集輸污水處理流程及工藝設備改進策略

明娟 孫麗 王興芳

摘 要：原油處理站主要對井區采出液進行原油脫水處理，污水經過除油預處理后輸往污水處理站。油田進入開采后期，油井含水率、含砂量不斷升高，油田污水中雜質、懸浮物、化學藥劑組分復雜，原油處理站污水含油濃度控制困難，造成了在污水處理站大量回收污油運回原油處理站進行循環處理，增加了生產成本，浪費人力、物力資源；同時污水處理站對于油田污水處理難度較大，藥劑成本高。為了節約生產能耗、降低生產成本，對集輸污水進行總體分析，根據集輸污水上下游生產環節進行工藝、藥劑方面整體研究，進行一體化控制。

關鍵詞：集輸污水處理；流程優化；含油濃度；生產環節；一體化控制

近幾年由于污水中含油率居高不下，導致后期污水站的處理難度增加，藥劑成本難以控制，同時在調儲罐中每年產生上千噸的污油需要讓原油處理站進行回收處理，污油由于自身的原油物性導致原油處理站脫水困難， 原油外輸含水率及外輸污水含油率均有所上升，形成一個惡性循環。針對這種現象，對集輸污水工藝系統的缺陷進行研究優化，根據現場生產情況不斷調整藥劑，控制上游污水含油率的同時控制污油產生量，達到集輸污水生產良性循環的目的。研究區塊進入石油開采后期，含水率、含砂量不斷升高，油田化學增產措施增多，油田污水中雜質、懸浮物、化學藥劑組分復雜，原油處理站污水含油濃度控制困難， 造成了在污水處理站大量回收污油運回原油處理站進行循環處理，增加了生產成本，浪費人力、物力資源；同時污水處理站對于油田污水處理難度較大，藥劑成本高。為了節約生產能耗、降低生產成本，對集輸、污水進行總體分析，根據集輸、污水上下游生產環節進行工藝、藥劑方面整體研究，進行一體化控制。

1 集輸污水處理現狀與問題

1.1 原油處理站儲罐放水工藝缺陷

采油來液經過一段沉降罐進行油水分離后，原油經過加熱升溫后進入二段沉降罐，依據二段沉降罐原油自身重力將經過二次沉降脫水的原油壓入凈化罐，待原油含水率達標后進行外輸。在原油處理站工藝流程中，毛油罐與凈化罐底部形成的含油污水排放至回摻罐，通過回摻泵打入總來液；而二段的底部含油污水被排放至污水除油罐，在污水除油罐內形成一定油層厚度時，通過收油流程打入總來液。原油處理站由于原油物性及站內工藝等原因，采取的是二段加藥方式，總來液線進一段罐處、二段罐進口。生產中由于大量的正相破乳劑進入二段沉降罐， 未完全利用就從底部放水排放至污水罐， 易與污水罐中的反相破乳劑發生化學反應產生混濁物， 特別是單罐運行期間易導致污水含油超標；不僅增加下游污水除油工藝的負擔，也增加了員工的勞動強度。

1.2 原油處理站污水罐收油工藝不合理

污水除油罐的功能是脫出污水中油質并進行回收處理，污水處理站污水待罐內油層厚度達到一定程度時需要進行收油作業，進行收油作業時需要將罐內液位提升至收油槽高度， 持續高液位等到收油槽內蓄滿污油后啟動污水泵逐漸降低污水罐液位恢復至正常生產狀況。在進行收油作業的時候污水除油罐液位距離罐頂不到1m， 污水來液量出現高峰期或者光導液位計出現故障時可能出現溢罐事件，造成經濟損失以及環境污染。污水離心泵高頻率大排量運行將會造成污水罐內液體擾動強烈，每次收油結束后極易導致外輸污水含油值超標。

