渤海油田聚驅(qū)采出液處理設(shè)施分析對(duì)比

王佳中

(中海油天津分公司渤中作業(yè)公司 天津300452)

0 引 言

渤海 S油田、L油田和 J油田分別從 2003年、2006年和 2007年開(kāi)始注聚開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，在技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)有效的前提下取得了明顯的增油降水效果[1]。隨著注聚規(guī)模擴(kuò)大，油田采出液聚合物含量相應(yīng)增加，其處理也遇到了較大的困難，近 10年間通過(guò)設(shè)備改造、工藝參數(shù)優(yōu)化、化學(xué)藥劑優(yōu)選改善了采出液油水分離的效果[2-5]。上述3個(gè)油田均為半海/半陸-中心平臺(tái)(CEP)/陸地終端處理廠模式，其本身油水處理流程短、生產(chǎn)水處理量大(5500～20000m3/d)，導(dǎo)致平臺(tái)空間與油水處理設(shè)備需求之間的矛盾十分突出，目前新型高效的水處理工藝設(shè)備尚在試驗(yàn)中[6]。渤海油田現(xiàn)有全海-浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置(FPSO)模式油田5個(gè)，在役 FPSO6艘，其中 2艘載重量 5萬(wàn)噸級(jí)、3艘載重量 15萬(wàn)噸級(jí)、1艘載重量 30萬(wàn)噸級(jí)，其典型生產(chǎn)水處理能力分別在 5500、22000、50000m3/d范圍內(nèi)，1艘載重量為 5萬(wàn)噸級(jí)在船廠停泊，未參與注聚開(kāi)發(fā)試驗(yàn)。本文對(duì)兩種開(kāi)發(fā)設(shè)施對(duì)于含聚采出液處理的適應(yīng)性進(jìn)行對(duì)比分析，以期能為海上油田含聚采出液處理的相關(guān)工作提供參考。

1 設(shè)施適應(yīng)性對(duì)比分析

1.1 典型設(shè)施

渤海油田有半海/半陸式和全海式兩種開(kāi)發(fā)模式，其主要區(qū)別在于合格油的生產(chǎn)地點(diǎn)是陸地還是海上，典型設(shè)計(jì)如圖 1所示。前者井口平臺(tái)產(chǎn)液經(jīng)海底管道輸送至 CEP進(jìn)行部分脫水處理，原油經(jīng)海底管道輸送至陸地終端處理廠進(jìn)一步處理合格后儲(chǔ)存，經(jīng)輸油管道或碼頭裝船外輸銷(xiāo)售；后者井口平臺(tái)產(chǎn)液經(jīng)海底管道、SPM輸送至FPSO進(jìn)行油水處理，合格原油暫存在貨油艙，經(jīng)由穿梭油輪外輸銷(xiāo)售。生產(chǎn)水則分別在CEP/FPSO處理達(dá)標(biāo)后排?；蜃⑷氲貙?。

圖1 海上油田開(kāi)發(fā)典型設(shè)施總體示意圖Fig.1 Overall plan sketch of offshore oilfield typical development facilities

1.2 原油處理流程

海上油田 CEP原油處理流程多為三級(jí)處理，而FPSO則在三相分離器→熱處理器→電脫水器三級(jí)處理的基礎(chǔ)上增加了原油處理工藝艙，如圖 2所示。此外還有下列 2種流程以適應(yīng)物性不同的采出液處理需要。

圖2 CEP/FPSO原油處理流程Fig.2 Diagrams of crude oil treatment processes on CEP and FPSO

①三相分離器→熱處理器→原油處理工藝艙→合格油緩沖艙→電脫水器→貨油艙

②三相分離器→熱處理器→電脫水器→原油處理工藝艙→合格油緩沖艙→貨油艙

1.3 生產(chǎn)水處理流程

海上油田生產(chǎn)水處理流程同樣多為三級(jí)處理，如圖3所示。CEP第一級(jí)處理設(shè)備多為斜板除油器，而FPSO則為生產(chǎn)水處理工藝艙，第二級(jí)為氣浮選器，第三級(jí)為核桃殼濾器/雙介質(zhì)濾器。

圖3 CEP/FPSO生產(chǎn)水處理流程Fig.3 Diagrams of produced water treatment processes on CEP and FPSO

