海上油田污水處理技術研究

李強 劉星 萬泊宏

【摘 要】隨著國民經濟的不斷增長、科學技術的不斷創新，海上油田開采技術的發展得到了質的飛躍。在海上油田開采過程中會產生大量的采油污水，這些污水里含有各種污染物，會嚴重威脅生態海洋環境，不利于建設穩定和諧社會。對此，有關部門必須高度重視海上油田污水處理技術的科學高效應用工作，要積極優化和改善污水處理工藝技術，加強對污水處理的監督管理工作，確保相關工作人員能夠履行好自身的職責，避免將含有大量污染物的采油污水直接排放到海洋中，文章主要對海上油田污水處理技術展開分析與探討。

【關鍵詞】海上油田;污水處理技術;實踐應用

【中圖分類號】X741 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）05-0117-02

0 引言

隨著人類生產活動越來越頻繁，海上油田資源得到了大勢開發利用，但是此過程也會對生態環境造成巨大的影響，石油企業在開采石油的過程中會產生大量污水，而這些污水中含有油、有機物及懸浮物等污染物，會嚴重威脅到海洋生態環境，造成大量海洋生物死亡的現象。為了實現海上油田綠色環保開發管理工作目標，有關部門必須結合實際情況合理采用污水處理工藝技術，積極引進和利用先進的污水處理設備與技術，確保能夠高效解決采油污水中的污染問題，將污水處理達標后再排放到海洋中。

1 海上油田污水的主要來源分析

由于社會的不斷發展，促使人們對石油的需求量增大，地底原油本來是基于一次采油采出的，然而伴隨著油田開發深度的不斷加大，石油開采人員將難以直接靠地層壓力展開采油作業，石油采收率發生了明顯下降的情況。石油企業為了保障能夠滿足市場客戶的需求，只能夠通過利用二次采油、三次采油技術提高原油采收率[1]。與一次采油技術原理不同，二次采油、三次采油技術通常是基于水驅方式實施，采油人員需要將大量水注入地層，以提高原油采收率。但是，這種原油開采方式會導致大量采油污水的產生。采油污水分為兩種類型，一種是陸上油田采出水，一種是海上油田采出水。不同地質環境下的油氣田會產生不同的油田污水，企業在對邊底水油藏開采作業時，會隨著開發的進行導致原油含水率的持續遞增，最終達到80%～90%甚至更高。在海上油田初期開采作業時就有可能會產生大量采油污水，管理部門針對這些污水要及時采取有效的污水處理措施，督促污水治理人員合理采用污水處理技術，提高海上油田污水處理水平，避免將存在污染物的采油污水直接排放到海洋環境中，導致海鮮生態環境變得越來越惡劣。

2 海上油田污水處理技術的實踐應用

2.1 減量化技術

減量化技術是一種被廣泛應用的海上油田污水處理技術，它又被稱為源頭控制技術，該項污水控制處理技術主要涵蓋了兩個方面的內容。一方面是防止水流進入井筒的技術，可以分為化學堵水方式和機械封堵方式。化學封堵方式指的是海上油田污水處理技術人員通過合理運用化學藥劑，將其注入井筒當中，該種藥劑通常是聚合物凝膠。機械封堵方式則是通過利用各項機械設備與完井技術避免大量水流進入到井筒當中，產生原油污水。防止水流進入井筒的技術不能被看作是一種生態環保方法，更多的是被人們當做采油生產領域的實踐作業。減量化技術的另一個作用是減少污水升至平臺，該項技術可以分為海底分離技術和井下油水分離技術。其中，前者海底分離技術是基于利用海底分離和注入系統實現對油井產出液的有效分離操作目標[2]，分離出來的油氣會舉升至對應平臺，另外分離出來的水則會直接由注入井回注。井下油水分離技術實質是指通過在井筒中正確安裝分離裝置，在分離裝置作用下完成對產出液的科學分離工作目標，有效分離出來的油會傳輸到地面油管網中，而分離出來的水則被直接注入其他層段中。井下油水分離技術應用最大的弊端在于分離效率降低，難以在短時間內分離出大量污水。

2.2 采出水處理技術

由于受到國家政府部門的管控要求，石油企業在開采海上油田石油資源時，實際產生的大量原油污水必須經過嚴格處理達標后才能夠排放到生態環境中。然而實際情況是由于海上平臺通常具有承重能力小、空閑小的特征，所以該項工作的實施難度較大。因此，石油企業要引進和利用先進的海上油田污水處理技術。目前，海上油田采出水過程的處理技術主要包括液旋流除油、氣浮選除油及萃取技術等。