1.3 原油處理站污水罐液位無法自動控制

原油處理站污水除油罐采用了一定的自動化技術， 但自動化程度較低，液位無法自動控制，污水除油罐液位與污水外輸泵的運行狀態都由現場將信號傳輸至值班室顯示，員工可以隨時查看污水除油罐的液位變化， 根據液位的時刻變化調節污水外輸泵的排量，以這種方式控制污水除油罐液位。原油處理站員工依靠污水罐液位的變化手動調節污水離心泵的頻率來控制泵排量，以這種方式控制污水除油罐液位比較滯后，如果員工調節不及時，液位就將會出現大的波動甚至污水泵將罐抽空或溢罐，影響污水外輸含油指標，給生產、安全帶來重大影響。

2 流程及工藝設備改進

為了降低原油處理站的外輸污水含油，減少污水處理站的污油產生量，控制集輸、污水的生產成本，需要對集輸、污水站的站區工藝流程進行優化，改進污水除油罐的內部收油結構，對原油脫水及污水除油的化學藥劑進行實時配比篩選，嚴格控制外輸污水含油率及污油產生量這 2 個重要指標參數，實現集輸污水一體化運行的良性循環。

2.1 原油處理站二段沉降罐底部放水回摻工藝優化

原油處理站對原來的回摻系統改造， 即將二段污水自壓到污水罐流程改造為將二段污水自壓到回摻罐中， 利用回摻泵打入一段來液線上， 避免二段污水進入污水罐影響污水含油值。

2.2 原油處理站污水罐結構改造

為了降低收油作業時罐內液位高度，提高收油作業的安全性，對處理站的收油槽進行改造，將收油槽高度降低0.5m，對污水除油罐進行改造降低收油槽，本質就是降低收油作業時的罐內液位，提高收油作業的安全性，減少作業時間和員工勞動強度，同時也就降低了污水外輸泵的運行時間節約生產成本。

2.3 污水罐液位自動控制

為了自動控制污水除油罐液位、 減少員工頻繁操作污水外輸泵、 降低污水除油罐運行風險， 給污水除油罐安裝了一套液位自動控制系統。

首先根據生產實際在值班室 PID 調節器上給污水除油罐設定合理的液位值， 將污水現場液位信號傳輸至值班室 PID調節器， PID調節器根據實際液位與給定液位差對污水外輸泵變頻器給出一個輸出信號，依靠頻率的變化調節污水外輸泵的排量達到自動控制液位的目的。

2.4 采出液物性分析及采取措施

為了應對采出液物性的不斷變化，防止出現原油含水波動，影響原油處理，保證凈化油正常外輸，定期對采出液和化學增產助劑取樣分析，及時了解和跟蹤采出液的變化，對原油脫水工藝進行調整，確保生產順利進行。試驗方法：瓶裝法。現場破乳劑中加入3號助劑后，原油采出液脫水速度與深度都大大提高，油水界面較齊整，中間層較少，脫水效果大幅度提高。因此在原油脫水系統中，在加入破乳劑的同時加入3號助劑，現場原油脫水效果穩定，凈化原油含水穩定，滿足現場交油含水的需要。例如；針對壓裂液采出液進行室內破乳劑配方優化試驗。試驗方法：瓶裝法。通過3次取樣試驗，含壓裂液采出液脫水十分困難，會嚴重影響原油脫水平穩運行。通過實驗篩選最合適的藥劑保證生產。原油脫水生產中更換3#破乳劑后，雖然脫水效果較正常時偏高，但原油采出液脫水速度與深度都大大提高，脫水效果大幅度提高。經過現場使用，凈化油增加沉降時間后，能夠達到外交含水指標，保證了原油的增長處理。

3效益分析

通過對集輸污水生產工藝進行系統評價，結合上、下游生產環節的銜接點從藥劑、設備設施、工藝流程等環節進行分析研究，并找到相應的對策。原油處理降低了外輸污水含油量，有利于下游污水處理站進行污水處理，降低了污水處理站藥劑生產成本，減少了老化油的產生量，節約了生產成本。