海洋石油平台高效含油污水处理新工艺及配套技术研究

　　[摘 要]海洋石油平台在钻采和生产过程中会产生大量的含油污水，含油污水中除了含有石油类和固体悬浮颗粒外，还含有可溶性盐类、重金属、硫化氢、一些用来改变采出水性质的化学添加剂、以及注入地层的酸类、除氧剂、润滑剂、杀菌剂、防垢剂等。当前生态环境日益恶化，含油污水处理是否合格直接影响海洋生态环境安全。本文首先对含油污水进行概述，综述了常用的含油污水处理方法，并开发出污水处理新工艺。通过使用CFD方法和试验研究，仿真研究和优化了水力旋流器结构，设计出合理高效的水力旋流分离器，为污水处理提供有效参考。
　　[关键词]海洋石油平台 含油污水 水力旋流器 污水处理
　　中图分类号：S653 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）24-0041-01
　　1 含油污水概述
　　1.1 含油污水的来源
　　主要来源于以下几个工作环节：
　　（1）在钻井过程中会产生大量的钻井废水；（2）在油田开发中后期，原油的含水率较高，因此会产生大量的油田采出水；（3）于其工艺复杂、施工类型多，也会产生大量的作业废水、洗井废水、废酸液、废压裂液等。
　　1.2 含油污水的特点
　　总体看来具有以下特点：
　　（1）富含有机物，化学需氧量高；（2）高矿化度加速了腐蚀速度，同时也给废水生化处理造成困难；（3）含油量高，远大于各种出路所要求的水质标准；（4）含大量微生物，细菌大量繁殖不仅腐蚀管线，而且还造成地层严重堵塞；（5）含有大量生垢离子，采出水中含有HCO3-，Ca2+，Mg2+，Ba2+，Cr2+等生成垢的离子；（6）悬浮物含量高，颗粒细小，容易造成地层堵塞。另外，部分油田采出水还含有S2-。
　　1.3 含油污水的去向
　　含油污水的去向有两个，回注地层和排海。采油过程中一方面要注入大量的水，另一方面又产生大量的含油污水，最理想的情况是将采出的所有采油污水全部回注到地层，达到注水和采油之间的平衡，但在实际中很难达到这样的注采平衡。而用于有效回注的污水，必须经过处理到一定程度才可用于回注。用于无效回注的污水一般只需经过简单的除油处理即可。对于无法回注的采油污水，海上油田一般采取处理后排海，用于无效回注和排放的含油污水的量相对较少[1]。
　　2 含油污水常用处理方式
　　目前，国内外常用的含油污水处理技术可大致分为三类：物理处理技术、化学处理技术和物理化学处理技术。物理处理技术有重力分离技术、聚结分离技术、过滤技术、水力旋流技术、膜分离技术和吸附分离技术；化学处理技术主要是添加化学药剂处理含油污水如混凝剂、浮选剂、三防药剂、水质改性技术等；物理化学处理技术是气浮分离技术，如加压溶气气浮、叶轮气浮、喷射浮选、曝气浮选和电气浮选等[2]，各类含油污水处理技术的简要对比见表1。
　　3 高效含油污水处理新工艺及配套技术研究
　　3.1 研究内容
　　以水力旋流器为污水处理的主体，通过数值计算软件仿真模拟、实验研究改进优选水力旋流器的结构，设计出合理高效的水力旋流器。并通过选择其他不同的污水处理方法与其并用，设计出高效的含油污水处理工艺及配套技术，在现场应用中能扬长避短，发挥更好的应用效果。
　　3.2 研究方法
　　（1）利用CFD方法和试验研究对水力旋流器结构进行仿真研究及优化，设计出合理高效的水力旋流分离器。（2）将CFD方法应用于不同采出液的处理及新型结构的优化设计，并将计算值与试验值对比分析。（3）在含油污水处理新工艺的研究中，采用其他除油设备的不同组合方式，形成以水力旋流器为主体的不同配套工艺。（4）通过现场试验，结合不同配套技术工艺的经济效益分析，最终确定出在现场推广应用的经济高效的水力旋流配套污水处理工艺。
　　3.3 创新点
　　国内油田在污水处理方面普遍从采用重力沉降设备（如游离水脱除器等），这类设备在实际应用中普遍存在处理效率低的问题。水力旋流技术是利用不同密度、不相溶的两相在水力旋流器中高速旋转时产生的离心力的差异而达到油水分离的目的。利用水力旋流器自身的优势，同时通过采用其他污水处理设备形成配套工艺，形成高效的水力旋流器配套污水处理新工艺[3]。
　　3.4 技术难点
　　由于旋流分离器内流体的流动产生一定的剪切作用，如果参数设计不当，容易将液滴（油滴或水滴）打碎乳化而恶化分离过程；通用性较差。处理不同物性的物料往往需要不同结构尺寸的旋流分离器，各旋流分离器往往不能互换使用；对于重质稠油，由于其重度大，油水密度差较小，油水分离困难；水力旋流器的入口流速难控制，流速过高或过低，分离效果均不好。
　　3.5 實用价值、市场前景及经济和社会效益
　　水力旋流技术被认为是一种高效节能型分离技术，它具有如下优点：
　　（1）结构简单，要求的配套设备少；（2）成本低，占用空间小（只有平流式隔油池的4%左右），重量轻，维护费用低，能耗低（不到碟片式离心机的10%），无须任何帮助分离的介质；（3）安装灵活方便。旋流分离器可以任何角度安装；（4）工作连续可靠，操作维护方便，一旦设计、调定好，就可自动、稳定地工作；（5）效率高；（6）生产及调节范围宽，并联可增加生产能力，串联可改进分离效果。操作温度及压力不受限制（仅决定于旋流分离器的结构材料）。
　　4 结语
　　水力旋流器配套污水处理新工艺既可在海洋石油平台原油污水改造过程中，使用水力旋流器及其配套设备替换原有的污水处理设备，完成污水处理；由于其设备具有撬装性和可移动性的特点，还可以在新建平台中实现污水就地注水或排海，从而降低运行费用和设备投资，提高处理效率。旋流设备本身具有体积小、操作简单、设备运移方便等特点，因此在油田实际应用中具有广泛的推广价值。优选设计的旋流技术配套处理工艺方案的实施，必将在油田产生巨大的经济效益，为油田实现可持续发展和对环境保护具有非常重要的、深远的显示意义。
　　参考文献
　　[1] 魏平方，邓皓，邹斌.含油污水处理技术与发展趋势[J].油气田环境保护，2000，10（1）：34.
　　[2] 图影，徐颖.油田含油污水处理技术及发展趋势[J].能源与环境，2009（35）：97.
　　[3] 杜维君.过滤与分离技术在油田含油污水处理中的应用现状与发展趋势[J].河南科技，2013，NO.06：185.
　　作者简介
　　周环宇（1989-），男，硕士学位；工程师，主要从事海洋石油工程机械装备设计和研究工作。

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