集输污水处理工艺改进与优化对策探讨

刘鑫

摘要：近年来随着勘探开发的不断深入，油田原有的集输工艺已不能满足现实生产的需要，暴露出各种各样的问题，如关键容器装置没有旁通流程，三相分离器伴热盘管结垢严重，影响加热效果，污水管线穿孔频繁以及原油储罐呼吸损耗大等，这些问题严重影响了油田的开发生产。本文经过不断改进和完善污水处理技术，优化装置操作，解决了污水管线穿孔频繁问题，确保了原油脱水合格，油田集输系统工艺水平有了很大提高，解决了油田的开采过程中出现的多种问题，取得了很好实际效果。

关键词：集输工艺;污水处理技术;呼吸损耗;二级过滤;污水水质

油田属于低孔低渗透轻质油藏，原油集输处理系统经过多年运行，已出现各种问题，例如来油阀组以及高低压除油器没有超越流程;三相分离器盘管结垢、腐蚀严重，处理效果不好;原油储罐呼吸损耗大;污水管线穿孔频繁、水质难以保证等问题。通过现场调查分析，采取完善工艺，采用强磁阻垢器以及复合材料管线，改进污水处理技术，优化装置操作等技术措施，确保了原油脱水合格;处理后的污水水质达到A3标准，油气损耗大幅降低，解决了污水管线穿孔频繁问题，同时确保了生产系统安全平稳运行。

1 原油处理工艺

1.1原油处理工艺存在问题与分析

（1）来油阀组经多年运行，穿孔频繁，但由于设计时没有超越流程，无法更换管线进行根治。生产中通过打卡子进行暂时处理;高、低压除油器同样没有超越流程，出现问题时，只能将天然气通过放空管线点燃烧掉，这样不仅浪费资源，同时也给集输系统的生产埋下了安全隐患。

（2）三相分离器加热盘管结垢严重，加热效果差，造成破乳剂脱水效果不理想，使得脱出的水含油700mg/L，油含水率为1.5%。为此，三相分离器盘管清垢维修频繁，且工作量大、成本高。加熱盘管结垢严重是因为油田采出水矿化度高，其主要成分为钙、镁等金属离子。通过化学分析，盘管结垢属碳酸盐类，且温度越高结垢越严重，所以加热盘管是三相分离器结垢最严重的位置。这影响了加热效果，温度达不到破乳剂的要求，造成三相分离器脱水效果不理想。

（3）原油稳定装置空冷器时常发生管束冻裂现象。其原因主要是脱水后的原油含水高，经过浮头换热器加热到125℃后，其所含水份以水蒸汽的形态随稳定塔气相进入空冷器，经与大气换热温度降到30.℃左右时，水蒸气会慢慢冷凝成液态水，聚集到管束底部。而空气是自下而上通过空冷器的，所以空冷器底部管束温度最低，当冬季温度降到零下10℃以下时，管束中的液态水就会慢慢结冰，造成管束冻堵直至破裂。

1.2原油处理工艺改进与完善

（1）在来油阀组以及高、低压除油器上增加超越流程。

（2）采用强磁除垢器解决三相分离器盘管结垢问题。其工作原理为：常态下的水由数十个水分子缔结在一起，彼此之间靠氢键链接，形成分子团。当以一定的流速垂直通过非均匀磁场后，在洛伦磁力作用下，大分子的水被强磁场切割成小分子水，且水分子发生形变并获得一定的能量，从而发生一系列物理和化学变化。小分子水团强烈吸引并包围易在水中与酸根离子结成针状结晶硬垢的Ca2+、Mg2+，使他们无法靠近受热的管壁或容器壁。同时经过磁化的钙、镁等离子结晶体也有改变，磁场促使水中带电粒子运动并发生变化，粘附力被破坏，呈松散晶体状流体沉淀物，并通过排污管排出系统，从而达到除垢的效果。

