渤海油田聚驅采出液處理設施分析對比

王佳中

(中海油天津分公司渤中作業公司 天津300452)

0 引 言

渤海 S油田、L油田和 J油田分別從 2003年、2006年和 2007年開始注聚開發試驗，在技術可行、經濟有效的前提下取得了明顯的增油降水效果[1]。隨著注聚規模擴大，油田采出液聚合物含量相應增加，其處理也遇到了較大的困難，近 10年間通過設備改造、工藝參數優化、化學藥劑優選改善了采出液油水分離的效果[2-5]。上述3個油田均為半海/半陸-中心平臺(CEP)/陸地終端處理廠模式，其本身油水處理流程短、生產水處理量大(5500～20000m3/d)，導致平臺空間與油水處理設備需求之間的矛盾十分突出，目前新型高效的水處理工藝設備尚在試驗中[6]。渤海油田現有全海-浮式生產儲卸油裝置(FPSO)模式油田5個，在役 FPSO6艘，其中 2艘載重量 5萬噸級、3艘載重量 15萬噸級、1艘載重量 30萬噸級，其典型生產水處理能力分別在 5500、22000、50000m3/d范圍內，1艘載重量為 5萬噸級在船廠停泊，未參與注聚開發試驗。本文對兩種開發設施對于含聚采出液處理的適應性進行對比分析，以期能為海上油田含聚采出液處理的相關工作提供參考。

1 設施適應性對比分析

1.1 典型設施

渤海油田有半海/半陸式和全海式兩種開發模式，其主要區別在于合格油的生產地點是陸地還是海上，典型設計如圖 1所示。前者井口平臺產液經海底管道輸送至 CEP進行部分脫水處理，原油經海底管道輸送至陸地終端處理廠進一步處理合格后儲存，經輸油管道或碼頭裝船外輸銷售；后者井口平臺產液經海底管道、SPM輸送至FPSO進行油水處理，合格原油暫存在貨油艙，經由穿梭油輪外輸銷售。生產水則分別在CEP/FPSO處理達標后排海或注入地層。

圖1 海上油田開發典型設施總體示意圖Fig.1 Overall plan sketch of offshore oilfield typical development facilities

1.2 原油處理流程

海上油田 CEP原油處理流程多為三級處理，而FPSO則在三相分離器→熱處理器→電脫水器三級處理的基礎上增加了原油處理工藝艙，如圖 2所示。此外還有下列 2種流程以適應物性不同的采出液處理需要。

圖2 CEP/FPSO原油處理流程Fig.2 Diagrams of crude oil treatment processes on CEP and FPSO

①三相分離器→熱處理器→原油處理工藝艙→合格油緩沖艙→電脫水器→貨油艙

②三相分離器→熱處理器→電脫水器→原油處理工藝艙→合格油緩沖艙→貨油艙

1.3 生產水處理流程

海上油田生產水處理流程同樣多為三級處理，如圖3所示。CEP第一級處理設備多為斜板除油器，而FPSO則為生產水處理工藝艙，第二級為氣浮選器，第三級為核桃殼濾器/雙介質濾器。

圖3 CEP/FPSO生產水處理流程Fig.3 Diagrams of produced water treatment processes on CEP and FPSO

1.4 FPSO特有流程、艙室

FPSO可通過掃艙/洗艙系統將所有原油、生產水工藝處理艙、貨油艙、污油水艙等艙室互通，具備為油、水處理提供更大的緩沖沉降空間的潛力，如圖 4所示。

2 FPSO針對含聚采出液處理的優化調整

2.1 含聚采出液分離困難、油中含水率超標

如前所述 FPSO在油水處理流程設計中考慮了生產工況變化，具有一定的適應性，必要時還可以利用貨油艙作為沉降緩沖艙容，同時污油水艙等船舶專用艙室應保持原功能。

2.2 油水處理產生大量污泥、引起設備堵塞

圖4 FPSO掃艙/洗艙系統Fig.4 Diagram of FPSO tank stripping/washing system

分離器、加熱器、電脫水器、加氣浮選器、斜板除油器、濾器等設備應增加自動化排泥裝置，并設計油泥處理專用設備和流程[7]，以降低油水處理設備負荷，保持系統穩定運行并達到處理要求。

2.3 生產水中含油超標、懸浮物增多

目前陸地油田采用的物理重力沉降、過濾處理工藝處理含聚生產水可以達到注水或排放標準[8]，由于海上平臺空間有限，這種工藝尤其不適于海上 CEP模式開發油田。FPSO貨油艙可改造或調整為類似陸地油田水處理第一級調儲罐的設備，穩定后續水處理工況[9]。本質上生產水中懸浮物處理難度的增加是由聚合物的殘留引起的，降解生產水中的聚合物是關鍵環節，為此建議FPSO和中心處理平臺水處理流程前增加一級聚合物降解設備。目前新的降解工藝大多還在中、小處理量試驗中，一般需要至少 15～30min的處理時間[10-12]，假設生產水處理量為 20000m3/d，據此推測其凈容積至少 210～420m3，對于 FPSO新工藝設備可與水處理工藝艙合為一體，或改造已有貨油艙室，或擴展生產模塊前置為到水處理流程的第一級處理設備，如圖5所示。

圖5 FPSO現有生產水處理系統改造新增聚合物降解裝置流程簡圖Fig.5 Diagram of FPSO produced water treatment system modification/new depolymerization unit

3 結 論

①新型高效水處理工藝設備在海上油田規模應用前，FPSO較 CEP有生產流程適應性強、設備設施改造空間大的優勢，在研究先進處理工藝的同時，進行 FPSO開發油田注聚開發方面的試驗研究是現實可行的技術措施。通過FPSO流程調整和設備改造可勝任中小規模油田的注聚試驗和開發，其可移動性使其具備為多個油田服務的潛質。

②對于新建 FPSO，在流程設計中根據最新研究成果優化生產模塊油水處理設備選型、布置，合理規劃原油、生產水處理工藝艙艙容，預選貨油艙并預留工藝設備接口，強化掃艙、洗艙系統，以滿足含聚采出液物性變化引起的油水分離工藝需求。

③設計移動式專業水處理裝置，成立專業化水處理部門或公司，改善油田注聚開發技術經濟指標。