一种适用于海上油田平台的水处理系统及其处理方法

本发明涉及一种海上油田生产水处理工艺升级改造的工艺系统。是一种适用于海上油田平台的水处理系统，包括生产分离器、前置过滤器、深度聚结除油器和纤维球过滤器；所述生产分离器水相出口与前置过滤器入口相连通；前置过滤器出口与聚结除油器入口相连通；聚结除油器水相出口与纤维球过滤器入口相连通；所述生产分离器设有两个出口，分别为气相出口和油相出口；气相出口与热交换器入口相连；油相出口与收集污油的污油储油罐相连通；所述深度聚结除油器和纤维球过滤器分别设有一油相出口，该油相出口连通污油储存罐。本发明在空间资源不变情况下，处理能力为传统方法的1.3～1.8倍。

技术领域

本发明涉及一种海上油田水处理的工艺系统，属于油类污水处理的环保领域。打破传统海上油田水处理工艺的时代：用高效深度聚结除油器替代斜板除油器和气浮分离器，用纤维球过滤器替代核桃壳过滤器，大大增加处理能力。

背景技术

传统的海上油田平台传统水处理工艺为：采出原油液-生产分离器-斜板除油器-气浮分离器-核桃壳过滤器-达标处理。即从海底采出的含水、气以及其它杂质的原油液体，经过生产分离器、斜板除油器、气浮分离器、核桃壳过滤器这四种设备进行由浅到深层次的分离处理，在得到粗品石油的同时使生产水的油含量达到相对应的环保标准，而后进行处理。

随着经济的飞速发展，作为工业血液的石油，其需求量日益增加。同时，随着海底石油的开采，石油储量减少，从海底采出的原液中石油比例逐年减少，为保证石油产量以供社会的发展，海上油田则需要扩容，增加采出量。与此同时，生产水处理就要面临严峻挑战。增加生产水的处理能力是平台能否扩容成功的关键。

在传统生产水处理工艺中，各部分设备体积大、占地面积广，在原有平台空间的基础上，无法做到扩容生产；且为保证生产水的油含量达标，需要在来液中加入一定量的破乳剂、絮凝剂等化学药剂，对海洋生态环境造成一定的影响。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，运用高效深度聚结除油技术，在原有生产水处理系统基础上改造，形成一个新的水处理方法，以满足在原有平台基础上扩容的需求，减少药剂的使用，更加环保、高效、经济。

本发明的具体技术方案如下：

一种适用于海上油田平台的水处理系统，包括生产分离器、前置过滤器、深度聚结除油器和纤维球过滤器；

生产分离器水相出口与前置过滤器入口相连通；前置过滤器出口与聚结除油器入口相连通；聚结除油器水相出口与纤维球过滤器入口相连通；

所述生产分离器设有两个出口，分别为气相出口和油相出口；气相出口与热交换器入口相连；油相出口与收集污油的污油储油罐相连通；

所述深度聚结除油器和纤维球过滤器分别设有一油相出口，该油相出口连通污油储存罐。

进一步的，所述深度聚结除油器采用改性亲疏水纤维作为内件，利用纤维对油和水的亲密度不同，从而达到油和水的两相分离。该方法为纯物理方法，理论上不需要添加任何药剂。在现有平台生产水处理技术基础上，可减少20％～40％药剂使用量。同时，依据接触角的不同，所述纤维可采用X编织和Ω编制两种方式。

进一步的，生产分离器能够排出井底来液夹带的气体；将生产水中的油含量降低到2000～4000mg/L；将生产水中的SS(悬浮物)含量降低到100～300mg/L。

进一步的，所述前置过滤器的精度由生产分离器的出水中固体颗粒或油泥的含量而定。所述过滤器需保证对100um以上固体颗粒的分离效率不低于95％。可将生产水中的SS含量降低到50～80mg/L。

进一步的，所述深度聚结除油器能够有效处理含油量在4000mg/L以下的生产水，依据斯托克斯方程原理使生产水中的小油滴聚并长大成为大油滴，通过设备内部沉降装置达到高效油水两相分离。水从水相出口进入纤维球过滤器，其含油量可控制在20～80mg/L；分离出来的油通过油相出口排进污油储存罐。应用深度聚结除油器可减少生产来液在整个工艺系统中的滞留时间，相同时间内处理量增加，从而提高处理能力。深度聚结除油器技术原理为纯物理方法除油，可降低系统20％～40％的药剂使用量。深度聚结除油器无需在设备前面增加泵来提供传输动能，深度聚结除油器所需能量由生产分离器出口生产液提供。在正常工况下，深度聚结除油器前后压降不大于0.1Mpa；其进出口管路上需设置差压计，所述差压计联动控制该装置出口阀门，对深度聚结除油器进行差压过载保护，控制最大瞬时差压不超过1.1～1.3Mpa。

进一步的，生产水经过所述纤维球过滤器，水相出口含油量可控制在6～15mg/L左右；水相出口含固量可控制在10～15mg/L左右。

本发明是在原传统海上油田水处理工艺基础上，用深度聚结除油器替代斜板除油器和气浮分离器，用纤维球过滤器替代核桃壳过滤器，在平台空间资源不变的前提下，降低整个系统的运行成本，提升处理能力。

