气浮选器水相含油量高的解决方法探析

廖维平

(中海石油(中国)有限公司天津分公司辽东作业公司 天津300452)

1 现存问题

某油田二级气浮选器A/B 罐长期以来水相出口含油比一级气浮选器的含油高，尤其是二级气浮选器B 罐的水相出口含油甚至比一级气浮选器A 高3～4 倍。二级气浮选器A/B 罐不但没有发挥其应有的处理作用，反而将经上一级处理后的生产水在一定程度上污染了。

长期以来某油田注水含油指标未超过ODP 规定的30 mg/mL，大部分时间注水含油指标均在20～25 mg/mL 之间，所以二级气浮选器存在的问题并没有那么突出与紧迫。然而作为处于注水开发中后期的油田，注水效果将直接影响到油田能否实现“稳油控水”这一终极目标，只有达到稳油控水目标才能最大程度上提升油田最终采收率，实现投资利益最大化。因此解决二期气浮选器存在的问题，提升注水水质的意义重大(图1、图2)。

图2 气浮B系列水相出口含油对比Fig.2 Comparison of oil content at outlet of water phase of B-series gas flotation

2 原因分析

二级气浮选器处理后的生产污水含油比一级气浮选器高，说明其内部存在污染源导致其水相出口含油不降反升，而不久前二级气浮选器才完成清罐作业，这个污染源在短短半个月内再次形成。经过分析并结合工作原理，该问题的根本原因应该是其收油过程存在问题，罐内不收油或收油不彻底造成污油在罐内大量积聚，不管上游水质如何，均会被不同程度地污染，造成含油上升。

在验证前，介绍下二级气浮选器的收油原理和收油结构。其内部分为4 个浮选区，一个缓冲区，一个水相区以及油相区。浮选区收油依靠一横三竖连接在一起的收油槽，缓冲区及水相区收油依靠一个收油喇叭口。经过气泡携带至水面的污油在罐内整体液位达到收油高度后即可进入收油槽，经收油喇叭口并最终进入油室(图3)。

据图4 所知，4 个浮选区被收油槽分隔成了8 个单独的收油区块，每个收油区块的边缘均有螺丝固定的可调节的收油锯齿挡板，但原设计只能在停运的情况下进罐调节。而缓冲区和水相区的收油喇叭口可以利用专用的拨叉在打开人孔后实现在线调节收油高度。

图3 二级气浮选器内部结构俯视图Fig.3 Top view of internal structure of secondary gas floatator

图4 二级气浮选器内部结构侧视图Fig.4 Side view of internal structure of secondary gas floatator

3 现场验证

打开二级气浮选器A 顶部2 个24 in(609.6 mm)人孔及10 in(254 mm)人孔进行开盖检查发现：由于人孔大小及位置限制，8 个收油区块可观察到收油情况的有6 个，浮选区4 中的两个收油区块无法看到。6 个可观察到的收油区块中就浮选区1 中两个收油区块及浮选区2 中一个收油区块在收油(图5)，两个收油喇叭口只有缓冲区收油喇叭口在收油。其余未收油的浮选区收油区块及水相区表面均有厚度不一的油层(图6)。

图5 浮选区1，2收油情况Fig.5 Oil collection in flotation zones 1 and 2

图6 水相区收油情况Fig.6 Oil collection in water phase zone

同时还发现，浮选区1 正在收油的区块之所以能够收油是因为罐体进水口位于浮选区1 下方，大量进水使污水不断往上涌，即使浮选区1 收油区块挡板高度与其余浮选区收油区块挡板高度一致，也会造成浮选区1 收油区块先于其他收油区块更快达到收油状态，当其他收油区块开始收油时浮选区1 收油区块已经开始有大量清水流进收油槽。在实际操作过程中，若大量清水进入收油槽则会很快造成油相高液位而不得不将水相液位下调，此时又会造成浮选区1 之外的其他收油区块无法收到油，一段时间后无法收到油的区块就会积聚大量污油，进而污染上游来液造成其水相出口含油不降反升。

对二级气浮选器B 罐开盖检查后其现状与A 罐一致。造成二级气浮选器出口水质不降反升的根本原因就在于各收油槽不能协同收油，部分收油槽无法收油导致大量污油积聚污染上游来水(图7)。

图7 浮选区1大量清水进入收油槽Fig.7 A large amount of clean water in flotation zone 1 entering oil collecting chute

4 处理措施

由于罐体设计的原因，能够实现在线调整收油高度的只有缓冲区及水相区的收油喇叭口可以通过专用的拨叉调整其收油高度，为了在不影响正常生产的情况下提升收油效果，油田操作人员采取一些可行措施实现了对收油槽堰板高度的微调。

图8 对收油槽挡板进行调节Fig.8 Adjusting baffle of oil collecting chute

二级气浮选器A 的根本问题就在于收油槽堰板及收油喇叭口高度不一致且并未考虑到浮选区1 进水上涌对收油造成的影响。所以首先考虑将能够用工具够得着的浮选区2、3 的收油槽外侧可调挡板向下进行调整，现场利用拨叉及铜锤对挡板轻微向下击打的方式实现了堰板的下移，先后对浮选区2、3 油槽可调挡板进行下调(图8)，使其可以与浮选区1 油槽同步收油，随后通过拨叉将缓冲区及水相区喇叭口高度调整到与浮选区收油槽一样的收油高度(图9)。调整后，除浮选区1 收油槽因受罐体入口水流上涌收油挡板高度略高外，其余区域的收油高度均一致。

图9 对收油喇叭口进行调节Fig.9 Adjusting oil collecting horn

5 处理效果

如图10、图11 所示，经过调整后二级气浮选器A/B 罐水相出口含油均明显下降，且均低于一级气浮选器水相出口含油，说明二级气浮选器开始发挥其处理作用，同时下游注水缓冲罐出口的注水含油也同步下降，油田注水水质得到显著提升。

图10 气浮A系列出口含油变化曲线Fig.10 Oil content curve at outlet of A-series gas flotation

图11 气浮B系列出口含油及注水含油变化曲线Fig.11 Oil content curve at outlet of B-series gas flotation and water injection

某油田二级气浮选器收油装置经过现场调节后，其处理后的生产污水含油量显著下降，开始发挥其处理能力，油田的注水质量也得到了明显的提升。■