CJ-46型鉆井平臺污油水零排放系統(tǒng)改造研究

張 福

（中海油田服務(wù)股份有限公司鉆井事業(yè)部挑戰(zhàn)者平臺，天津 300452）

1 背景介紹

鉆井平臺日常產(chǎn)生的污水主要包含生活污水和含油污水[1]。其中，生活污水主要是指由人員生活產(chǎn)生的污水，一般包括：廚房、洗手間排放的含有洗滌劑的污水，廁所排出的含有糞、尿的污水，以及醫(yī)務(wù)室排出的污水；含油污水一般包括在機(jī)艙、甲板和鉆臺等處產(chǎn)生的含有原油、燃油、潤滑油和其他各種石油產(chǎn)品及其殘余物的污水和污油。

根據(jù)GB 4914—2008《海洋石油勘探開發(fā)污染物排放濃度限值》要求，海洋石油勘探開發(fā)污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)/濃度限制，按污染物排放海域的不同分為以下三級：

一級：適用于渤海、北部灣，國家劃定的其他海洋保護(hù)區(qū)域和其他距最近陸地4海里以內(nèi)的海域。

二級：除渤海、北部灣，國家劃定的其他海洋保護(hù)區(qū)域外，其他距最近陸地大于4海里且小于12海里的海域。

三級：適用于一級和二級海區(qū)以外的其他海域。

對于含油污水，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)要求“海上鉆井設(shè)施的機(jī)艙、機(jī)房和甲板含油污水，在渤海禁止排放，全部實(shí)施鉛封。其他海域要求排放濃度低于15mg/L”。對于含生活污水，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)要求符合規(guī)定以內(nèi)COD（化學(xué)需氧量）數(shù)值的生活污水（見表1），才能夠滿足正常排放的要求。

表1 GB 4914—2008對于生活污水的排放要求

挑戰(zhàn)者平臺參與的渤海灣墾利區(qū)塊作業(yè)項(xiàng)目，位于山東海洋生態(tài)紅線區(qū)之外200m，根據(jù)《山東省人民政府辦公廳關(guān)于建立實(shí)施渤海海洋生態(tài)紅線制度的意見》要求，生態(tài)保護(hù)區(qū)內(nèi)嚴(yán)格控制船舶排污。因此，在該區(qū)域作業(yè)要獲得環(huán)境評價(jià)的許可，必須滿足完全意義上的污油水全回收。

根據(jù)挑戰(zhàn)者平臺現(xiàn)有的環(huán)保設(shè)備參數(shù)進(jìn)行換算，平臺正常生產(chǎn)作業(yè)期間，每日產(chǎn)生的生活污水在20~30m3，現(xiàn)有的污水艙容量只能回收7d，雖然計(jì)劃向現(xiàn)場值班的轉(zhuǎn)運(yùn)船舶返輸回收污水，再由船舶運(yùn)至陸地處理，但是依靠平臺現(xiàn)有的污油水收集能力，在面對惡劣天氣、船期不定的變數(shù)下，極有可能無法及時(shí)返輸至轉(zhuǎn)運(yùn)船舶。因此對平臺零排放系統(tǒng)的擴(kuò)容和改造勢在必行。

2 平臺零排放系統(tǒng)現(xiàn)狀

挑戰(zhàn)者平臺生活污水經(jīng)過排放管線進(jìn)入到生活污水處理裝置，其中黑水和醫(yī)療廢水經(jīng)過生化處理、紫外線殺毒后可通過排放泵排到舷外。灰水則是直接經(jīng)過紫外線殺毒后隨排放泵排到舷外。所有處理和未處理的生活污水都可以回收至4S、4P污水艙（共計(jì)146m3），進(jìn)行回收。

甲板地漏和飛機(jī)坪回收的含油污水，則直接通過甲板排放管線引至4P、4S污水艙進(jìn)行回收。含油的污水則通過油水分離器進(jìn)行分離，將分離出的污油回收至污油艙，剩余污水則根據(jù)油分含量進(jìn)行循環(huán)處理，直至達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

