惠州19-2油田水力旋流器調(diào)試實(shí)踐

程 博，代 文

中海石油有限公司深圳分公司惠州油田 （廣東 深圳 518000）

為了保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境，國(guó)家嚴(yán)格控制海洋石油勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中排放生產(chǎn)水的含油濃度，為了能更好地可持續(xù)發(fā)展，杜絕溢油事故的發(fā)生，保護(hù)珍貴的海洋環(huán)境[1-2]，目前海上油田一般配備高效的生產(chǎn)水處理系統(tǒng)。

水力旋流器又稱(chēng)旋液分離器,是一種分離非均勻相混合物的多相分離設(shè)備,其結(jié)構(gòu)通常是圓筒和圓錐的組合體[3]。當(dāng)油水混合液以一定的速度進(jìn)入旋流管，遇到旋流管管壁后被迫作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。油水混合液中的水比重大，所受的離心力也大，并在壓力作用下，沿管壁螺旋向水出口方向運(yùn)動(dòng)，細(xì)而小的油滴則因所受的離心力小，未靠近管壁即隨混合液做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在后續(xù)進(jìn)液的推動(dòng)下，混合液繼續(xù)向旋流管水出口方向運(yùn)動(dòng)并做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，于是水繼續(xù)向周邊濃集，而油滴則停留在中心區(qū)域，形成分層排列。隨著混合液從旋流管的柱體部分流向錐體部分，流動(dòng)斷面越來(lái)越小，在外層混合液斷面收縮壓迫之下，含有大量細(xì)小油滴的內(nèi)層液體不得不改表方向，轉(zhuǎn)而向油出口方向運(yùn)動(dòng)，形成內(nèi)旋流，自油出口排出，而水則繼續(xù)沿器壁螺旋向水出口方向運(yùn)動(dòng)，形成外旋流，最終由水出口排出，完成油水混合液的分離。

1 現(xiàn)場(chǎng)工藝描述

中海石油深圳分公司惠州19-2平臺(tái)現(xiàn)有的水力旋流器192-HC-3801最大處理量為8 590.9m3/d，不能滿(mǎn)足油田后期14 318.2m3/d的生產(chǎn)水處理量需求，因此需要加裝一臺(tái)水力旋流器192-HC-3802和現(xiàn)有的水力旋流器并聯(lián)運(yùn)行來(lái)滿(mǎn)足目前生產(chǎn)水處理量，保證生產(chǎn)水的達(dá)標(biāo)排放。為確保新裝水力旋流器能夠和原水力旋流器一樣高效運(yùn)行，需要經(jīng)過(guò)安裝調(diào)試與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等工作。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工況，優(yōu)選出適合現(xiàn)場(chǎng)工況的調(diào)試方案。如圖1所示，三相分離器192-V-2001水出口生產(chǎn)水以一定的速度進(jìn)入水力旋流器進(jìn)行除油達(dá)標(biāo)，再經(jīng)過(guò)撇油罐192-V-3801沉降后達(dá)標(biāo)送入沉箱192-S-4701排海。水力旋流器油出口高含油污水則進(jìn)入閉排罐192-V-3501回收處理。

圖1 南海惠州19-2油田工藝總圖

2 水力旋流器的調(diào)試方法

1）現(xiàn)場(chǎng)檢查機(jī)械、儀表及系統(tǒng)工藝流程的正確與完好。

2）充水試壓，調(diào)試前對(duì)設(shè)備進(jìn)行試壓，用水加壓到572kPa（1.1倍工作壓力），穩(wěn)壓2h無(wú)壓降，確保各連接處無(wú)滲漏后進(jìn)行下一步工作。

3）管線(xiàn)清掃，確保管線(xiàn)內(nèi)無(wú)焊渣等異物堵塞椎管。

4）電儀設(shè)備和中控通信預(yù)調(diào)試，保證閥門(mén)開(kāi)度和儀表顯示無(wú)誤。

5）打開(kāi)水力旋流器入口閥門(mén)，通過(guò)控制出口閥門(mén)LV-2004開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)生產(chǎn)水處理量。

