斜板除油器處理效果影響因素與改進措施分析

裴紹輝

（中海石油（中國）有限公司秦皇島32-6/渤中作業公司，天津 300459）

在油田開采中污水回注是重要程序之一，而在回注時需要對污水進行處理，其中“除油”是重要環節，其目的是降低污水含油量以及減少石油資源的浪費。斜板除油器在“除油”環節發揮重要作用。這一設備主要是基于重力分離原理完成除油，即利用水與油的密度差異使油珠顆粒上浮，而該設備中的斜板主要起到隔離聚結作用，可以使直徑更小的油珠在聚結后擴大直徑，進而使油水相間界面張力增大，為實現更好的油水分離效果創造條件。

1 斜板除油器處理效果影響因素分析

1.1 斜板組波紋片距離與安裝角度

在斜板除油器中，斜板組通常是由玻璃鋼波紋板制成，這種材料具有良好的親油性，有利于油珠在波紋板表面形成油膜，從而使油珠粒徑進一步增大。另外，波紋板形狀可以形成脈動水流，由于水流擴散、收縮狀態是交替變化的，水中油珠碰撞幾率也會增加，油珠粒徑增大速度會更快。在斜板組準備完畢后，其波紋片距離與安裝角度會對除油效果產生較大影響，首先是波紋片距離，距離越大，水流通過時的阻力就會越小，水流速度就會越大，根據自然除油原理中“水流中的油珠上浮水平分速度等于水流速度”，油珠碰撞聚集的幾率就會降低，從而造成通過斜板組進入油水混合室的水流更多部分需要繼續處理。其次是斜板組安裝角度。根據“淺層理論”分析，在沉淀池長度與水流速度固定的情況下，斜板分離高度越小，油珠顆粒上浮速度越大，意味著油珠上浮到表面所需時間越短。斜板組安裝就角度與分離高度的關系是：安裝角度越大，分離高度越大；安裝角度越小，分離高度越小。

1.2 收油槽管口安裝位置

收油槽的作用是吸收上浮到水流表面的油珠，而后經過后續抽水沉降處理實現原油回收目標。在這一過程中，收油槽管口容易出現阻塞現象，直接原因是油珠黏度過大，再加上與其它聚合物結合后流動性會變得更差；間接原因是收油槽管口安裝位置偏高，根據液體壓強原理，管口所承受的液體壓力會偏低，這就為管口阻塞創造了條件。管口一旦阻塞，油水混合室分離效果會受到影響，并且會造成水流表面油珠在外力沖擊下發生分散，進而重新隨著水流進入下一道工序。正因為如此，收油槽管口位置一般會安裝“監測視窗”，目的是隨時檢測管口情況，一旦發現阻塞情況迅速采取措施進行處理。但是在現實情況中，這樣的做法雖然可行，可阻塞現象的高頻率發生仍然會極大降低除油效率。想要應對這種情況，監測手段必不可少，但更重要的是找到降低出現阻塞的方式方法。

1.3 入水口水流速度

在污水除油過程中，水流速度會是影響除油效果的重要因素，根據自然除油原理，水流速度對油珠上浮的垂直速度并沒有太大影響，但速度如果超過了一定界限，油珠上浮到水流表面所用時間內，水流已經通過了沉淀池。在實際除油場景中，入水口處的水流往往處于湍流狀態，如果不加任何處理讓水流進入除油沉淀池，不僅難以獲得良好的除油效果，還會造成除油成本的損失和浪費。另外，水流速度過快時，由于各個槽口寬度大大小于水流橫截面，容易出現聚合物在槽口積聚現象，從而引發槽口阻塞。如何控制入水口水流速度成為斜板除油器應用中首先要解決的問題，尤其是在海上大型石油開采中，常規的控制手段難以滿足污水除油要求，只有找到足夠穩定且運行效率高的方式才能使入水口水流速度控制在合理范圍內。

1.4 油水混合室擋板高度

當水流經過斜板組后會進入到油水混合室中，此時處于上部的油珠聚結體會通過油槽管口進入油槽，下部的污水會通過排出口進入下一道除油工序中。在這一過程中，油水混合室的擋板主要起到阻隔油槽與油水混合室的作用。如果擋板高度較低，當油槽液面高度超過擋板時就會出現溢流現象，但是擋板高度也不能隨意增高，比如擋板將油槽與油水混合室全面隔斷后，則會因空氣不流通而影響液面表面氣壓，甚至還會造成除油設備內部氣壓急劇升高，引發安全事故。

