海洋石油平臺高效含油污水處理新工藝及配套技術研究

　　[摘 要]海洋石油平臺在鉆采和生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的含油污水，含油污水中除了含有石油類和固體懸浮顆粒外，還含有可溶性鹽類、重金屬、硫化氫、一些用來改變采出水性質(zhì)的化學添加劑、以及注入地層的酸類、除氧劑、潤滑劑、殺菌劑、防垢劑等。當前生態(tài)環(huán)境日益惡化，含油污水處理是否合格直接影響海洋生態(tài)環(huán)境安全。本文首先對含油污水進行概述，綜述了常用的含油污水處理方法，并開發(fā)出污水處理新工藝。通過使用CFD方法和試驗研究，仿真研究和優(yōu)化了水力旋流器結構，設計出合理高效的水力旋流分離器，為污水處理提供有效參考。
　　[關鍵詞]海洋石油平臺 含油污水 水力旋流器 污水處理
　　中圖分類號：S653 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0041-01
　　1 含油污水概述
　　1.1 含油污水的來源
　　主要來源于以下幾個工作環(huán)節(jié)：
　　（1）在鉆井過程中會產(chǎn)生大量的鉆井廢水；（2）在油田開發(fā)中后期，原油的含水率較高，因此會產(chǎn)生大量的油田采出水；（3）于其工藝復雜、施工類型多，也會產(chǎn)生大量的作業(yè)廢水、洗井廢水、廢酸液、廢壓裂液等。
　　1.2 含油污水的特點
　　總體看來具有以下特點：
　�。�1）富含有機物，化學需氧量高；（2）高礦化度加速了腐蝕速度，同時也給廢水生化處理造成困難；（3）含油量高，遠大于各種出路所要求的水質(zhì)標準；（4）含大量微生物，細菌大量繁殖不僅腐蝕管線，而且還造成地層嚴重堵塞；（5）含有大量生垢離子，采出水中含有HCO3-，Ca2+，Mg2+，Ba2+，Cr2+等生成垢的離子；（6）懸浮物含量高，顆粒細小，容易造成地層堵塞。另外，部分油田采出水還含有S2-。
　　1.3 含油污水的去向
　　含油污水的去向有兩個，回注地層和排海。采油過程中一方面要注入大量的水，另一方面又產(chǎn)生大量的含油污水，最理想的情況是將采出的所有采油污水全部回注到地層，達到注水和采油之間的平衡，但在實際中很難達到這樣的注采平衡。而用于有效回注的污水，必須經(jīng)過處理到一定程度才可用于回注。用于無效回注的污水一般只需經(jīng)過簡單的除油處理即可。對于無法回注的采油污水，海上油田一般采取處理后排海，用于無效回注和排放的含油污水的量相對較少[1]。
　　2 含油污水常用處理方式
　　目前，國內(nèi)外常用的含油污水處理技術可大致分為三類：物理處理技術、化學處理技術和物理化學處理技術。物理處理技術有重力分離技術、聚結分離技術、過濾技術、水力旋流技術、膜分離技術和吸附分離技術；化學處理技術主要是添加化學藥劑處理含油污水如混凝劑、浮選劑、三防藥劑、水質(zhì)改性技術等；物理化學處理技術是氣浮分離技術，如加壓溶氣氣浮、葉輪氣浮、噴射浮選、曝氣浮選和電氣浮選等[2]，各類含油污水處理技術的簡要對比見表1。
　　3 高效含油污水處理新工藝及配套技術研究
　　3.1 研究內(nèi)容
　　以水力旋流器為污水處理的主體，通過數(shù)值計算軟件仿真模擬、實驗研究改進優(yōu)選水力旋流器的結構，設計出合理高效的水力旋流器。并通過選擇其他不同的污水處理方法與其并用，設計出高效的含油污水處理工藝及配套技術，在現(xiàn)場應用中能揚長避短，發(fā)揮更好的應用效果。
　　3.2 研究方法
