集輸污水處理工藝改進與優化對策探討

劉鑫

摘要：近年來隨著勘探開發的不斷深入，油田原有的集輸工藝已不能滿足現實生產的需要，暴露出各種各樣的問題，如關鍵容器裝置沒有旁通流程，三相分離器伴熱盤管結垢嚴重，影響加熱效果，污水管線穿孔頻繁以及原油儲罐呼吸損耗大等，這些問題嚴重影響了油田的開發生產。本文經過不斷改進和完善污水處理技術，優化裝置操作，解決了污水管線穿孔頻繁問題，確保了原油脫水合格，油田集輸系統工藝水平有了很大提高，解決了油田的開采過程中出現的多種問題，取得了很好實際效果。

關鍵詞：集輸工藝;污水處理技術;呼吸損耗;二級過濾;污水水質

油田屬于低孔低滲透輕質油藏，原油集輸處理系統經過多年運行，已出現各種問題，例如來油閥組以及高低壓除油器沒有超越流程;三相分離器盤管結垢、腐蝕嚴重，處理效果不好;原油儲罐呼吸損耗大;污水管線穿孔頻繁、水質難以保證等問題。通過現場調查分析，采取完善工藝，采用強磁阻垢器以及復合材料管線，改進污水處理技術，優化裝置操作等技術措施，確保了原油脫水合格;處理后的污水水質達到A3標準，油氣損耗大幅降低，解決了污水管線穿孔頻繁問題，同時確保了生產系統安全平穩運行。

1 原油處理工藝

1.1原油處理工藝存在問題與分析

（1）來油閥組經多年運行，穿孔頻繁，但由于設計時沒有超越流程，無法更換管線進行根治。生產中通過打卡子進行暫時處理;高、低壓除油器同樣沒有超越流程，出現問題時，只能將天然氣通過放空管線點燃燒掉，這樣不僅浪費資源，同時也給集輸系統的生產埋下了安全隱患。

（2）三相分離器加熱盤管結垢嚴重，加熱效果差，造成破乳劑脫水效果不理想，使得脫出的水含油700mg/L，油含水率為1.5%。為此，三相分離器盤管清垢維修頻繁，且工作量大、成本高。加熱盤管結垢嚴重是因為油田采出水礦化度高，其主要成分為鈣、鎂等金屬離子。通過化學分析，盤管結垢屬碳酸鹽類，且溫度越高結垢越嚴重，所以加熱盤管是三相分離器結垢最嚴重的位置。這影響了加熱效果，溫度達不到破乳劑的要求，造成三相分離器脫水效果不理想。

（3）原油穩定裝置空冷器時常發生管束凍裂現象。其原因主要是脫水后的原油含水高，經過浮頭換熱器加熱到125℃后，其所含水份以水蒸汽的形態隨穩定塔氣相進入空冷器，經與大氣換熱溫度降到30.℃左右時，水蒸氣會慢慢冷凝成液態水，聚集到管束底部。而空氣是自下而上通過空冷器的，所以空冷器底部管束溫度最低，當冬季溫度降到零下10℃以下時，管束中的液態水就會慢慢結冰，造成管束凍堵直至破裂。

1.2原油處理工藝改進與完善

（1）在來油閥組以及高、低壓除油器上增加超越流程。

（2）采用強磁除垢器解決三相分離器盤管結垢問題。其工作原理為：常態下的水由數十個水分子締結在一起，彼此之間靠氫鍵鏈接，形成分子團。當以一定的流速垂直通過非均勻磁場后，在洛倫磁力作用下，大分子的水被強磁場切割成小分子水，且水分子發生形變并獲得一定的能量，從而發生一系列物理和化學變化。小分子水團強烈吸引并包圍易在水中與酸根離子結成針狀結晶硬垢的Ca2+、Mg2+，使他們無法靠近受熱的管壁或容器壁。同時經過磁化的鈣、鎂等離子結晶體也有改變，磁場促使水中帶電粒子運動并發生變化，粘附力被破壞，呈松散晶體狀流體沉淀物，并通過排污管排出系統，從而達到除垢的效果。

