米桑油田采出水处理工艺设计与运行

米桑油田采出水处理工艺设计与运行米桑油田采出水处理工艺设计与运行米桑油田开发产生大量的高温采出水，为满足油田生产和环保要求，需配套建设采出水处理系统，处理规模为2万m³/d。原油脱水系统来水含油量≤1000mg/L、悬浮物≤500mg/L、硫化氢≤200mg/L。针对采出水物性，工艺采用调储缓冲+聚结除油+混凝沉降+气提脱硫+两级过滤压力式流程对采出水进行处理，全流程密闭隔氧，处理后净化水达标用于油田注水。项目投产运行两年多，装置运行效果稳定，具有很好的工程借鉴意义。伊拉克米桑油田中心处理站主要承担着该区域三个产油区的油气处理任务，随着油田生产开发需要，中心处理站扩能改造。采出水处理系统分两期实施，2014年一期建设规模为1万m³/d，装置处理能力500m³/h，采用“压力式强化絮凝净水技术”，选用“调储缓冲+聚结除油+混凝沉降+气提脱硫+两级过滤”工艺流程对采出水进行处理，处理后净化污水全部用于油田注水，装置主要控制指标：含油量≤5mg/L、悬浮物≤5mg/L、硫化氢≤20mg/L。01水质物性水质物性米桑油田采出水来水温度80℃左右，H2S质量浓度接近200mg/L，矿化度在220g/L，Cl-质量浓度136g/L，pH为5~7.6，水质呈弱酸性，属于高硫高矿化度氯化钙水型，腐蚀性极强。污水中含有较多的HCO3-、SO42-、CO32-和Ca2+、Mg2+、Sr2+等结垢离子，当工况条件发生变化时易造成工艺管道和设备容器腐蚀结垢。02设计难点及特点设计难点及特点1水质稳定及净化水质稳定及净化米桑油田采出水具有“高矿化度、高氯离子、高硫化氢，高水温、低pH”四高一低的水质特点。该类型采出水普遍具有药剂反应动力差，絮凝效果差，水质净化处理及稳定难度大。高矿化度的水大大加速了水中原电池反应，使设备及管道的腐蚀速率加快。针对采出水物性，为解决水中高矿化度易腐蚀、易结垢，水质净化效果差的问题，采出水处理选用全系统压力式处理流程，并采用微正压天然气密闭工艺对处理装置等容器设施进行密闭隔氧，研发了新型的压力式采出水净化设备，提高了药剂反应效果，避免了“四高一低”水型因为溶氧带来的强腐蚀性问题。2气提脱硫工艺结垢控制气提脱硫工艺结垢控制工程采用天然气气提脱硫工艺，降低水中H2S含量。油田采出水含有较高的HCO3-、SO42-、Ca2+、Mg2+等成垢离子，正常情况下，采出水存在以下化学平衡：通常情况下，CaCl2水型的采出污水碳酸钙结垢趋势很低，但采出污水在净化天然气的吹脱作用下，污水的表面分压降低，溶解性CO2溢出，水中HCO3-易分解成CO32-。CO32-和Ca2+生成的碳酸钙沉淀又加剧了HCO3-的分解，最终生成碳酸钙沉淀，导致气提脱硫塔内部严重结垢。针对气提脱硫塔易结垢问题，采用“微正压天然气气提+注酸+注碱”脱硫工艺技术，调节进出塔采出水pH，解决了脱硫塔结垢问题及酸性水腐蚀问题，提高了脱硫效率，含硫污水硫化氢指标≤20mg/L。同时确保净化污水具有良好的地层配伍性和低结垢趋势。通过采用AspenHYSYS9.0、PROⅡ软件对气提塔脱硫过程进行模拟计算，优化气提塔工艺参数和气提塔内结构。为确保污水中硫化氢脱除后，减小因污水碱性增大而导致污水结垢趋势，以及对后段处理设施的影响，气提塔设置前端注酸、后端注碱，并采用前馈、串级及比例控制回路应用与并联气提塔的多股进料端、注酸混合点、注碱混合点，从而解决了多股原料分配不平衡的问题，最大限度地减少对上下游工艺流程的影响。3高效采出水处理设备研究高效采出水处理设备研究国内压力式聚结除油设备通常采用散堆填料或规整填料，填装方式为一段聚结结构，该类型的设备填料易堵塞，聚结分离效率低，且单台处理能力只能达到250m³/h。根据项目建设业主对设备大型化要求，研发了高效的压力式聚结除油设备，采用分段式聚结除油填料结构，有效解决了聚结填料堵塞和去除率不高的问题，单台处理能力达到350m³/h。4防腐技术及材料选择防腐技术及材料选择米桑油田采出水具有极强的腐蚀性，除在工艺设计过程中通过采取技术措施降低腐蚀性外，项目设计还把材料选择作为重要技术控制因素进行研究，采用专业软件对不同水质条件、不同材质的腐蚀性进行模拟验证。最终选择双相不锈钢作为设备、阀门内衬材料，撬内管线采用双相钢，撬外埋地及架空管线采用非金属材质，设备容器采用内防腐+牺牲阳极块的防腐技术。03处理工艺处理工艺针对米桑油田“四高一低”特性的采出水处理净化效果差、腐蚀严重、脱硫塔结垢严重的技术难题，开展技术研究。选用全系统压力式密闭处理流程，有效降低了高硫高矿化度采出水溶氧带来的强腐蚀性危害；采出污水调质气提脱硫技术，在保证脱硫处理效果的同时，解决气提脱硫工况时设备结垢问题；研发设计了新型的压力聚结除油和混凝沉降设备，单台处理量均达到350m