氣浮選器水相含油量高的解決方法探析

廖維平

(中海石油(中國)有限公司天津分公司遼東作業公司 天津300452)

1 現存問題

某油田二級氣浮選器A/B 罐長期以來水相出口含油比一級氣浮選器的含油高，尤其是二級氣浮選器B 罐的水相出口含油甚至比一級氣浮選器A 高3～4 倍。二級氣浮選器A/B 罐不但沒有發揮其應有的處理作用，反而將經上一級處理后的生產水在一定程度上污染了。

長期以來某油田注水含油指標未超過ODP 規定的30 mg/mL，大部分時間注水含油指標均在20～25 mg/mL 之間，所以二級氣浮選器存在的問題并沒有那么突出與緊迫。然而作為處于注水開發中后期的油田，注水效果將直接影響到油田能否實現“穩油控水”這一終極目標，只有達到穩油控水目標才能最大程度上提升油田最終采收率，實現投資利益最大化。因此解決二期氣浮選器存在的問題，提升注水水質的意義重大(圖1、圖2)。

圖2 氣浮B系列水相出口含油對比Fig.2 Comparison of oil content at outlet of water phase of B-series gas flotation

2 原因分析

二級氣浮選器處理后的生產污水含油比一級氣浮選器高，說明其內部存在污染源導致其水相出口含油不降反升，而不久前二級氣浮選器才完成清罐作業，這個污染源在短短半個月內再次形成。經過分析并結合工作原理，該問題的根本原因應該是其收油過程存在問題，罐內不收油或收油不徹底造成污油在罐內大量積聚，不管上游水質如何，均會被不同程度地污染，造成含油上升。

在驗證前，介紹下二級氣浮選器的收油原理和收油結構。其內部分為4 個浮選區，一個緩沖區，一個水相區以及油相區。浮選區收油依靠一橫三豎連接在一起的收油槽，緩沖區及水相區收油依靠一個收油喇叭口。經過氣泡攜帶至水面的污油在罐內整體液位達到收油高度后即可進入收油槽，經收油喇叭口并最終進入油室(圖3)。

據圖4 所知，4 個浮選區被收油槽分隔成了8 個單獨的收油區塊，每個收油區塊的邊緣均有螺絲固定的可調節的收油鋸齒擋板，但原設計只能在停運的情況下進罐調節。而緩沖區和水相區的收油喇叭口可以利用專用的撥叉在打開人孔后實現在線調節收油高度。

圖3 二級氣浮選器內部結構俯視圖Fig.3 Top view of internal structure of secondary gas floatator

圖4 二級氣浮選器內部結構側視圖Fig.4 Side view of internal structure of secondary gas floatator

3 現場驗證

打開二級氣浮選器A 頂部2 個24 in(609.6 mm)人孔及10 in(254 mm)人孔進行開蓋檢查發現：由于人孔大小及位置限制，8 個收油區塊可觀察到收油情況的有6 個，浮選區4 中的兩個收油區塊無法看到。6 個可觀察到的收油區塊中就浮選區1 中兩個收油區塊及浮選區2 中一個收油區塊在收油(圖5)，兩個收油喇叭口只有緩沖區收油喇叭口在收油。其余未收油的浮選區收油區塊及水相區表面均有厚度不一的油層(圖6)。

圖5 浮選區1，2收油情況Fig.5 Oil collection in flotation zones 1 and 2

圖6 水相區收油情況Fig.6 Oil collection in water phase zone

同時還發現，浮選區1 正在收油的區塊之所以能夠收油是因為罐體進水口位于浮選區1 下方，大量進水使污水不斷往上涌，即使浮選區1 收油區塊擋板高度與其余浮選區收油區塊擋板高度一致，也會造成浮選區1 收油區塊先于其他收油區塊更快達到收油狀態，當其他收油區塊開始收油時浮選區1 收油區塊已經開始有大量清水流進收油槽。在實際操作過程中，若大量清水進入收油槽則會很快造成油相高液位而不得不將水相液位下調，此時又會造成浮選區1 之外的其他收油區塊無法收到油，一段時間后無法收到油的區塊就會積聚大量污油，進而污染上游來液造成其水相出口含油不降反升。

對二級氣浮選器B 罐開蓋檢查后其現狀與A 罐一致。造成二級氣浮選器出口水質不降反升的根本原因就在于各收油槽不能協同收油，部分收油槽無法收油導致大量污油積聚污染上游來水(圖7)。

圖7 浮選區1大量清水進入收油槽Fig.7 A large amount of clean water in flotation zone 1 entering oil collecting chute

4 處理措施

由于罐體設計的原因，能夠實現在線調整收油高度的只有緩沖區及水相區的收油喇叭口可以通過專用的撥叉調整其收油高度，為了在不影響正常生產的情況下提升收油效果，油田操作人員采取一些可行措施實現了對收油槽堰板高度的微調。

圖8 對收油槽擋板進行調節Fig.8 Adjusting baffle of oil collecting chute

二級氣浮選器A 的根本問題就在于收油槽堰板及收油喇叭口高度不一致且并未考慮到浮選區1 進水上涌對收油造成的影響。所以首先考慮將能夠用工具夠得著的浮選區2、3 的收油槽外側可調擋板向下進行調整，現場利用撥叉及銅錘對擋板輕微向下擊打的方式實現了堰板的下移，先后對浮選區2、3 油槽可調擋板進行下調(圖8)，使其可以與浮選區1 油槽同步收油，隨后通過撥叉將緩沖區及水相區喇叭口高度調整到與浮選區收油槽一樣的收油高度(圖9)。調整后，除浮選區1 收油槽因受罐體入口水流上涌收油擋板高度略高外，其余區域的收油高度均一致。

圖9 對收油喇叭口進行調節Fig.9 Adjusting oil collecting horn

5 處理效果

如圖10、圖11 所示，經過調整后二級氣浮選器A/B 罐水相出口含油均明顯下降，且均低于一級氣浮選器水相出口含油，說明二級氣浮選器開始發揮其處理作用，同時下游注水緩沖罐出口的注水含油也同步下降，油田注水水質得到顯著提升。

圖10 氣浮A系列出口含油變化曲線Fig.10 Oil content curve at outlet of A-series gas flotation

圖11 氣浮B系列出口含油及注水含油變化曲線Fig.11 Oil content curve at outlet of B-series gas flotation and water injection

某油田二級氣浮選器收油裝置經過現場調節后，其處理后的生產污水含油量顯著下降，開始發揮其處理能力，油田的注水質量也得到了明顯的提升。■