高效油田采出液预分水处理技术研究

于惠娟，刘海丽，郭长会

(中石化石油工程设计有限公司，山东东营 257026)

随着油田开发进入高含水期，更多大量油田污水需要处理及回注，给现有地面集输处理系统带来一系列问题：污水处理系统超负荷运行，影响了污水处理效率和效果；原有设施及集输管网处理能力有限，其增容改造工程量及投资巨大；大量污水无效加热和长距离往返输送，导致采出液处理能耗及运行管理维护成本增加。如需达到处理标准，需采用增加设备规模、加大药剂使用量、提高沉降温度等措施，同时将导致采出液处理成本大大增加。

采用“就地分水就地回注”技术，在计量站、接转站、井组或边缘小油田等等提前把部分污水分离出来就地回注，可有效解决以上问题。该技术可以简化工艺流程、节约投资、降低能耗和运行成本，已成为高含水油田提高经济效益的重要手段。

目前，国内外成功研究出了三相分离、旋流分离、斜管预分水、末端分相等预分水技术[1-2]。这些技术基本都能满足采出液预分水(分离游离水)的要求，但分出的污水含油量偏高，后续需采取污水处理措施进一步降低污水含油量。采用常规技术需要较长的聚结沉降时间或采取加药、加气处理措施[3]，造成处理流程长、工艺复杂、设备较多等问题。

本研究开发了适用于计量站、接转站等前端预分水的“就地分水就地回注”高效采出液预分水处理技术。该技术能解决采出液量逐步加大面临的扩建联合站困难、管网能力不足及污水往返调配等问题。该技术集成了“油水预分离+纤维聚结除油+斜板除悬浮物”三段式处理工艺，其中，纤维聚结除油技术[4]能够高效、快速地实现水中深度除油，且该技术便于与其他除油、除悬浮物技术集成于同一装置，从而实现污水快速达标处理。

2 工艺流程简介

2.1 采出液参数

井排来液温度：52～56℃；压力：0.56～0.6MPa；综合含水率：98%；悬浮物含量：100～200mg/L；聚合物含量：20.13mg/L；密度(20℃)：980.8 kg/m3；粘度(50℃)：2432mPa·s。

2.2 处理装置情况

现场处理装置采用“油水预分离+纤维聚结除油+斜板除悬浮物”三段式处理工艺，集成了沉降、表面聚结、纤维聚结、斜板除悬浮物等技术。装置共包含四个橇块，分别是油水预分离橇、纤维聚结除油橇、污水处理橇和缓冲罐橇。装置占地面积12m×9m，最大处理量为1000m3/d。

2.3 工艺流程

工艺流程如下：计量站井排来液(0.56MPa，52℃)首先进入装置的油水预分离器，经沉降处理后，含水油及气相从油水预分离器顶部出口返回至集油管线，污水从油水预分离器底部出口流出进入纤维聚结除油器，油水预分离器采用射频导纳界面仪控制污水管路电动调节阀出水流量，维持液位稳定。纤维聚结除油器采用纤维强化破乳除油技术，内填充亲油及疏油纤维，通过碰撞、粘附及释放等过程实现油滴的聚并及分离，达到深度油水分离的效果，可根据现场需要进行两级除油器串联处理。纤维聚结除油器顶部出油进入缓冲罐，底部出水进入斜板除悬器。斜板除悬器处理后的污水及顶部收油均排入缓冲罐内。通过磁翻板液位计进行离心泵的变频调节以维持缓冲罐液位稳定，缓冲罐内液体经泵增压后返回至集油管线。

装置设置四个主要取样口，依次是井排来液取样口、油水预分离器污水取样口、纤维聚结除油器污水取样口、斜板除悬器污水取样口。主要考察采出液经处理后的水中含油及悬浮物含量指标。

图1 现场工艺流程图

3 现场应用试验结果

3.1 试验情况

现场应用试验旨在考察该高效采出液油水处理一体化技术及装置的处理效果，验证技术的长周期性及波动抗性，用以指导“就地分水就地回注”技术的工业化放大开发，为进一步现场应用提供技术依据。

试验重点考察该技术在不同处理条件下的污水处理效果，技术指标是水中油及悬浮物的含量情况。

试验1：在不添加预分水剂，采用一级纤维聚结除油器的条件下，装置出口水中含油为100mg/L以下，悬浮物为40mg/L以下。纤维聚结除油器除油率可达85%以上。结果如表1所示。

表1 实验结果

试验2：在不添加预分水剂，采用两级纤维聚结除油串联处理的条件下，装置能将水中含油降低至30mg/L以下，悬浮物降低至20mg/L以下。结果如表2所示。

表2 实验结果

试验3：在井排来液进口添加预分水剂(添加量为10ppm)，采用一级纤维聚结除油器的条件下，装置能将水中含油降低至30mg/L以下，悬浮物降低至30mg/L以下。结果如表3所示。

表3 实验结果

表3(续)

试验4：在井排来液进口添加预分水剂(添加量为20ppm)，采用一级纤维聚结除油器的条件下，装置能将水中含油降低至15mg/L以下，悬浮物降低至15mg/L以下。结果如表4所示。

表4 实验结果

试验5：在井排来液进口添加预分水剂(添加量为10ppm)，采用两级纤维聚结除油器串联，不使用污水除悬器时，装置能将水中含油降低至10mg/L以下，悬浮物降低至10mg/L以下。结果如表5所示。

表5 实验结果

3.2 试验小结

通过试验验证，本高效油田采出液预分水处理装置具有良好的运行稳定性及抗波动性。不加预分水剂，采用两级纤维聚结处理，能将水中含油降低至30mg/L以下，悬浮物降至20mg/L；加10ppm预分水剂，采用一级纤维聚结处理，能将水中含油降低至30mg/L以下,悬浮物降至30mg/L；加10ppm预分水剂，采用两级纤维聚结处理，不使用污水除悬器时，能将水中含油降低至10mg/L以下,悬浮物降至10mg/L以下。整套装置无需添加净水药剂，不产生化学污泥。纤维聚结除油效率高，停留5至8min，除油率即可达85%以上，大幅减小了除油设备占地尺寸，且纤维聚结除油器在除油的同时具有较好的除悬作用。经过测算，该装置水处理费用较低，不计回注电耗，处理运行费用约为0.35元/m3水。

4 结论及建议

本研究开发的高效油田采出液预分水技术处理效果稳定，具有良好的抗波动性，自控程度高，可实现无人值守，适用于计量站、接转站、井组或边缘小油田井排来液的就地分水回注。如含油指标需要降低10mg/L以下，可以采用“少量预分水剂+两级纤维聚结处理”或者加大破乳剂用量，此时，斜板除悬技术在后端的除悬作用较小，可在后续应用中取消斜板罐；如悬浮物指标需进一步降低，可在后端流程增设精细过滤装置。处理流程密闭的条件下，无需增设提升泵，可利用余压将处理后的水输送至注水站水罐，分出低含水原油也可以直接回到原集输管网。