6）在生產(chǎn)水處理系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，測(cè)試系列流量與差壓比下的水力旋流器的運(yùn)行性能參數(shù)，測(cè)驗(yàn)水力旋流器進(jìn)水、出水及撇油罐出水排海含油量（OIW），統(tǒng)計(jì)除油率變化趨勢(shì)，找到適合目前工況最佳效果時(shí)的設(shè)定點(diǎn)[4]。

7）數(shù)據(jù)記錄。水力旋流器HC-3802調(diào)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1～表4，分別摘取壓差比設(shè)定值為1.7～2.0時(shí)測(cè)試水力旋流器工作效果。

表 1～表 4中， 差壓比 R=（P入-P油）/(P入-P水)，即水力旋流器油相壓降與水相壓降的比值 （注：P入為入口壓力，P油為油出口壓力，P水為水出口壓力）。通過(guò)中控DCS設(shè)定R值，取樣化驗(yàn)不同R值下的水中含油。

3 數(shù)據(jù)分析、處理與結(jié)論

3.1 數(shù)據(jù)分析與處理

根據(jù)表1至表4的數(shù)據(jù)，做出不同R值下的平均除油效率-處理量曲線(xiàn)（圖2），通過(guò)曲線(xiàn)分析確定最佳除油效率對(duì)應(yīng)的R值。

3.2 數(shù)據(jù)分析與結(jié)論

1）在R值一定時(shí)，隨著處理量的增加，除油效率升高，除油效果越好。

2）處理量一定時(shí)，R值越大，除油效率越高，除油效果越好。但是由于新水力旋流器HC-3802設(shè)計(jì)處理量限制，當(dāng)R=2.0時(shí)，油相出口調(diào)節(jié)閥PDV-3803開(kāi)度已達(dá)78%，為了保證一定的安全余量，R值不應(yīng)過(guò)高。

表1 HZ19-2水力旋流器HC-3802調(diào)試數(shù)據(jù)(差壓比設(shè)定值：R=1.7)

表2 HZ19-2水力旋流器HC-3802調(diào)試數(shù)據(jù)(差壓比設(shè)定值：R=1.8)

表3 水力旋流器HC-3802調(diào)試數(shù)據(jù)(差壓比設(shè)定值：R=1.9)

表4 水力旋流器HC-3802調(diào)試數(shù)據(jù)(差壓比設(shè)定值：R=2.0)

圖2 不同R值下的平均除油效率-處理量曲線(xiàn)

3）新水力旋流器HC-3802設(shè)計(jì)最大處理量為10 205m3/d，目前平臺(tái)總生產(chǎn)水量14 318m3/d，因此需2臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行來(lái)滿(mǎn)足處理量要求。在并聯(lián)運(yùn)行的條件下，為保證2臺(tái)水力旋流器都能夠達(dá)到最佳處理效果和最高的除油效率，需要優(yōu)化分配2臺(tái)水力旋流器的處理量。通過(guò)測(cè)試不同流量分配下的生產(chǎn)水除油效率，確定HC-3802處理量為53%、HC-3801處理量為47%[5]。

通過(guò)本次調(diào)試，新水力旋流器HC-3802并入HZ19-2生產(chǎn)水處理系統(tǒng)后，運(yùn)行穩(wěn)定且除油率基本穩(wěn)定在85%以上。從處理效果來(lái)看，HC-3802出水含油測(cè)得值OIW在16～26mg/L之間，排海OIW在18～24mg/L之間，小于三級(jí)海域單次排放不超過(guò)45mg/L的標(biāo)準(zhǔn)[5]，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)水處理系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行及處理水達(dá)標(biāo)排海。

[1]劉曉敏,檀潤(rùn)華,蔣明虎,等.水力旋流器結(jié)構(gòu)形式及參數(shù)關(guān)系研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì),2005,22（2）：26-28

[2]代文,衛(wèi)建魁.淺談海上油田應(yīng)對(duì)海洋污染的措施[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2013,29（4）：58-60.

[3]曹雨平,姜臨田.水力旋流器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].工業(yè)水處理,2015,35（2）：25-28.

[4]王尊策.復(fù)合式水力旋流器的結(jié)構(gòu)及特性研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué),2003.

[5]GB4914-2008海洋石油勘探開(kāi)發(fā)污染物排放濃度極限[S].