旋流分离技术在海洋修井平台污液处理中的应用

[收稿日期]2011-02-27[作者简介]刘义兴(1981-),男,山东聊城人,胜利石油管理局井下作业公司工程师,主要从事海洋石油开发与修井、试油作业技术研究。旋流分离技术在海洋修井平台污液处理中的应用刘义兴,李莹(胜利石油管理局井下作业公司,山东东营257077)[摘要]针对目前海洋修井平台污水处理过程中油水分离器的滤器、精分离段元件经常堵塞等问题,提出用水力旋流器对进入污水装置的含油污水进行预处理的方法。结果表明:将旋流分离技术引入修井平台污液舱污水处理系统,可以有效地去除大量的污油及杂质,减少了工作量,缩短海上设备维护周期,大大降低了操作费用。[关键词]油水分离器;水力旋流器;海洋修井平台;污液舱[中图分类号]X703[文献标识码]A[文章编号]1673-5935(2011)02-0026-03随着海洋石油勘探开发不断深入,海洋修井平台在原油上产中发挥越来越大的作用。海洋修井平台主要担负着海上修井、试油、酸化压裂增产措施等任务,在作业过程中产生大量的污液。2009年我国主要产油海区钻修污液排放量[1]达到59495m3,较上年增幅为3579m3。这些污液主要通过2种途径处理:(1)船运回陆地处理;(2)经分离装置处理后排入海中[2],由于船运成本较高,所以后者是最常用的方法。根据防污染公约的要求,作业在A1海区(指距离海岸线30~50海里范围内的近海海域)的海洋平台由于距离陆地比较近,水深相对较浅,自洁能力较差,所以当前国际上对该海域航行的船舶或者海洋结构物排放标准提出了更高的要求,其中针对水域污染的主要原因-油类污染,国际海事组织IMO规定船舶及海洋结构物排放水中乳化油质量百分比浓度应低于15@10-6[3]。1修井平台污液舱底水的来源及组成平台作业过程中进入污液舱的污水主要有2个来源:(1)每次作业之初在压井、拆采油树、安装防喷器及试压之后,起原井管柱之前都要配制一定量的修井液,对原井管柱进行清洗,修井液通过三缸泵经管汇泵入井内,井内返出液进入洗井液舱,洗井结束后在洗井舱内变成油水两相,下部的含油污水经三缸泵泵入污液舱,如图1所示。由于原井管柱壁上黏有大量的原油,洗井时随洗井液返出,这是污液舱污水的主要来源;(2)新井新层试油过程中,放喷流体中含有大量的含油污水,也会进入污液舱。平台污液舱底水是清水、原油、KCl、CaCl2和固体杂质的油水混合物。据统计,修井平台污液舱底水含油量有时高达50000@10-6,此外,还有泥沙、机械杂质、石蜡胶体等。由于防膨剂、加重剂、缓蚀剂等化学药剂在浅海油田的广泛使用,使污水的组分变得更加复杂,增加了处理的难度。图1修井平台主要舱室布置262011年6月中国石油大学胜利学院学报Jun.2011第25卷第2期JournalofShengliCollegeChinaUniversityofPetroleumVol.25No.22作业平台污液分离装置的现状目前,对污液舱水的处理,比较理想的方法是利用平台上的油水分离设备对污液进行分离,将符合标准的处理水(经油水分离设备处理过的污水)按规定条件排放入海。所以,油水分离设备能否处于良好的工作状态直接关系到处理水能否满足排放标准,是否对海洋造成污染。平台油水分离装置主要由油水分离器、自动排油器、油分浓度监测器、报警和排放自动停止设备等组成。目前,为满足排放要求,海洋平台所使用的油水分离器多为一级分离(粗分离)和二级分离(精分离)的组合,2个过程在一个装置内完成。一级分离一般采用重力分离法(对于含泥沙、杂质及粒径小于50Lm的原油颗粒的污水通常采用过滤器来处理),经过该类装置的两级分离,在正常情况下均能达到IMO规定的小于15@10-6的排放要求,但实际使用过程中由于工作人员疏忽或者出于减轻劳动强度的考虑,经常导致如下问题的出现:(1)由于平台污液舱底水含有较多的泥沙、机械杂质、石蜡胶体等,滤器经常堵塞,增加管理人员的工作量。(2)在一级分离过程中,由于重力分离效率低,常出现分离装置进油过多,精分离段元件堵塞或饱和的现象,或者由于不能对细微杂质进行有效分离而造成精分离元件经常堵塞,从而增加了设备管理人员工作量,提高了设备维护成本。针对污水处理中存在的问题,将水力旋流器引入分离装置,对平台污液舱底污水进行预处理,以改善进入油水分离器的水质,减轻二级分离设备的压力,从而提高分离效果,延长设备使用寿命,减少不合格污液入海量。3旋流分离技术应用3.1结构及工作原理图2为旋流器工作原理示意图。旋流器主体是由入口段、收缩段、分离段和出口段4个回转体顺序连接而成。在入口段有一个或多个切向入口,用以输入待分离的液体混合物。入口段的顶面上有一个溢流出口,用以排出较轻的组分。出口段的尾部是底流出口,用于排出较重的组分。泵注载压流体混合物通过切向入口进入水力旋流器,促