惠州19-2油田水力旋流器調試實踐

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）

為了保護海洋生態環境，國家嚴格控制海洋石油勘探開發過程中排放生產水的含油濃度，為了能更好地可持續發展，杜絕溢油事故的發生，保護珍貴的海洋環境[1-2]，目前海上油田一般配備高效的生產水處理系統。

水力旋流器又稱旋液分離器,是一種分離非均勻相混合物的多相分離設備,其結構通常是圓筒和圓錐的組合體[3]。當油水混合液以一定的速度進入旋流管，遇到旋流管管壁后被迫作回轉運動。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動，細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運動。在后續進液的推動下，混合液繼續向旋流管水出口方向運動并做回轉運動，于是水繼續向周邊濃集，而油滴則停留在中心區域，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，流動斷面越來越小，在外層混合液斷面收縮壓迫之下，含有大量細小油滴的內層液體不得不改表方向，轉而向油出口方向運動，形成內旋流，自油出口排出，而水則繼續沿器壁螺旋向水出口方向運動，形成外旋流，最終由水出口排出，完成油水混合液的分離。

1 現場工藝描述

中海石油深圳分公司惠州19-2平臺現有的水力旋流器192-HC-3801最大處理量為8 590.9m3/d，不能滿足油田后期14 318.2m3/d的生產水處理量需求，因此需要加裝一臺水力旋流器192-HC-3802和現有的水力旋流器并聯運行來滿足目前生產水處理量，保證生產水的達標排放。為確保新裝水力旋流器能夠和原水力旋流器一樣高效運行，需要經過安裝調試與現場檢測等工作。結合現場工況，優選出適合現場工況的調試方案。如圖1所示，三相分離器192-V-2001水出口生產水以一定的速度進入水力旋流器進行除油達標，再經過撇油罐192-V-3801沉降后達標送入沉箱192-S-4701排海。水力旋流器油出口高含油污水則進入閉排罐192-V-3501回收處理。

圖1 南?；葜?9-2油田工藝總圖

2 水力旋流器的調試方法

1）現場檢查機械、儀表及系統工藝流程的正確與完好。

2）充水試壓，調試前對設備進行試壓，用水加壓到572kPa（1.1倍工作壓力），穩壓2h無壓降，確保各連接處無滲漏后進行下一步工作。

3）管線清掃，確保管線內無焊渣等異物堵塞椎管。

4）電儀設備和中控通信預調試，保證閥門開度和儀表顯示無誤。

5）打開水力旋流器入口閥門，通過控制出口閥門LV-2004開度來調節生產水處理量。

6）在生產水處理系統正常運行情況下，測試系列流量與差壓比下的水力旋流器的運行性能參數，測驗水力旋流器進水、出水及撇油罐出水排海含油量（OIW），統計除油率變化趨勢，找到適合目前工況最佳效果時的設定點[4]。

7）數據記錄。水力旋流器HC-3802調試數據見表1～表4，分別摘取壓差比設定值為1.7～2.0時測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）。通過中控DCS設定R值，取樣化驗不同R值下的水中含油。

3 數據分析、處理與結論

3.1 數據分析與處理

根據表1至表4的數據，做出不同R值下的平均除油效率-處理量曲線（圖2），通過曲線分析確定最佳除油效率對應的R值。

3.2 數據分析與結論

1）在R值一定時，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，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設計處理量限制，當R=2.0時，油相出口調節閥PDV-3803開度已達78%，為了保證一定的安全余量，R值不應過高。

表1 HZ19-2水力旋流器HC-3802調試數據(差壓比設定值：R=1.7)

表2 HZ19-2水力旋流器HC-3802調試數據(差壓比設定值：R=1.8)

表3 水力旋流器HC-3802調試數據(差壓比設定值：R=1.9)

表4 水力旋流器HC-3802調試數據(差壓比設定值：R=2.0)

圖2 不同R值下的平均除油效率-處理量曲線

3）新水力旋流器HC-3802設計最大處理量為10 205m3/d，目前平臺總生產水量14 318m3/d，因此需2臺并聯運行來滿足處理量要求。在并聯運行的條件下，為保證2臺水力旋流器都能夠達到最佳處理效果和最高的除油效率，需要優化分配2臺水力旋流器的處理量。通過測試不同流量分配下的生產水除油效率，確定HC-3802處理量為53%、HC-3801處理量為47%[5]。

通過本次調試，新水力旋流器HC-3802并入HZ19-2生產水處理系統后，運行穩定且除油率基本穩定在85%以上。從處理效果來看，HC-3802出水含油測得值OIW在16～26mg/L之間，排海OIW在18～24mg/L之間，小于三級海域單次排放不超過45mg/L的標準[5]，實現了生產水處理系統的安全可靠運行及處理水達標排海。

[1]劉曉敏,檀潤華,蔣明虎,等.水力旋流器結構形式及參數關系研究[J].機械設計,2005,22（2）：26-28

[2]代文,衛建魁.淺談海上油田應對海洋污染的措施[J].石油工業技術監督,2013,29（4）：58-60.

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

[4]王尊策.復合式水力旋流器的結構及特性研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學,2003.

[5]GB4914-2008海洋石油勘探開發污染物排放濃度極限[S].