本发明还提供了一种适用于海上油田平台的水处理系统处理方法，包括如下步骤：

1)井底生产来液通过阀门V1后进入生产分离器V-01，分离出的气体通过气相出口经过阀门V2排到系统外的热交换器进行换热处理；

2)污油通过油相出口后经污油传输增压泵P1、阀门V3排到储油罐中收集；分离后的生产水从水相出口经阀门V4进入到前置过滤器V-02中；

3)经过前置过滤器V-02，进一步除去生产水中的悬浮物；

4)除悬后的生产水通过阀门V5后进入到深度聚结除油器V-03中，在深度聚结除油器V-03中，完成小油滴的聚并、长大，深度油水两项分离；

5)分离后的油相经过阀门V6排到储油罐中收集；

6)分离后的水相经过阀门V7进入到纤维球过滤器；

7)经过纤维球过滤器对油水两项再次分离，油相通过阀门V8排到储油罐中收集；

8)水相经过生产水传输增压泵P2加压后，通过阀门V9排放。

经过生产分离器的生产水中油含量降低到2000～4000mg/L；生产水中的SS(悬浮物)含量降低到100～300mg/L；前置过滤器保证对100um以上固体颗粒的分离效率不低于95％，可将生产水中的SS含量降低到50～80mg/L；深度聚结除油器能够有效处理含油量在4000mg/L以下的生产水，经过设备处理后，水相出口含油量可控制在20～80mg/L；纤维球过滤器水相出口含油量可控制在6～15mg/L左右；水相出口固含量可控制在10～15mg/L左右。

本发明所述水处理方法能够将井底采出生产水处理达到国家海油平台生产水排放标准。能有效的适用于海洋石油开发,满足海上平台扩容、安装、建造及生产维护的要求。本发明中所述深度聚结除油器具有设备体积小、滞留时间短、更换周期长、维护反洗方便的特点。特别适用于井底油含量较低，为保证生产需要扩容的的海上平台。

附图说明

图1为采用立式深度聚结除油器的海上平台生产水处理方法的流程示意图。

图2为采用卧式深度聚结除油器的海上平台生产水处理方法的流程示意图。

符号说明：

V-01为生产分离器；V-02为前置过滤器；V-03为深度聚结除油器；V-04为纤维球过滤器；P1为污油传输增压泵；P2为生产水传输增压泵；V1～V9为阀门。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

实施例1

某一需要扩容的海上油田生产水处理中，采用了本发明的水处理方法和系统，如图1所示，是采用立式深度聚结除油器的海上平台生产水处理方法的流程示意图。该海上平台生产水处理系统包括V-01生产分离器、V-02前置过滤器、V-03深度聚结除油器、V-04纤维球过滤器、P1污油传输增压泵、P2生产水传输增压泵、V1～V9阀门。

井底生产来液通过阀门V1后进入生产分离器V-01，分离出的气体通过气相出口经过阀门V2排到系统外的热交换器进行换热处理；污油通过油相出口后经污油传输增压泵P1、阀门V3排到储油罐中收集；分离后的生产水从水相出口经阀门V4进入到前置过滤器V-02中。经过前置过滤器V-02，进一步除去生产水中的悬浮物。除悬后的生产水通过阀门V5后进入到深度聚结除油器V-03中，在深度聚结除油器V-03中，完成小油滴的聚并、长大，深度油水两项分离。分离后的油相经过阀门V6排到储油罐中收集；分离后的水相经过阀门V7进入到纤维球过滤器。经过纤维球过滤器对油水两项再次分离，油相通过阀门V8排到储油罐中收集；水相经过生产水传输增压泵P2加压后，通过阀门V9排放。

采用本发明的海上平台生产水工艺系统后的运行测试效果如下表：

采样日期	第一个月	第二个月	第三个月
生产分离器水相出口平均油含量mg/L	2702	2641	2694
生产分离器水相出口平均固含量mg/L	171	169	174
前置过滤器出口平均固含量mg/L	62.6	54.3	60.5
深度聚结除油器水相出口平均油含量mg/L	53.0	48.7	47.9
纤维球过滤器水相出口平均油含量mg/L	12.1	8.5	9.0
纤维球过滤器水相出口平均固含量mg/L	11.2	10.7	10.9

通过表中数据可以看出，采用本发明的海上平台生产水工艺系统后，运行测试的外排水油含量平均在10mg/L，固含量平均在11mg/L。既能满足海上平台的扩容要求，由完全达到了国家海油平台生产水排放标准。

实施例2

如图2所示，是采用卧式深度聚结除油器的海上平台生产水处理方法的流程示意图。其余内容如实施例1。

该系统在原生产水处理工艺流程的基础上，利用高效深度聚结除油装置替代斜板除油器和气浮分离器；利用纤维球过滤器代替核桃壳过滤器；该工艺系统在空间资源不变情况下，处理能力为传统方法的1.3～1.8倍。在确保生产水达标排放的同时，具有空间需求小、分离性能稳定、操作弹性大、运行成本低等优点，能满足当前海上平台扩容需求。

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