FPSO 污油水優(yōu)化處理探究

董振宇，蔡元桃，張智敏，叢陪征

（中海石油（中國）有限公司曹妃甸作業(yè)公司，天津 300459）

FPSO（浮式儲油卸油裝置）具有原油處理、儲存和外輸?shù)裙δ躘1]，作為海洋油田油氣水處理中心作用十分重要。FPSO 面積較小，處理設(shè)施緊湊[2]，下艙污油水含水量高、不合理利用艙室等都將降低現(xiàn)場處理效果、影響設(shè)備利用效率。在有限的空間內(nèi)合理利用艙容是維持生產(chǎn)高效運行的關(guān)鍵所在。

渤海油田某FPSO 現(xiàn)場生產(chǎn)過程中，為優(yōu)化艙容，通過污油水轉(zhuǎn)艙、加注高效破乳劑等方式對下艙污油水進行處理[3]，進一步降低污油水乳化及含水值，并通過分艙儲存等方式，將處理后污水返回流程處理，處理后含水污油暫存并進行下一步處理直至達到外輸要求。本文通過對FPSO 艙室內(nèi)污油水進行分析，篩選出高效破乳劑，并結(jié)合現(xiàn)場流程及艙室狀態(tài)，對加注破乳劑后效果進行驗證，成功降低了下艙污油水含水量，解決了污油水占艙問題。

1 艙室現(xiàn)狀及驗證試驗思路

某油田FPSO 有14 個艙室，其中1P、1S、2P、2S、3P、3S、6P、6S 艙為貨油艙，4S、5P、5S 艙為污油水接收艙。為了提高污油水處理效果，根據(jù)生產(chǎn)流程及不同來源的污油水品質(zhì)進行分艙接收處理，其中：4S 主要接收來自于閉排轉(zhuǎn)液的污油水，撇油器、氣浮選器、核桃殼過濾器收油進閉排儲罐后，油相轉(zhuǎn)至4S 艙；污油水在4S 艙內(nèi)靜置沉降后，底部水樣可通過轉(zhuǎn)液泵抽出，上部油樣通過轉(zhuǎn)液泵轉(zhuǎn)至5S 艙進行進一步處理。本文嘗試在4S 轉(zhuǎn)油至5S 過程中加注高效破乳劑，進一步脫出油中含水，以減少艙容占用。FPSO 主船體艙室分布（見表1）。

實際操作中，4S 艙至5S 艙轉(zhuǎn)液管線可通過加熱器加熱，最高可加熱至150 ℃。現(xiàn)場生產(chǎn)過程中，進入4S 艙的污油水含水量較高，直接存儲將極大占據(jù)儲存空間，增加流程壓力。因此本文擬將4S 艙作為中轉(zhuǎn)艙，通過轉(zhuǎn)液泵將4S 艙內(nèi)污油水轉(zhuǎn)出至5S，在加熱盤管處將污油加熱至指定溫度；轉(zhuǎn)液過程中，加注專用破乳劑，盡可能脫出污油含水及乳化油含水；轉(zhuǎn)液后，在5S艙通過循環(huán)泵讓污油與破乳劑充分混合，靜置分層脫水，并將底層水轉(zhuǎn)出。生產(chǎn)流程與各艙室間關(guān)聯(lián)流程（見圖1）。

根據(jù)轉(zhuǎn)液流程圖可知：加強轉(zhuǎn)液過程控制是試驗完成的關(guān)鍵一步。轉(zhuǎn)液過程中，4S 艙內(nèi)污油通過轉(zhuǎn)液泵均勻、緩慢進入5S 艙，污油溫度稍高于5S 艙內(nèi)溫度，保證混合后5S 艙污油溫度基本維持在破乳劑最佳脫水環(huán)境；藥劑加注點選擇在加熱器出口位置，延長油樣與專用破乳劑作用時間；內(nèi)循環(huán)過程需控制循環(huán)速度及泵程，減少循環(huán)過程油樣的擾動乳化。

2 室內(nèi)驗證試驗

2.1 試驗方法及材料

本文參照石油天然氣行業(yè)標準SY/T 5281-2000《原油破乳劑使用性能檢測方法（瓶試法）》，SY/T 5797-1993《水包油乳狀液破乳劑使用性能評定方法》開展現(xiàn)場試驗，并盡可能模擬現(xiàn)場流程，對試驗過程進行優(yōu)化。