鉆臺、懸臂梁區(qū)域的含油污水，通過相應(yīng)區(qū)域的地漏管線回收至懸臂梁區(qū)域的污水柜。該污水柜無排放口，待存滿后需要連接管線返輸至污水艙或污水罐。

挑戰(zhàn)者平臺污油水處理系統(tǒng)回收流程圖如圖1所示。

圖1 挑戰(zhàn)者平臺污油水處理系統(tǒng)回收流程圖（改造前）

3 零排放改造設(shè)計(jì)和方案

按照第一節(jié)提到的環(huán)保要求，原有系統(tǒng)亟待改進(jìn)的地方有兩處：

1）對所有排海閥門進(jìn)行隔離，避免任何污水、污油入海；2）對污水艙進(jìn)行擴(kuò)容，滿足至少15d的污水存放需求。

針對第一點(diǎn)，平臺通過實(shí)行通海閥門隔離上鎖的管理程序，以及在閥門下游安裝盲板絲堵等手段，可以實(shí)現(xiàn)污油水的零排放管控。

針對第二點(diǎn)，平臺則必須對現(xiàn)有的污水管線及污水艙進(jìn)行改造，方可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容目標(biāo)。平臺根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，生活污水處理裝置位于平臺右舷的輔機(jī)艙，生活區(qū)的灰水、黑水管線是通過右舷水泥罐艙，進(jìn)入到生活污水處理裝置。

計(jì)劃從1S、2C、2S、3S這4個(gè)右舷船艏壓載艙室中，選擇一個(gè)進(jìn)行改造，改造后實(shí)現(xiàn)生活污水處理裝置排放回收，以及生活區(qū)灰水、黑水管線直接回收的功能。

結(jié)合左舷船艏側(cè)的壓載艙分布、改造穿艙距離、艙容、平臺拖航時(shí)穩(wěn)性影響等因素綜合考慮（見表2），最終選定2S艙作為改造污水艙的最優(yōu)解。

表2 用于改造的壓載艙技術(shù)參數(shù)對照表

改造方案如圖2所示。考慮到收集的污水需要返輸，在輔機(jī)艙內(nèi)再加裝了一臺帶有粉碎功能的返輸泵。將返輸泵的吸入口接至壓載艙掃艙的主管上，排放口接至左右舷加注站的通岸接頭上，實(shí)現(xiàn)2S艙污水的返輸排放。

圖2 零排放項(xiàng)目改造示意圖

4 零排放系統(tǒng)細(xì)節(jié)處理

平臺按照現(xiàn)場調(diào)研的結(jié)果，制定改造計(jì)劃，優(yōu)化施工方案，利用作業(yè)間隙對平臺零排放系統(tǒng)進(jìn)行自修改造。改造后的生活污水存儲量達(dá)到943m3，按照日消耗量計(jì)算，至少可滿足20d以上的安全存儲。同時(shí)，平臺在施工過程中，對2S艙增加了曝氣裝置，通過曝氣管給艙底充氣，為處理過程中生化菌的生長和有機(jī)物的分解提供充足的氧氣，避免經(jīng)過處理后的生活污水，在長期存放過程中COD值又再次增高[2]。

改造后的平臺污水處理回收系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 挑戰(zhàn)者平臺污油水處理系統(tǒng)回收流程圖（改造后）

5 結(jié)束語

挑戰(zhàn)者平臺零排放改造項(xiàng)目于2021年4月改造完成，并于4月15日開始在渤海灣墾利9-1N-3d井探井作業(yè)期間投入使用，至今系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好。該零排放系統(tǒng)提高了平臺廢棄污水的有效收集和回收，強(qiáng)化了平臺管匯系統(tǒng)的運(yùn)行能力，杜絕了對周圍海域環(huán)境的污染，滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。目前平臺的零排放系統(tǒng)運(yùn)行正常，各種廢棄物收集以及外輸流程合理有效，系統(tǒng)運(yùn)行與各方工作銜接順利。該系統(tǒng)提高了平臺在特殊和重點(diǎn)海域進(jìn)行作業(yè)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)能力，也給平臺帶來更多的作業(yè)任務(wù)選擇，建議在同類型CJ46型平臺全部進(jìn)行推廣使用。