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        海洋石油平臺(tái)高效含油污水處理新工藝及配套技術(shù)研究

        發(fā)布時(shí)間:2018-07-02 來(lái)源: 幽默笑話 點(diǎn)擊:


          [摘 要]海洋石油平臺(tái)在鉆采和生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)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(lái)改變采出水性質(zhì)的化學(xué)添加劑、以及注入地層的酸類、除氧劑、潤(rùn)滑劑、殺菌劑、防垢劑等。當(dāng)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(duì)含油污水進(jìn)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(guò)使用CFD方法和試驗(yàn)研究,仿真研究和優(yōu)化了水力旋流器結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)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(guān)鍵詞]海洋石油平臺(tái) 含油污水 水力旋流器 污水處理
          中圖分類號(hào):S653 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2018)24-0041-01
          1 含油污水概述
          1.1 含油污水的來(lái)源
          主要來(lái)源于以下幾個(gè)工作環(huán)節(jié):
         。1)在鉆井過(guò)程中會(huì)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(huì)產(chǎn)生大量的油田采出水;(3)于其工藝復(fù)雜、施工類型多,也會(huì)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(diǎn)
          總體看來(lái)具有以下特點(diǎn):
          (1)富含有機(jī)物,化學(xué)需氧量高;(2)高礦化度加速了腐蝕速度,同時(shí)也給廢水生化處理造成困難;(3)含油量高,遠(yuǎn)大于各種出路所要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);(4)含大量微生物,細(xì)菌大量繁殖不僅腐蝕管線,而且還造成地層嚴(yán)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(xì)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(gè),回注地層和排海。采油過(guò)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(dá)到注水和采油之間的平衡,但在實(shí)際中很難達(dá)到這樣的注采平衡。而用于有效回注的污水,必須經(jīng)過(guò)處理到一定程度才可用于回注。用于無(wú)效回注的污水一般只需經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的除油處理即可。對(duì)于無(wú)法回注的采油污水,海上油田一般采取處理后排海,用于無(wú)效回注和排放的含油污水的量相對(duì)較少[1]。
          2 含油污水常用處理方式
          目前,國(guó)內(nèi)外常用的含油污水處理技術(shù)可大致分為三類:物理處理技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)和物理化學(xué)處理技術(shù)。物理處理技術(shù)有重力分離技術(shù)、聚結(jié)分離技術(shù)、過(guò)濾技術(shù)、水力旋流技術(shù)、膜分離技術(shù)和吸附分離技術(shù);化學(xué)處理技術(shù)主要是添加化學(xué)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(shù)等;物理化學(xué)處理技術(shù)是氣浮分離技術(shù),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(shù)的簡(jiǎn)要對(duì)比見表1。
          3 高效含油污水處理新工藝及配套技術(shù)研究
          3.1 研究?jī)?nèi)容
          以水力旋流器為污水處理的主體,通過(guò)數(shù)值計(jì)算軟件仿真模擬、實(shí)驗(yàn)研究改進(jìn)優(yōu)選水力旋流器的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)出合理高效的水力旋流器。并通過(guò)選擇其他不同的污水處理方法與其并用,設(shè)計(jì)出高效的含油污水處理工藝及配套技術(shù),在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中能揚(yáng)長(zhǎng)避短,發(fā)揮更好的應(yīng)用效果。
          3.2 研究方法
         。1)利用CFD方法和試驗(yàn)研究對(duì)水力旋流器結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真研究及優(yōu)化,設(shè)計(jì)出合理高效的水力旋流分離器。(2)將CFD方法應(yīng)用于不同采出液的處理及新型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),并將計(jì)算值與試驗(yàn)值對(duì)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(shè)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),結(jié)合不同配套技術(shù)工藝的經(jīng)濟(jì)效益分析,最終確定出在現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)高效的水力旋流配套污水處理工藝。
          3.3 創(chuàng)新點(diǎn)
          國(guó)內(nèi)油田在污水處理方面普遍從采用重力沉降設(shè)備(如游離水脫除器等),這類設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中普遍存在處理效率低的問(wèn)題。水力旋流技術(shù)是利用不同密度、不相溶的兩相在水力旋流器中高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力的差異而達(dá)到油水分離的目的。利用水力旋流器自身的優(yōu)勢(shì),同時(shí)通過(guò)采用其他污水處理設(shè)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(shù)難點(diǎn)
          由于旋流分離器內(nèi)流體的流動(dòng)產(chǎn)生一定的剪切作用,如果參數(shù)設(shè)計(jì)不當(dāng),容易將液滴(油滴或水滴)打碎乳化而惡化分離過(guò)程;通用性較差。處理不同物性的物料往往需要不同結(jié)構(gòu)尺寸的旋流分離器,各旋流分離器往往不能互換使用;對(duì)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(guò)高或過(guò)低,分離效果均不好。
          3.5 實(shí)用價(jià)值、市場(chǎng)前景及經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益
          水力旋流技術(shù)被認(rèn)為是一種高效節(jié)能型分離技術(shù),它具有如下優(yōu)點(diǎn):
         。1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,要求的配套設(shè)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(hù)費(fèi)用低,能耗低(不到碟片式離心機(jī)的10%),無(wú)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(hù)方便,一旦設(shè)計(jì)、調(diào)定好,就可自動(dòng)、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(jìn)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(jié)構(gòu)材料)。
          4 結(jié)語(yǔ)
          水力旋流器配套污水處理新工藝既可在海洋石油平臺(tái)原油污水改造過(guò)程中,使用水力旋流器及其配套設(shè)備替換原有的污水處理設(shè)備,完成污水處理;由于其設(shè)備具有撬裝性和可移動(dòng)性的特點(diǎn),還可以在新建平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)污水就地注水或排海,從而降低運(yùn)行費(fèi)用和設(shè)備投資,提高處理效率。旋流設(shè)備本身具有體積小、操作簡(jiǎn)單、設(shè)備運(yùn)移方便等特點(diǎn),因此在油田實(shí)際應(yīng)用中具有廣泛的推廣價(jià)值。優(yōu)選設(shè)計(jì)的旋流技術(shù)配套處理工藝方案的實(shí)施,必將在油田產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益,為油田實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和對(duì)環(huán)境保護(hù)具有非常重要的、深遠(yuǎn)的顯示意義。
          參考文獻(xiàn)
          [1] 魏平方,鄧皓,鄒斌.含油污水處理技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)[J].油氣田環(huán)境保護(hù),2000,10(1):34.
          [2] 圖影,徐穎.油田含油污水處理技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].能源與環(huán)境,2009(35):97.
          [3] 杜維君.過(guò)濾與分離技術(shù)在油田含油污水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].河南科技,2013,NO.06:185.
          作者簡(jiǎn)介
          周環(huán)宇(1989-),男,碩士學(xué)位;工程師,主要從事海洋石油工程機(jī)械裝備設(shè)計(jì)和研究工作。

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