試驗材料：Robinson-872A 離心機、石油醚、四氯乙烯、含油分析儀、刻度離心管、振蕩器等。

試驗中，取100 mL 刻度離心管，在每個離心管中加入80 mL 4S 艙污油水樣，按照不同濃度加注破乳劑后，70 ℃水浴并振蕩，觀察振蕩后的脫水速度、界面狀態(tài)等，然后室溫下靜置，讀取不同時間的脫出水體積。

2.2 試驗過程控制

試驗前，在離心管中加入50 mL 油樣和50 mL 石油醚，攪拌均勻后，通過Robinson-872A 離心機對4S油樣離心化驗，結(jié)果（見表2）。

由表2 可知，4S 艙內(nèi)污油水含水值及乳化值均較高，破乳劑選擇過程中，優(yōu)先選擇終脫水率高，脫水速度快的破乳劑。根據(jù)前期調(diào)研及油水性質(zhì)分析可知，4S艙內(nèi)油相成分復雜，化學藥劑含量高，較難處理，本文選擇專用破乳劑PR-1 至PR-6 共6 種破乳劑，在0.2%加注條件下開展室內(nèi)評價，評價過程（見表3）。

表1 FPSO 主船體艙室分布

圖1 污油水轉(zhuǎn)液處理流程圖

表2 4S 油樣化驗數(shù)據(jù)

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制時間脫水量圖（見圖2）。

圖2 不同時間脫水量

由圖2 可知，試驗藥劑對污油水均有一定程度的脫除效果，在0.2%條件下，破乳劑PR-6 脫水率高于80%，且脫水速度均優(yōu)于其他試驗藥劑，因此本試驗選擇PR-6 開展現(xiàn)場濃度梯度試驗。

為驗證破乳劑PR-6 試驗效果，本文選擇0.2%、0.3%、0.4%、0.5%及0.6%為評價濃度梯度對PR-6 最優(yōu)脫水加注濃度進行驗證，試驗數(shù)據(jù)（見表4）。

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)繪制時間脫水圖（見圖3，圖4）。

由圖3 及圖4 可知，PR-6 在加注濃度0.5%時，終脫水率超過90%；當加注濃度提升至0.6%時，脫水率并無顯著變化。因此，從經(jīng)濟及效果兩方面綜合考慮，選擇0.5%為PR-6 最優(yōu)加注濃度。

圖3 不同加注濃度條件下不同時間脫水量

圖4 試驗過程終脫水量

3 現(xiàn)場試驗探究

在最優(yōu)加注濃度條件下，開展艙內(nèi)試驗，驗證其現(xiàn)場應(yīng)用效果。選擇破乳劑PR-6，按照0.5%加注濃度，開展現(xiàn)場驗證。4S 油樣通過轉(zhuǎn)液泵抽出后，通過加熱器將管線內(nèi)溫度控制在80～85 ℃，穩(wěn)定藥劑加注速度2 m3/h；轉(zhuǎn)液至5S 后，循環(huán)泵按照10 m3/h 循環(huán)，將藥劑與污油水樣充分混合。過程中，5S 艙內(nèi)溫度維持在69～73 ℃。轉(zhuǎn)液完成靜置24 h 后，對艙內(nèi)油樣取樣化驗，結(jié)果（見表5）。

表3 不同破乳劑脫水結(jié)果

表4 不同濃度藥劑效果評價

表5 轉(zhuǎn)液試驗前后不同層位油樣化驗均值

根據(jù)表5 統(tǒng)計數(shù)據(jù)：4S 艙在轉(zhuǎn)液前，各層位含水值及乳化值均較高，且不同層位間含水及乳化值差別較大，加注藥劑并轉(zhuǎn)液至5S 艙后，艙內(nèi)各層位含水值及乳化值均顯著降低，污油水破乳效果顯著。且靜置后，艙底水質(zhì)干凈，返流程處理時對原油處理流程無影響。

4 結(jié)論

本文結(jié)合艙室內(nèi)油水樣性質(zhì)，篩選出專用破乳劑PR-6，并通過現(xiàn)場試驗，成功解決現(xiàn)場4S 艙內(nèi)污油水含水較高、難以分離問題，對以后相似問題提供了解決思路。專用破乳劑PR-6 作用后，艙內(nèi)污油水脫水較徹底，且脫出水水質(zhì)較好，可返流程處理。在污油水艙內(nèi)轉(zhuǎn)液過程中，需嚴格控制轉(zhuǎn)液速度、艙室溫度，滿足破乳劑最優(yōu)脫水條件，并控制艙室內(nèi)循環(huán)速度，避免加劇污油擾動乳化。