渤海油田聚驱采出液处理设施分析对比

王佳中

(中海油天津分公司渤中作业公司 天津300452)

0 引 言

渤海 S油田、L油田和 J油田分别从 2003年、2006年和 2007年开始注聚开发试验，在技术可行、经济有效的前提下取得了明显的增油降水效果[1]。随着注聚规模扩大，油田采出液聚合物含量相应增加，其处理也遇到了较大的困难，近 10年间通过设备改造、工艺参数优化、化学药剂优选改善了采出液油水分离的效果[2-5]。上述3个油田均为半海/半陆-中心平台(CEP)/陆地终端处理厂模式，其本身油水处理流程短、生产水处理量大(5500～20000m3/d)，导致平台空间与油水处理设备需求之间的矛盾十分突出，目前新型高效的水处理工艺设备尚在试验中[6]。渤海油田现有全海-浮式生产储卸油装置(FPSO)模式油田5个，在役 FPSO6艘，其中 2艘载重量 5万吨级、3艘载重量 15万吨级、1艘载重量 30万吨级，其典型生产水处理能力分别在 5500、22000、50000m3/d范围内，1艘载重量为 5万吨级在船厂停泊，未参与注聚开发试验。本文对两种开发设施对于含聚采出液处理的适应性进行对比分析，以期能为海上油田含聚采出液处理的相关工作提供参考。

1 设施适应性对比分析

1.1 典型设施

渤海油田有半海/半陆式和全海式两种开发模式，其主要区别在于合格油的生产地点是陆地还是海上，典型设计如图 1所示。前者井口平台产液经海底管道输送至 CEP进行部分脱水处理，原油经海底管道输送至陆地终端处理厂进一步处理合格后储存，经输油管道或码头装船外输销售；后者井口平台产液经海底管道、SPM输送至FPSO进行油水处理，合格原油暂存在货油舱，经由穿梭油轮外输销售。生产水则分别在CEP/FPSO处理达标后排海或注入地层。

图1 海上油田开发典型设施总体示意图Fig.1 Overall plan sketch of offshore oilfield typical development facilities

1.2 原油处理流程

海上油田 CEP原油处理流程多为三级处理，而FPSO则在三相分离器→热处理器→电脱水器三级处理的基础上增加了原油处理工艺舱，如图 2所示。此外还有下列 2种流程以适应物性不同的采出液处理需要。

图2 CEP/FPSO原油处理流程Fig.2 Diagrams of crude oil treatment processes on CEP and FPSO

①三相分离器→热处理器→原油处理工艺舱→合格油缓冲舱→电脱水器→货油舱

②三相分离器→热处理器→电脱水器→原油处理工艺舱→合格油缓冲舱→货油舱

1.3 生产水处理流程

海上油田生产水处理流程同样多为三级处理，如图3所示。CEP第一级处理设备多为斜板除油器，而FPSO则为生产水处理工艺舱，第二级为气浮选器，第三级为核桃壳滤器/双介质滤器。

图3 CEP/FPSO生产水处理流程Fig.3 Diagrams of produced water treatment processes on CEP and FPSO

1.4 FPSO特有流程、舱室

FPSO可通过扫舱/洗舱系统将所有原油、生产水工艺处理舱、货油舱、污油水舱等舱室互通，具备为油、水处理提供更大的缓冲沉降空间的潜力，如图 4所示。

2 FPSO针对含聚采出液处理的优化调整

2.1 含聚采出液分离困难、油中含水率超标

如前所述 FPSO在油水处理流程设计中考虑了生产工况变化，具有一定的适应性，必要时还可以利用货油舱作为沉降缓冲舱容，同时污油水舱等船舶专用舱室应保持原功能。

2.2 油水处理产生大量污泥、引起设备堵塞

图4 FPSO扫舱/洗舱系统Fig.4 Diagram of FPSO tank stripping/washing system

分离器、加热器、电脱水器、加气浮选器、斜板除油器、滤器等设备应增加自动化排泥装置，并设计油泥处理专用设备和流程[7]，以降低油水处理设备负荷，保持系统稳定运行并达到处理要求。

2.3 生产水中含油超标、悬浮物增多

目前陆地油田采用的物理重力沉降、过滤处理工艺处理含聚生产水可以达到注水或排放标准[8]，由于海上平台空间有限，这种工艺尤其不适于海上 CEP模式开发油田。FPSO货油舱可改造或调整为类似陆地油田水处理第一级调储罐的设备，稳定后续水处理工况[9]。本质上生产水中悬浮物处理难度的增加是由聚合物的残留引起的，降解生产水中的聚合物是关键环节，为此建议FPSO和中心处理平台水处理流程前增加一级聚合物降解设备。目前新的降解工艺大多还在中、小处理量试验中，一般需要至少 15～30min的处理时间[10-12]，假设生产水处理量为 20000m3/d，据此推测其净容积至少 210～420m3，对于 FPSO新工艺设备可与水处理工艺舱合为一体，或改造已有货油舱室，或扩展生产模块前置为到水处理流程的第一级处理设备，如图5所示。

图5 FPSO现有生产水处理系统改造新增聚合物降解装置流程简图Fig.5 Diagram of FPSO produced water treatment system modification/new depolymerization unit

3 结 论

①新型高效水处理工艺设备在海上油田规模应用前，FPSO较 CEP有生产流程适应性强、设备设施改造空间大的优势，在研究先进处理工艺的同时，进行 FPSO开发油田注聚开发方面的试验研究是现实可行的技术措施。通过FPSO流程调整和设备改造可胜任中小规模油田的注聚试验和开发，其可移动性使其具备为多个油田服务的潜质。

②对于新建 FPSO，在流程设计中根据最新研究成果优化生产模块油水处理设备选型、布置，合理规划原油、生产水处理工艺舱舱容，预选货油舱并预留工艺设备接口，强化扫舱、洗舱系统，以满足含聚采出液物性变化引起的油水分离工艺需求。

③设计移动式专业水处理装置，成立专业化水处理部门或公司，改善油田注聚开发技术经济指标。