海上Q 油田穩(wěn)定排海水水質(zhì)研究與應(yīng)用

蔡尚峰 費(fèi)振宇 李中華 張其腹 王 鵬 王 柯

中海石油（中國）有限公司秦皇島32- 6 作業(yè)公司 天津 300457

1 緒論

海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)是海上石油與天然氣開采工業(yè)發(fā)展和海上石油資源的可持續(xù)利用的環(huán)境基礎(chǔ)[1]。在海洋平臺開采的過程中，環(huán)境保護(hù)也更應(yīng)受到相應(yīng)的重視，在海洋石油的生產(chǎn)活動中,污水處理是面臨的最大問題[2-3]。

海上Q 油田浮式生產(chǎn)儲油卸油裝置（簡稱FPSO）設(shè)計(jì)的污水處理系統(tǒng)（簡稱老水系統(tǒng)）處理量為1200m3/ h，2013 年為油田綜合調(diào)整項(xiàng)目新增一套污水處理系統(tǒng)（簡稱新水系統(tǒng)）處理量為500m3/ h。油田只有一處位于FPSO 船艉的排放點(diǎn)，處理合格后一部分用于回注，多余部分直接排海[4]。油田水系統(tǒng)處理完畢的生產(chǎn)水水質(zhì)水中含油維持在9～12mg/ L，根據(jù)《海洋石油開發(fā)工業(yè)含油污水排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4914—2008）油田排海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，一次容許最高濃度為30mg/ L，月平均濃度為20mg/ L[5]。但由于上游來液的不穩(wěn)定性和流程本身的波動性，可能造成排海水水質(zhì)水中含油接近20mg/ L，將導(dǎo)致排海超標(biāo)風(fēng)險，為此油田只有通過限液生產(chǎn)的方式降低處理量來滿足排海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。油田規(guī)定，當(dāng)排海水質(zhì)水中含油達(dá)到13～19mg/ L 之間為異常波動。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017 年12 月～2018 年5 月，油田因?yàn)榕藕Ｋ|(zhì)異常波動，總共9 次限液，損失產(chǎn)油量340m3。因此，研究排海水水質(zhì)異常波動原因，穩(wěn)定排海水水質(zhì)的方法，降低流程限液次數(shù)，具有重要的意義。

2 排海水水質(zhì)異常波動原因分析

2.1 老水系統(tǒng)處理效果分析

Q 油田FPSO 的生產(chǎn)系統(tǒng)由原油處理系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、伴生氣系統(tǒng)及藥劑系統(tǒng)組成，見圖1。

圖1 Q油田FPSO工藝流程簡圖

老水工藝艙出口水質(zhì)一般穩(wěn)定在190～220mg/ L，新水工藝艙出口水質(zhì)穩(wěn)定在130～160mg/ L，其他各級水質(zhì)都在正常范圍內(nèi)波動，排海水水質(zhì)穩(wěn)定在9～12mg/ L，見表1。

表1 新、老水系統(tǒng)各級化驗(yàn)水質(zhì)

取2017 年12 月～2018 年5 月排海水水質(zhì)出現(xiàn)異常波動各級水系統(tǒng)化驗(yàn)數(shù)值，見表2。

表2 異常波動時新、老水系統(tǒng)各級化驗(yàn)水質(zhì)

分析發(fā)現(xiàn)，排海水水質(zhì)異常波動時，老水系統(tǒng)各級水質(zhì)都出現(xiàn)異常，而新水系統(tǒng)各級水水質(zhì)都未發(fā)生變化。

2.2 老水工藝艙污染原因分析

新水工藝艙水質(zhì)優(yōu)于老水工藝艙水質(zhì)原因：（1）新水系統(tǒng)來液單一，老水系統(tǒng)來液復(fù)雜；（2）各水系統(tǒng)產(chǎn)生的浮油和開排系統(tǒng)收集的污水都是進(jìn)入老水系統(tǒng)，這部分水質(zhì)成分復(fù)雜，水中含油濃度在1000～2000mg/ L。

3 穩(wěn)定排海水水質(zhì)研究

3.1 新水工藝艙水質(zhì)穩(wěn)定原因分析

一級自由水分離器下艙水質(zhì)一直穩(wěn)定，二級熱化學(xué)分離器下艙水質(zhì)容易受到上游來液的影響，較為波動。這也解釋了只接收一級下艙水新水工藝艙T- 103 為什么從未被污染。水質(zhì)異常時流程水系統(tǒng)化驗(yàn)數(shù)據(jù)對比見表3。

3.2 新水系統(tǒng)直接排海方案設(shè)計(jì)

核桃殼濾器F- 301A- G 稱為老核桃殼濾器，F(xiàn)301H- J 稱為新核桃殼濾器。新、老核桃殼濾器出口一同進(jìn)入注水緩沖罐和排海系統(tǒng)。新老核桃殼過濾效果對比數(shù)據(jù)見表4。

從表4 分析得出，如果將新核桃殼濾器出口直接排海，不匯聚到老核桃殼濾器出口，那么排海水質(zhì)將一直穩(wěn)定在6～8mg/ L。為此，提出以下排海方案設(shè)計(jì)：

表4 新老核桃殼過濾效果對比數(shù)據(jù)

在F- 301I 罐C 閥出口頂部16 寸總管處開孔，引10寸管線至船尾排?？偣?0 寸預(yù)留口；在排?？偣?0 寸預(yù)留口閥門上游加裝PCV（通徑）壓力控制系統(tǒng)，控制F- 301H/ I/ J 背壓；這樣可以滿足新水系統(tǒng)全部排海，老濾器減少或者停止排海的目的，見圖2。

圖2 直排海改造設(shè)計(jì)方案圖

4 新水系統(tǒng)直接排海改造實(shí)際應(yīng)用與效果評價

4.1 現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用

新核桃殼濾器直接排海改造完畢，新水系統(tǒng)核桃殼濾器過濾出口直接排海，老核桃殼濾器出口生產(chǎn)水用于回注和反洗使用，改造后排海水水質(zhì)水中含油曲線見圖3。

圖3 改造后排海水水質(zhì)水中含油曲線圖

從圖3 可以看出，排海水水質(zhì)始終穩(wěn)定在7～8mg/ L，且不受老水系統(tǒng)波動影響。

4.2 效果評價

（1）改造完畢至2019 年3 月，未發(fā)生一起排海水水質(zhì)異常事件，也未停井限液，同期減少原油損失121.1m3/ a，按照同期原油價格計(jì)算，可減少效益損失

33.51 萬元。

（2） 改造前，排海水水質(zhì)水中含油平均值為10mg/ L，改造后平均值為8mg/ L，按照日平均排海量9700m3計(jì)算，一年可以減少輕烴排放7081kg。

5 結(jié)論

（1）導(dǎo)致排海水水質(zhì)異常波動的原因是由于老水工藝艙受到污染。

（2）提出將處理來液單一、處理效果穩(wěn)定的新水系統(tǒng)的水量用于排海，并分析改造的可行性和制定改造方案。

（3）投用后，排海水水質(zhì)不受老水工藝艙污染波動的影響，避免了油田限液影響產(chǎn)量；水中含油從平均10mg/ L 下降至8mg/ L，有效降低輕烴排放量。