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一种提高卧式油气水三相分离器污水处理能力的方法

来源:用户上传      作者: 王贤成

  【摘要】文昌13-1/2油田总产液量超过三相分离器原设计处理能力,处理后原油含水率超标,同时打调整井、换大泵提液等增产措施受到限制。为解决这一瓶颈,充分利用油田现有生产设施,对FPSO油气水三相分离器进行了排水改造,使三相分离器生产污水处理能力得到了显著提高,同时原油处理质量得到明显改善,满足了油田提液增产要求。
  【关键词】三相分离器 生产水 处理能力 原油处理 提液增产
  1 引言
  文昌13-1/2油田由文昌13-1井口平台、文昌13-2井口平台和南海奋进号FPSO(浮式生产储油装置)组成,单井全部采用潜油电泵方式生产,FPSO作为原油处理、储存、外输中心。来自井口平台的井液经海底管线到达FPSO后进入三个卧式三相分离器(现场称为一级分离器)进行油、气、水三相分离,经过处理后的原油含水率不超过0.5%,生产水含油量不超过1000ppm,气中90%以上的大于10μm的液体颗粒被除去,处理后的原油进入FPSO货油舱储存。分离器设计最大处理能力为:油8975m3/d,水10415 m3/d,气172440 Sm3/d。
  2 存在的问题
  按照设计处理要求,一级分离器油出口原油含水不超过0.5%,但随着含水率上升及换大泵提液,产液量和产水量逐年增加,从2008年开始,一级分离器的处理结果就达不到设计要求,处理后原油含水超过10%,大大增加了后期处理工作量,对原油外输造成了很大影响,同时严重制约了油田提液增产、调整井作业等增产措施的实施。根据油藏预测,到2013年底,油田总产液量将达到21000 m3/d,产水量将达到18000 m3/d,水处理量已大大超过原设计处理量,生产水处理能力的不足已成为制约该油田稳产的瓶颈。
  3 工艺系统优化改造
  3.1 一级分离器水收集室立管改造
  一级分离器为对称分离室结构,内部安装有增强油水分离效果的波纹板、防波板、气体除雾内件和冲砂管汇,液流均匀进入两端分离室,油水分离后,原油从分离室上部流过溢流板进入油收集室,分离室底部的水通过分离室底部8〞导管,再流经一个高1650mm的立管后溢流到分离器中央的水收集室,然后排入生产水舱。正常情况下,水收集室立管的高度基本确定了分离室中油水界面的高度,这种设计避免了对油水界面的直接控制。
  当一级分离器水处理量超过设计处理量时,分离室至水收集室的排水管不能及时排走分离器底部的生产污水,导致分离室油水界面升高,当高过溢流板时,部分生产水将进入油收集室,导致一级分离器处理后原油含水率不合格。
  通过降低水收集室立管的高度,可以增大分离室至水收集室排水压差,降低分离室油水界面,防止水相进入油收集室。水收集室立管设计高度为1650mm,可调范围为±100mm。 2009年底,利用开罐检验的机会,将一级分离器水收集室立管高度降低至1550mm。
  3.2 一级分离器的辅助排水改造
  由于受分离器水收集室排水管线尺寸的限制,不能进一步提高排水能力。通过分析,直接通过分离器分离室底部排水,也能达到降低分离室油水界面高度的目的。在深入研究和分析一级分离器的内部结构及生产工艺流程的基础上,将一级分离器水收集室和分离室底部的4〞排砂口连通起来,相当于增加了一级分离器分离室到水收集室的管线过流面积。同时后期新增一套处理能力为8000m3/d的高效紧凑式旋流气浮污水处理装置(CFU单元),将一级分离器分离室底部排砂管线直接接入到CFU单元,让部分生产水直接进入CFU单元处理合格后排海。改造后分离室油水界面高度同时受水收集室立管高度的间接控制和至CFU单元液位控制阀的直接控制,两路排水量可以根据工况实时调整。
  4 改造效果分析
  改造后,一级分离器油水处理效果显著提高,在相同条件下,原油下舱含水率从之前的10.0%以上降到0.5%左右,保证了原油外输品质。
  单个一级分离器冲砂口的排水能力为1500 m3/d左右,每个分离室可用冲砂口为2个,则能增加3000 m3/d的排量,结合水收集室立管高度的降低改造,能够有效增大一级分离器的污水处理能力。
  经过优化改造,FPSO三相分离器污水处理能力将会达到18000m3/d,从而满足提液后的污水处理要求,为两个井口平台的换泵提液、打调整井等增产措施创造了条件。
  5 结论
  随着海上油田开发生产进入中后期阶段,产液量增加、含水率上升,对油田原有处理设施特别三相分离器的污水处理能力提出了新的要求,在保留原三相分离器主体结构的前提下,通过降低三相分离器水收集室立管高度、分离室辅助排水等简易优化改造,可大大提高其污水处理能力。
  (1)油气水三相分离器分离室辅助排水方式,适用于油品较好、含水率较高油田中后期开采阶段,通过改造,可以显著提高卧式三相分离器生产污水处理能力。
  (2)由于分离室油水界面反应比较滞后,分离室油水界面控制阀建议采取手动控制的模式,在处理量突然大幅度减小时,应及时减小CFU单元处理量,或完全改为油水界面间接控制方式,防止原油窜入污水处理系统。
  (3)改造后分离器底部的部分砂将直接进入下游污水处理系统,气浮和水力旋流器等污水处理工艺对少量的砂不敏感,所以不会影响生产污水处理效果。
  (4)产液量增加后,井液在三相分离器内部停留时间变短,需选择高效破乳剂,同时建议在三相分离器进口加注反相破乳剂,以确保油水处理效果。
  参考文献
  [1] 海上采油工程手册,编写组,海上采油工程手册.石油工业出版社[M].2001
  [2] 徐文江.海上采油工艺新技术与实践综述[J].中国工程科学.2011.13(5):53-55
  作者简介
  王贤成,(1983-)工程师,2005年毕业于西南石油学院石油工程专业,现从事海洋石油开发生产工作。
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