（3）從降低原油含水率及操作兩方面解決空冷器凍堵問題。首先，通過增加強磁阻垢器以及破乳劑加量的調整，提高三相分離器脫水效果，使原油含水率達到0.2%;其次，在底部增加一個分離包，增強原油緩沖罐沉降分離作用，并人工定時放水。這樣進入原油穩定裝置的原油含水率就會降低到0.14%，從而從源頭上解決空冷器凍堵問題。

2 污水處理工藝

油田采用壓力密閉除油和二級過濾的污水處理工藝技術。含油污水經1000m³和500m³沉降罐沉降后，進入壓力除油器，經除油后進入一級核桃殼過濾罐過濾，再經過二級纖維球過濾罐過濾后，進入具有隔氧裝置的凈化水罐，經過注水泵注入地層。該套處理裝置日處理污水100m³，實際日均處理污水850.m³，處理水質的要求是：懸浮固體含量小于3mg/L，粒徑中值小于2μm，含油量小于8.0mg/L。隨著開采年限的增加和油井各種措施的作業逐漸增多，采出液的一些特性也發生變化，尤其是采出液的pH值變化較大。

2.1污水處理工藝存在問題及分析

（1）工藝管線穿孔頻繁，關鍵容器腐蝕嚴重。污水管線幾乎天天穿孔，過濾罐檢修發現罐壁腐蝕嚴重，最深達5mm，為罐壁厚度的50.%。經檢測分析，站外來液的pH值為6.5，由此判斷管線腐蝕穿孔的主要原因是酸腐蝕。

（2）過濾罐堵塞嚴重。通過現場分析，過濾罐堵塞主要是系統中固體懸浮物超標以及濾罐運行壓力不當。當污水中大量固體懸浮物被濾料過濾后，滯留在濾罐內，當濾罐反洗不及時或不徹底就會造成濾罐過濾不暢、堵塞。濾罐設計運行壓差為0.20MPa，而實際運行壓差達到0.35MPa，遠遠超出設計運行壓差，濾罐長時間超壓差運行，將濾料擠壓得非常結實，嚴重時還會造成篩管破裂。引起濾罐超壓運行的原因除了濾料板結外，壓力除油器液位控制不當也是另一重要因素。該液位采用PID變頻控制技術，當壓力除油器液位超過設定值時，PID控制回路就會逐漸增大泵轉速，泵最大排量為150m³/h，遠遠大于濾罐80m³/h的處理能力。

（3）經過處理后的污水進入凈化水罐后，水質會慢慢變差，主要是懸浮物固體含量大于10mg/L。經分析認為主要是污水在凈化罐內曝氧以及高壓注水回流將罐底沉降物攪起造成的。

2.2污水外理工藝改進與完善

（1）為減小酸腐蝕對系統管線設備的危害，在脫水系統三相分離器污水出口管線上增加pH檢測儀，時刻監測污水pH值，并將檢測數據傳到主控室，當污水pH值發生變化時（差值超過0.2），系統會及時報警并提示操作人員調整燒堿的加藥量，從而保證污水pH值處于合理的范圍。（2）為解決濾罐堵塞問題，一是增加了1000m³的沉降罐并與原有的500m³沉降罐組成兩級沉降流程，使得大量固體懸浮物得到很好的沉降分離，從而大大減少濾罐入口的固體懸浮物含量，降低了濾罐堵塞程度，延長了使用時間。二是根據壓力除油器液位控制要求以及濾罐運行壓力要求，采取限幅串級控制回路以及差壓報警技術。即以壓力除油器液位為主控制參數構成主PID控制回路，以濾罐流量為副控制參數構成副PID控制回路，將主控制回路的輸出作為副控制回路的設定值，從而構成串級PID控制回路。

3 應用效果

經過不斷改進和完善，某油田集輸系統工藝水平有了很大提高，解決了油田的開采過程中出現的多種問題，取得了很好實際效果，為油田的下一步開發打下了良好基礎。

（1）三相分離器盤管維修周期由2個月延長至10個月，脫水效果明顯改善，處理后的原油含水率降為0.2%，水中含油降到80mg/L。

（2）污水管線穿孔問題得到徹底解決，維修成本大幅下降。

（3）污水水質達到A3級標準，其中懸浮固體含量小于3mg/L，粒徑中值小于1μm，含油量小于50mg/L。