　�。�1）利用CFD方法和試驗研究對水力旋流器結構進行仿真研究及優(yōu)化，設計出合理高效的水力旋流分離器。（2）將CFD方法應用于不同采出液的處理及新型結構的優(yōu)化設計，并將計算值與試驗值對比分析。（3）在含油污水處理新工藝的研究中，采用其他除油設備的不同組合方式，形成以水力旋流器為主體的不同配套工藝。（4）通過現(xiàn)場試驗，結合不同配套技術工藝的經(jīng)濟效益分析，最終確定出在現(xiàn)場推廣應用的經(jīng)濟高效的水力旋流配套污水處理工藝。
　　3.3 創(chuàng)新點
　　國內(nèi)油田在污水處理方面普遍從采用重力沉降設備（如游離水脫除器等），這類設備在實際應用中普遍存在處理效率低的問題。水力旋流技術是利用不同密度、不相溶的兩相在水力旋流器中高速旋轉時產(chǎn)生的離心力的差異而達到油水分離的目的。利用水力旋流器自身的優(yōu)勢，同時通過采用其他污水處理設備形成配套工藝，形成高效的水力旋流器配套污水處理新工藝[3]。
　　3.4 技術難點
　　由于旋流分離器內(nèi)流體的流動產(chǎn)生一定的剪切作用，如果參數(shù)設計不當，容易將液滴（油滴或水滴）打碎乳化而惡化分離過程；通用性較差。處理不同物性的物料往往需要不同結構尺寸的旋流分離器，各旋流分離器往往不能互換使用；對于重質(zhì)稠油，由于其重度大，油水密度差較小，油水分離困難；水力旋流器的入口流速難控制，流速過高或過低，分離效果均不好。
　　3.5 實用價值、市場前景及經(jīng)濟和社會效益
　　水力旋流技術被認為是一種高效節(jié)能型分離技術，它具有如下優(yōu)點：
　�。�1）結構簡單，要求的配套設備少；（2）成本低，占用空間�。ㄖ挥衅搅魇礁粲统氐�4%左右），重量輕，維護費用低，能耗低（不到碟片式離心機的10%），無須任何幫助分離的介質(zhì)；（3）安裝靈活方便。旋流分離器可以任何角度安裝；（4）工作連續(xù)可靠，操作維護方便，一旦設計、調(diào)定好，就可自動、穩(wěn)定地工作；（5）效率高；（6）生產(chǎn)及調(diào)節(jié)范圍寬，并聯(lián)可增加生產(chǎn)能力，串聯(lián)可改進分離效果。操作溫度及壓力不受限制（僅決定于旋流分離器的結構材料）。
　　4 結語
　　水力旋流器配套污水處理新工藝既可在海洋石油平臺原油污水改造過程中，使用水力旋流器及其配套設備替換原有的污水處理設備，完成污水處理；由于其設備具有撬裝性和可移動性的特點，還可以在新建平臺中實現(xiàn)污水就地注水或排海，從而降低運行費用和設備投資，提高處理效率。旋流設備本身具有體積小、操作簡單、設備運移方便等特點，因此在油田實際應用中具有廣泛的推廣價值。優(yōu)選設計的旋流技術配套處理工藝方案的實施，必將在油田產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，為油田實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和對環(huán)境保護具有非常重要的、深遠的顯示意義。
　　參考文獻
　　[1] 魏平方，鄧皓，鄒斌.含油污水處理技術與發(fā)展趨勢[J].油氣田環(huán)境保護，2000，10（1）：34.
　　[2] 圖影，徐穎.油田含油污水處理技術及發(fā)展趨勢[J].能源與環(huán)境，2009（35）：97.
　　[3] 杜維君.過濾與分離技術在油田含油污水處理中的應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].河南科技，2013，NO.06：185.
　　作者簡介
　　周環(huán)宇（1989-），男，碩士學位；工程師，主要從事海洋石油工程機械裝備設計和研究工作。

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