2.2.1 液旋流除油技術

液旋流除油技術需要運用到旋流分離裝置，該裝置最為顯著的特征就是質量輕、結構簡單，能夠科學高效地去除掉粒徑超過10μm的油滴，基于將聚結與旋流有機地結合，并通過聚結增大進旋流器油滴粒徑，能夠最大限度地提升旋流分離裝置的除油效率。比如，Cyclotech公司研發生產的B20系列除油旋流分離器，通過優化旋流器裝置的直徑比例和長度，大大提高了該項裝置的出油率和污水綜合處理能力。B20系列除油旋流分離裝置通常被用在處理含油高達5 000 mg/L的產出水，能夠達到30 mg/L的標準污水排放要求。VWS油氣公司創新研發了一種名為STREAMLINERTM去油水力旋流分離器，該旋流分離裝置經過一系列優化調整后[3]，環形軸向入口可以有效降低液體紊流，流線管呈現出來的圓錐狀則能夠加速分離油水。此外，該項旋分離裝置的渦流產生元器件拆卸方便，能夠減輕工作人員的工作量，節省更多的現場作業時間。

2.2.2 氣浮選除油技術

氣浮選除油技術最為顯著的優勢在于除油效率高、質量輕及體積小，該項技術有效將旋轉離心分離技術和脫氣浮選分離技術結合，能夠幫助石油企業去除粒徑超出20μm的油滴。如果石油企業采用微氣泡技術，則能夠有效去除粒徑為3μm的油滴。在海上油田污水處理工作領域中，緊湊型組合處理設備主要包括Cyclotech公司研發生產的DeepSweepTM、Epcon公司研發生產出的緊湊型氣浮裝置（CFU）及Monosep公司的CyclosepTM等。這些緊湊型氣浮裝置在海上油田污水處理工作中的應用，能夠幫助石油企業有效提高除油工作質量和效率，將大量污水進行標準化處理后排放到海洋環境中，節省成本。氣浮選除油技術應用效果的好壞與氣泡大小有著直接關系，微細氣泡會增大氣泡與油滴的接觸機會，其會黏附粒徑偏小的乳化油，并將其攜帶至表面撇除。當前，市面上的微氣泡技術主要包括兩種，它們分別是ONYX泵和GLR氣液反應器。其中，ONYX泵是基于完成對泵的多級離心設計，促使混入至泵液流20%體積的氣體，經過加壓、剪切的處理[4]，產生微氣泡，同時避免了氣蝕現象的發生。應用ONYX泵產生的氣泡直徑通常維持在5～50μm，除油效率超過95%，出水含油量則能夠有效降低至5 mg/L以下。GLR氣液反應器的應用原理是通過液流動力學產生剪切、壓縮等作用力，從而有效制造出微氣泡。

2.2.3 萃取技術

在海上油田污水處理工作中，萃取技術也是一項常用的處理技術，這一技術借助與水不相溶，卻能夠高效溶解污染物的萃取藥劑，促使原油污水中的污染物能夠被有效分離提取出來。萃取技術的科學高效應用能夠幫助工作人員去除原油中的多環芳烴、BTEX等污染物，并且出水含油能夠被控制在3 mg/L以下。

C-Tour工藝技術的工作原理是通過氣體壓縮的形式推動液體冷凝物質的產生，把液體冷凝物質作為溶劑萃取劑，并且根據1%～2%（體積分數）融入產出水中，且使其始終保持在線混合狀態3～5 s。C-Tour萃取工藝技術能夠將出水含油量控制在3 mg/L以下，并且還能夠幫助石油企業去除污水中90%以上的有毒的溶解性PAH。除此之外，MPPE也是一項較為先進的萃取工藝技術，該項技術對分散油、溶解油的去除率超過了99%，當脂肪族化合物、進水苯及多環芳烴含量分別為10～200 mg/L、300～800 mg/L、0.2～2 mg/L時，MPPE萃取工藝技術能夠保證對它們的去除率達到99%以上。

3 結語

綜上所述，與西方發達國家相比較，我國海上油田污水處理技術研究應用水平較為落后，各地區石油企業必須結合自身污水處理工作的實際情況，合理引進和利用先進的海上油田處理技術，并結合我國海上油田污水水質情況，優化設計污水處理設備，形成符合我國海上油田污水處理工作實際需求的處理技術路線，全面提升污水處理工作的質量和效率。

參 考 文 獻

[1]劉濤，包木太，李希明，等.油田污水處理工藝中COD的去除研究進展[J].化工進展，2019，28（11）：2035-2039.

[2]杜春安，潘永強，吳曉玲.海上油田污水處理技術研究進展[J].化工進展，2018（2）：54-56.

[3]田津杰，朱洪慶，劉觀軍.化學驅產出污水回注技術在渤海石油能源開發中的研究與意義[J].天津科技，2016（12）：6-9.

[4]韓小明.海上油田污水處理技術研究[J].技術研究，2017（8）：15-17.