惠州19-2油田水力旋流器调试实践

程 博，代 文

中海石油有限公司深圳分公司惠州油田 （广东 深圳 518000）

为了保护海洋生态环境，国家严格控制海洋石油勘探开发过程中排放生产水的含油浓度，为了能更好地可持续发展，杜绝溢油事故的发生，保护珍贵的海洋环境[1-2]，目前海上油田一般配备高效的生产水处理系统。

水力旋流器又称旋液分离器,是一种分离非均匀相混合物的多相分离设备,其结构通常是圆筒和圆锥的组合体[3]。当油水混合液以一定的速度进入旋流管，遇到旋流管管壁后被迫作回转运动。油水混合液中的水比重大，所受的离心力也大，并在压力作用下，沿管壁螺旋向水出口方向运动，细而小的油滴则因所受的离心力小，未靠近管壁即随混合液做回转运动。在后续进液的推动下，混合液继续向旋流管水出口方向运动并做回转运动，于是水继续向周边浓集，而油滴则停留在中心区域，形成分层排列。随着混合液从旋流管的柱体部分流向锥体部分，流动断面越来越小，在外层混合液断面收缩压迫之下，含有大量细小油滴的内层液体不得不改表方向，转而向油出口方向运动，形成内旋流，自油出口排出，而水则继续沿器壁螺旋向水出口方向运动，形成外旋流，最终由水出口排出，完成油水混合液的分离。

1 现场工艺描述

中海石油深圳分公司惠州19-2平台现有的水力旋流器192-HC-3801最大处理量为8 590.9m3/d，不能满足油田后期14 318.2m3/d的生产水处理量需求，因此需要加装一台水力旋流器192-HC-3802和现有的水力旋流器并联运行来满足目前生产水处理量，保证生产水的达标排放。为确保新装水力旋流器能够和原水力旋流器一样高效运行，需要经过安装调试与现场检测等工作。结合现场工况，优选出适合现场工况的调试方案。如图1所示，三相分离器192-V-2001水出口生产水以一定的速度进入水力旋流器进行除油达标，再经过撇油罐192-V-3801沉降后达标送入沉箱192-S-4701排海。水力旋流器油出口高含油污水则进入闭排罐192-V-3501回收处理。

图1 南海惠州19-2油田工艺总图

2 水力旋流器的调试方法

1）现场检查机械、仪表及系统工艺流程的正确与完好。

2）充水试压，调试前对设备进行试压，用水加压到572kPa（1.1倍工作压力），稳压2h无压降，确保各连接处无渗漏后进行下一步工作。

3）管线清扫，确保管线内无焊渣等异物堵塞椎管。

4）电仪设备和中控通信预调试，保证阀门开度和仪表显示无误。

5）打开水力旋流器入口阀门，通过控制出口阀门LV-2004开度来调节生产水处理量。

6）在生产水处理系统正常运行情况下，测试系列流量与差压比下的水力旋流器的运行性能参数，测验水力旋流器进水、出水及撇油罐出水排海含油量（OIW），统计除油率变化趋势，找到适合目前工况最佳效果时的设定点[4]。

7）数据记录。水力旋流器HC-3802调试数据见表1～表4，分别摘取压差比设定值为1.7～2.0时测试水力旋流器工作效果。

表 1～表 4中， 差压比 R=（P入-P油）/(P入-P水)，即水力旋流器油相压降与水相压降的比值 （注：P入为入口压力，P油为油出口压力，P水为水出口压力）。通过中控DCS设定R值，取样化验不同R值下的水中含油。

3 数据分析、处理与结论

3.1 数据分析与处理

根据表1至表4的数据，做出不同R值下的平均除油效率-处理量曲线（图2），通过曲线分析确定最佳除油效率对应的R值。

3.2 数据分析与结论

1）在R值一定时，随着处理量的增加，除油效率升高，除油效果越好。

2）处理量一定时，R值越大，除油效率越高，除油效果越好。但是由于新水力旋流器HC-3802设计处理量限制，当R=2.0时，油相出口调节阀PDV-3803开度已达78%，为了保证一定的安全余量，R值不应过高。

表1 HZ19-2水力旋流器HC-3802调试数据(差压比设定值：R=1.7)

表2 HZ19-2水力旋流器HC-3802调试数据(差压比设定值：R=1.8)

表3 水力旋流器HC-3802调试数据(差压比设定值：R=1.9)

表4 水力旋流器HC-3802调试数据(差压比设定值：R=2.0)

图2 不同R值下的平均除油效率-处理量曲线

3）新水力旋流器HC-3802设计最大处理量为10 205m3/d，目前平台总生产水量14 318m3/d，因此需2台并联运行来满足处理量要求。在并联运行的条件下，为保证2台水力旋流器都能够达到最佳处理效果和最高的除油效率，需要优化分配2台水力旋流器的处理量。通过测试不同流量分配下的生产水除油效率，确定HC-3802处理量为53%、HC-3801处理量为47%[5]。

通过本次调试，新水力旋流器HC-3802并入HZ19-2生产水处理系统后，运行稳定且除油率基本稳定在85%以上。从处理效果来看，HC-3802出水含油测得值OIW在16～26mg/L之间，排海OIW在18～24mg/L之间，小于三级海域单次排放不超过45mg/L的标准[5]，实现了生产水处理系统的安全可靠运行及处理水达标排海。

[1]刘晓敏,檀润华,蒋明虎,等.水力旋流器结构形式及参数关系研究[J].机械设计,2005,22（2）：26-28

[2]代文,卫建魁.浅谈海上油田应对海洋污染的措施[J].石油工业技术监督,2013,29（4）：58-60.

[3]曹雨平,姜临田.水力旋流器的研究现状和发展趋势[J].工业水处理,2015,35（2）：25-28.

[4]王尊策.复合式水力旋流器的结构及特性研究[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学,2003.

[5]GB4914-2008海洋石油勘探开发污染物排放浓度极限[S].