2 斜板除油器除油效果改進措施探究

2.1 靈活調整斜板組

斜板組的波紋片距離與安裝角度對除油效果有著重要影響，一般來說，想要提升除油效率，可以通過減少波紋片距離與安裝角度的做法來實現，但實際情況是復雜的，斜板組如果完全固定則難以適應多種不同情況，比如在污水處理中，如果污水中含有大量的其它聚合物，此時斜板組波紋片距離過小雖然有利于直徑更小的油珠聚結，但在其它聚合物的影響下會使油珠純度受到極大影響。靈活調整斜板組的目的是基于實際情況做出更好應對，當其它聚合物含量較高時，可以適當放大斜板組波紋片距離，這樣能使一部分聚合物在這一階段仍舊存在于水流之中。斜板除油器的作用是降低污水含油量以及回收更多原油，從而使水質符合回注要求，在這一過程中，不能拘泥于某一目標對斜板組進行調整，而是要在綜合考量后制定收益最大的調整方案。另外，斜板組的靈活調整不能對其穩定性造成影響，如果穩定性不足，則會因出現變形導致間隙距離得不到穩定控制，從而使除油效果大打折扣。

2.2 降低收油槽管口位置或者加裝沖洗管線

針對收油槽管口阻塞現象，可以采用降低收油槽管口位置的方式，因為這樣可以增大管口的液體壓力，即使油珠等聚合物在管口積壓，也能在外部壓力下得到疏通，但是管口位置也不能過低，否則會造成更多水分進入到收油槽中，從而影響原油回收效果。加裝沖洗管線主要是通過外力作用確保收油槽管口通暢，但是為了最大程度減少收油槽進入水分含量，沖洗管線工作頻率需要得到嚴格控制，比如在收油槽管口安裝傳感器，當油珠積壓到一定程度后會通過傳感器指揮沖洗管線工作。人工監測與手動操作也是必不可少的，尤其是在斜板除油器頻繁出現問題時，則需要通過人工手段進行處理，等到設備完全正常運行后方可依靠智能化控制手段。從目前情況看，斜板除油器返出聚合物大量集聚成為影響除油效率的一大難題，收油槽管口阻塞只是諸多阻塞現象中的一類。降低收油槽管口位置以及加裝沖洗管線的做法可以應用到其它方面，但在應用時需要考慮具體情況，而不能死板硬套、一味照搬。

2.3 在入水口安裝穩流設備

想要實現控制入水口水流速度的目的，需要在入水口安裝切實可行的穩流設備。目前很多斜板除油器中均是采用設置隔離結構的方式，工作過程如下：當水流進入除油設備后，首先會在多重堰板的阻隔降低水流速度，而后水流會經過布滿小孔的穩流板，在這之后水流速度基本達到了除油標準。在除油過程中，水流速度的快慢能夠對除油效果產生影響，但更重要的是營造穩定的水流狀態，比如在水流經過斜板組時，穩定的水流狀態能夠使油珠上升、聚結等過程維持平衡，由此所形成的油膜所產生的界面張力更加穩定，可以在油水分離時保持更好的分離效果。穩流設備要選擇耐蝕性與減震性更好的材料制備，這樣不僅可使穩流設備具有更長的使用壽命，還能保證水流在通過穩流設備時避免因外部震動影響水流狀態。

2.4 將油水混合室擋板變換為可調節類型

針對油水混合室擋板因高度問題引起的溢流現象，可以采用將擋板變換為可調節類型的方式。這樣的擋板能夠更好適應地使用除油過程，比如當油槽液面升高時，可以通過手動或者自動方式提升擋板高度；當設備內部氣壓出現不穩定時，可以擴大或者減小“開口”面積來調節空氣流動。目前很多斜板除油器擋板是采用“滑動導軌”方式實現調節目的，從除油效果看，油水混合室中水流含油量得到了良好控制，原油回收效率大幅提升。另外，油水混合室擋板可以與收油槽管口搭配在一起，通過高度調節實現管口位置靈活調整的目的，從而為應對管口阻塞提供幫助。