蓬莱油田CEPB平台斜板除油器流程改造及运行效果

李忠亮

(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300452)

0 引言

蓬莱油田CEPB平台是渤海海域最大的生产污水处理平台，其污水处理量最高可达12.96万m3/d。其与已建CPC平台通过栈桥相连，负责接收4座井口平台来液进行油水分离，分离出的生产污水为矿区提供注水；同时还接收“海洋石油117”FPSO的注水进行再处理，之后并入矿区总注水管网。

如图1所示，作为是蓬莱油田矿区注水终端，CEPB生产污水分为典型三段式流程[1-3]，从上游至下游依次设有4台斜板除油器、4台溶气式浮选机、32台核桃壳过滤器，最终将生产污水含油量从1000×10-6下降至30×10-6，固体悬浮物含量从300 mg/L下降至10 mg/L。第一级设备斜板除油器，接收自生产分离器来的生产水，主要去除生产水中颗粒直径较大的分散油、浮油；第二级设备溶气式浮选机，通过微气泡去除产出污水中乳化油和固体颗粒；第三级核桃壳滤器，通过滤料的吸附作用去除乳化油和悬浮固体颗粒[1]。

图1 CEPB平台生产水处理流程图

因油田采出原油含有高浓度硫化氢，实际生产中，斜板除油器内的硫化氢浓度可达1800×10-6，而设备底部排污管线设计为开放式对地漏排放。高浓度硫化氢气体的流体排放作业对人员安全造成极大风险。为减小排放带来的安全隐患，在平台投产之初尽量减少了斜板设备的底部排污次数[2]。

随着设备运行时间的增加，生产污水中污泥进入斜板除油器，在设备底部沉降，偶尔出现处理水质不达标的情况，污泥及杂质的积累造成斜板除油器出口水中含油高达150 mg/L，给下游核桃壳滤器造成较大负担。除增加核桃壳手动反洗工作量外，容易造成滤料污染，影响生产水处理系统整体水质，如何安全合理地定期对斜板除油器进行排污成为需要解决的实际问题。

1 流程改造

在生产污水中，一般90%左右的油是以粒径大于100 μm的浮油和10～100 μm的分散油形式存在，另外10%主要是0.1～10 μm的乳化油，小于0.1 μm的溶解油含量很低。斜板除油器主要除理的就是浮油与部分分散油。

斜板除油器应用“浅池原理”：当生产污水进入斜管区后，密度小的粒子将浮到水面；上升较慢的粒子在波纹斜板中分离，粒子接触到波纹斜板撞击改变流向和流速，在浮力的作用下，在液面上部聚集最终进入内部油室，而处理后的生产污水通过水相出口进入下一级处理设备[3]。生产污水中同样含有分散体的矿物杂质与大密度大比重的污油污泥。这些分散固体会沉降至罐底并逐渐累积。按照粒级可分为：(1)泥质：粒径＜10 μm；(2)粉质：粒径10～100 μm；(3)砂质：粒径＞100 μm。在斜板除油器运行过程中，罐底固体杂质和油泥的不断累积会使水相出口的水中含油(OIW)与固悬物含量(TSS)值升高，影响油田注水的整体质量。为保证人员操作安全和注水水质稳定达标，斜板除油器底部污油不仅应固定、按时排放，同时还要有良好、合理的排放方法。斜板除油器设备在设计上没有考虑到含硫化氢流体的排放隐患，开式排泥流程显然难以适用于高含硫化氢的工况，导致操作人员无法定期、安全地进行设备底部排污。

进行了现场实际考察和流程分析后，决定对设备进行排污管线改造。如图2所示，将斜板除油器底部对空排放口通过50.8 mm软管连接至设备的油相出口管线上；管线为闭式排放，将底部污泥排放到污油罐；采用高压软管连接，可以实现四台斜板除油器的定期排泥工作。该改进措施用最少的改动创造出最大的效益，利用现有预留口，不需要热工作业，最大程度地降低了风险；管线可灵活拆卸，可进行有针对性地排污[4]。

图2 新增闭式排放管线流程图

2 效果对比

斜板除油器改造简图如图3所示。

图3 斜板除油器改造简图

原有收油管线按照列宾宗公式计算，其过流量如下：

式中：Q为收油管线过流量；H为斜板除油器收油出口距离污油罐的高度(17 m)；L为斜板除油器收油出口到污油罐入口距离(30 m)；d为收油管线的管径(76.2 mm)；ν为流体运动黏度[5]。

计算可得到该收油管线过流量约为70 m3/h，完全可以满足斜板除油器每次排出污泥的流量。同时，通过对油槽液位的控制以及油相出口液位调节阀的开关，可以将收油与排泥分开进行，不会造成流程上相互窜液的问题。

流程改造后，通过现场试验对斜板除油器A、斜板除油器B改造前后的水质进行对比，数据见表1。以表1斜板除油器B水中含油量的对比分析可以看出：3月12—14日，斜板除油器B未排污前，出口水中含油平均值182 mg/L；3月20日对流程改造，每日4次排污，经过三周的在线处理效果跟踪，水中含油量平均值105 mg/L，水中含油量大幅下降，下降幅度42.3%。生产水缓冲罐，出口水中含油量3月12—14日平均值为73 mg/L，排污后水中含油量为54 mg/L，下降26%。通过以上数据可以判定，斜板除油器排污效果显著，水质得到大幅改善[6]。

表1 斜板除油器水中含油跟踪

3 结语

(1)斜板除油器排污管线的改造充分利用了现有流程，将底部排污由开式排放改为闭式排放，用最小的改动获得了较大的成效，提高了斜板除油器出口水质，同时为安全、连续地排污提供了可靠的流程保证。

(2)本次作业可自主完成，减少了成本投入，实现了提质增效。

(3)根据改造前后的数据对比，效果可观，为今后新平台的投产和设计或旧平台改造提供了思路。建议在海油系统中其他平台，尤其是高含硫化氢油田进行推广使用。