（3）从降低原油含水率及操作两方面解决空冷器冻堵问题。首先，通过增加强磁阻垢器以及破乳剂加量的调整，提高三相分离器脱水效果，使原油含水率达到0.2%;其次，在底部增加一个分离包，增强原油缓冲罐沉降分离作用，并人工定时放水。这样进入原油稳定装置的原油含水率就会降低到0.14%，从而从源头上解决空冷器冻堵问题。

2 污水处理工艺

油田采用压力密闭除油和二级过滤的污水处理工艺技术。含油污水经1000m³和500m³沉降罐沉降后，进入压力除油器，经除油后进入一级核桃壳过滤罐过滤，再经过二级纤维球过滤罐过滤后，进入具有隔氧装置的净化水罐，经过注水泵注入地层。该套处理装置日处理污水100m³，实际日均处理污水850.m³，处理水质的要求是：悬浮固体含量小于3mg/L，粒径中值小于2μm，含油量小于8.0mg/L。随着开采年限的增加和油井各种措施的作业逐渐增多，采出液的一些特性也发生变化，尤其是采出液的pH值变化较大。

2.1污水处理工艺存在问题及分析

（1）工艺管线穿孔频繁，关键容器腐蚀严重。污水管线几乎天天穿孔，过滤罐检修发现罐壁腐蚀严重，最深达5mm，为罐壁厚度的50.%。经检测分析，站外来液的pH值为6.5，由此判断管线腐蚀穿孔的主要原因是酸腐蚀。

（2）过滤罐堵塞严重。通过现场分析，过滤罐堵塞主要是系统中固体悬浮物超标以及滤罐运行压力不当。当污水中大量固体悬浮物被滤料过滤后，滞留在滤罐内，当滤罐反洗不及时或不彻底就会造成滤罐过滤不畅、堵塞。滤罐设计运行压差为0.20MPa，而实际运行压差达到0.35MPa，远远超出设计运行压差，滤罐长时间超压差运行，将滤料挤压得非常结实，严重时还会造成筛管破裂。引起滤罐超压运行的原因除了滤料板结外，压力除油器液位控制不当也是另一重要因素。该液位采用PID变频控制技术，当压力除油器液位超过设定值时，PID控制回路就会逐渐增大泵转速，泵最大排量为150m³/h，远远大于滤罐80m³/h的处理能力。

（3）经过处理后的污水进入净化水罐后，水质会慢慢变差，主要是悬浮物固体含量大于10mg/L。经分析认为主要是污水在净化罐内曝氧以及高压注水回流将罐底沉降物搅起造成的。

2.2污水外理工艺改进与完善

（1）为减小酸腐蚀对系统管线设备的危害，在脱水系统三相分离器污水出口管线上增加pH检测仪，时刻监测污水pH值，并将检测数据传到主控室，当污水pH值发生变化时（差值超过0.2），系统会及时报警并提示操作人员调整烧碱的加药量，从而保证污水pH值处于合理的范围。（2）为解决滤罐堵塞问题，一是增加了1000m³的沉降罐并与原有的500m³沉降罐组成两级沉降流程，使得大量固体悬浮物得到很好的沉降分离，从而大大减少滤罐入口的固体悬浮物含量，降低了滤罐堵塞程度，延长了使用时间。二是根据压力除油器液位控制要求以及滤罐运行压力要求，采取限幅串级控制回路以及差压报警技术。即以压力除油器液位为主控制参数构成主PID控制回路，以滤罐流量为副控制参数构成副PID控制回路，将主控制回路的输出作为副控制回路的设定值，从而构成串级PID控制回路。

3 应用效果

经过不断改进和完善，某油田集输系统工艺水平有了很大提高，解决了油田的开采过程中出现的多种问题，取得了很好实际效果，为油田的下一步开发打下了良好基础。

（1）三相分离器盘管维修周期由2个月延长至10个月，脱水效果明显改善，处理后的原油含水率降为0.2%，水中含油降到80mg/L。

（2）污水管线穿孔问题得到彻底解决，维修成本大幅下降。

（3）污水水质达到A3级标准，其中悬浮固体含量小于3mg/L，粒径中值小于1μm，含油量小于50mg/L。