系统。新老核桃壳过滤效果对比数据见表4。

从表4 分析得出，如果将新核桃壳滤器出口直接排海，不汇聚到老核桃壳滤器出口，那么排海水质将一直稳定在6～8mg/ L。为此，提出以下排海方案设计：

表4 新老核桃壳过滤效果对比数据

在F- 301I 罐C 阀出口顶部16 寸总管处开孔，引10寸管线至船尾排海总管10 寸预留口；在排海总管10 寸预留口阀门上游加装PCV（通径）压力控制系统，控制F- 301H/ I/ J 背压；这样可以满足新水系统全部排海，老滤器减少或者停止排海的目的，见图2。

图2 直排海改造设计方案图

4 新水系统直接排海改造实际应用与效果评价

4.1 现场实际应用

新核桃壳滤器直接排海改造完毕，新水系统核桃壳滤器过滤出口直接排海，老核桃壳滤器出口生产水用于回注和反洗使用，改造后排海水水质水中含油曲线见图3。

图3 改造后排海水水质水中含油曲线图

从图3 可以看出，排海水水质始终稳定在7～8mg/ L，且不受老水系统波动影响。

4.2 效果评价

（1）改造完毕至2019 年3 月，未发生一起排海水水质异常事件，也未停井限液，同期减少原油损失121.1m3/ a，按照同期原油价格计算，可减少效益损失

33.51 万元。

（2） 改造前，排海水水质水中含油平均值为10mg/ L，改造后平均值为8mg/ L，按照日平均排海量9700m3计算，一年可以减少轻烃排放7081kg。

5 结论

（1）导致排海水水质异常波动的原因是由于老水工艺舱受到污染。

（2）提出将处理来液单一、处理效果稳定的新水系统的水量用于排海，并分析改造的可行性和制定改造方案。

（3）投用后，排海水水质不受老水工艺舱污染波动的影响，避免了油田限液影响产量；水中含油从平均10mg/ L 下降至8mg/ L，有效降低轻烃排放量。