1.4 FPSO特有流程、艙室

FPSO可通過(guò)掃艙/洗艙系統(tǒng)將所有原油、生產(chǎn)水工藝處理艙、貨油艙、污油水艙等艙室互通，具備為油、水處理提供更大的緩沖沉降空間的潛力，如圖 4所示。

2 FPSO針對(duì)含聚采出液處理的優(yōu)化調(diào)整

2.1 含聚采出液分離困難、油中含水率超標(biāo)

如前所述 FPSO在油水處理流程設(shè)計(jì)中考慮了生產(chǎn)工況變化，具有一定的適應(yīng)性，必要時(shí)還可以利用貨油艙作為沉降緩沖艙容，同時(shí)污油水艙等船舶專(zhuān)用艙室應(yīng)保持原功能。

2.2 油水處理產(chǎn)生大量污泥、引起設(shè)備堵塞

圖4 FPSO掃艙/洗艙系統(tǒng)Fig.4 Diagram of FPSO tank stripping/washing system

分離器、加熱器、電脫水器、加氣浮選器、斜板除油器、濾器等設(shè)備應(yīng)增加自動(dòng)化排泥裝置，并設(shè)計(jì)油泥處理專(zhuān)用設(shè)備和流程[7]，以降低油水處理設(shè)備負(fù)荷，保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行并達(dá)到處理要求。

2.3 生產(chǎn)水中含油超標(biāo)、懸浮物增多

目前陸地油田采用的物理重力沉降、過(guò)濾處理工藝處理含聚生產(chǎn)水可以達(dá)到注水或排放標(biāo)準(zhǔn)[8]，由于海上平臺(tái)空間有限，這種工藝尤其不適于海上 CEP模式開(kāi)發(fā)油田。FPSO貨油艙可改造或調(diào)整為類(lèi)似陸地油田水處理第一級(jí)調(diào)儲(chǔ)罐的設(shè)備，穩(wěn)定后續(xù)水處理工況[9]。本質(zhì)上生產(chǎn)水中懸浮物處理難度的增加是由聚合物的殘留引起的，降解生產(chǎn)水中的聚合物是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為此建議FPSO和中心處理平臺(tái)水處理流程前增加一級(jí)聚合物降解設(shè)備。目前新的降解工藝大多還在中、小處理量試驗(yàn)中，一般需要至少 15～30min的處理時(shí)間[10-12]，假設(shè)生產(chǎn)水處理量為 20000m3/d，據(jù)此推測(cè)其凈容積至少 210～420m3，對(duì)于 FPSO新工藝設(shè)備可與水處理工藝艙合為一體，或改造已有貨油艙室，或擴(kuò)展生產(chǎn)模塊前置為到水處理流程的第一級(jí)處理設(shè)備，如圖5所示。

圖5 FPSO現(xiàn)有生產(chǎn)水處理系統(tǒng)改造新增聚合物降解裝置流程簡(jiǎn)圖Fig.5 Diagram of FPSO produced water treatment system modification/new depolymerization unit

3 結(jié) 論

①新型高效水處理工藝設(shè)備在海上油田規(guī)模應(yīng)用前，F(xiàn)PSO較 CEP有生產(chǎn)流程適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)備設(shè)施改造空間大的優(yōu)勢(shì)，在研究先進(jìn)處理工藝的同時(shí)，進(jìn)行 FPSO開(kāi)發(fā)油田注聚開(kāi)發(fā)方面的試驗(yàn)研究是現(xiàn)實(shí)可行的技術(shù)措施。通過(guò)FPSO流程調(diào)整和設(shè)備改造可勝任中小規(guī)模油田的注聚試驗(yàn)和開(kāi)發(fā)，其可移動(dòng)性使其具備為多個(gè)油田服務(wù)的潛質(zhì)。

②對(duì)于新建 FPSO，在流程設(shè)計(jì)中根據(jù)最新研究成果優(yōu)化生產(chǎn)模塊油水處理設(shè)備選型、布置，合理規(guī)劃原油、生產(chǎn)水處理工藝艙艙容，預(yù)選貨油艙并預(yù)留工藝設(shè)備接口，強(qiáng)化掃艙、洗艙系統(tǒng)，以滿(mǎn)足含聚采出液物性變化引起的油水分離工藝需求。

③設(shè)計(jì)移動(dòng)式專(zhuān)業(yè)水處理裝置，成立專(zhuān)業(yè)化水處理部門(mén)或公司，改善油田注聚開(kāi)發(fā)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。