油田鉆井液處理是油田開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)中的重要問(wèn)題。自1990年以來(lái)，西方知名的石油公司和水處理設備制造商開(kāi)發(fā)了新型高效的加壓水處理技術(shù)和設備。最驚人的發(fā)現之一是低強度離心力場(chǎng)與懸浮液分離，效果很好，并且提供了緊湊型的懸浮液?；诘蛷姸入x心力場(chǎng)和空氣浮選的一般原理，提出了一種緊湊的氣泡法去除懸浮物裝置。該機具有成本低，效率高，操作方便，適應性強等特殊附加動(dòng)力。同時(shí)，與傳統的空氣浮選裝置相比，CFU的尺寸和質(zhì)量也更小，使用壽命更短。與傳統的分離技術(shù)相比，CFU成本低，但具有高生產(chǎn)率和高性能的特點(diǎn)。

一、緊湊型氣浮裝置介紹

國內外油田的發(fā)展經(jīng)歷了增產(chǎn)、穩產(chǎn)、油井見(jiàn)水產(chǎn)量遞減三個(gè)階段。我國東部的大多數主要油田都進(jìn)入了高含水率或嚴重含水率的時(shí)期。原油的總含水率超過(guò)90％，某些油田達到98％。油田的發(fā)展從“采油”轉變?yōu)椤叭∷?。地面處理系統在中低水位切斷期使用生產(chǎn)設施，在高水位中斷期間不能滿(mǎn)足流體產(chǎn)量和水基處理要求的快速增長(cháng)。當前油田的發(fā)展主要包括以下方面：第一，集水和污水處理系統的處理能力嚴重不足，超負荷處理導致處理效率低下；第二，必須擴大現有設施，改造項目規模和投資成本非常大，目前的改造過(guò)程非常困難；第三，能源消耗和成本增加。在油田低缺水發(fā)展階段建造的大多數聯(lián)合站都采用兩步脫水過(guò)程，而礦井則需要將所有液體輸送到聯(lián)合工廠(chǎng)進(jìn)行長(cháng)距離加熱和脫水，并且大部分的熱能被消耗在加熱和加熱廢水中。對于輸入液體量為1700×104m3/a，且總水分含量為95％的聯(lián)合工廠(chǎng)，加熱爐的燃料消耗將超過(guò)1.45×104噸每年，廢水吸收的熱能約為1.45×104t/a。污水應重新排入注水站，這將增加污水處理的成本，減少后續泵提升的能耗，并增加運行管理和維護成本。另外，隨著(zhù)水含量的增加，從井排出的液體的溫度降低，并且熱量和化學(xué)添加劑的消耗增加。

從外觀(guān)上看，CFU是一種圓柱形容器，主要由圓柱形容器、圓柱形內筒、螺旋導向件、水平盤(pán)、油氣缺口和出口、處理后的水出口，沉淀物出口組成。內圓柱位于圓柱容器中心的頂部。其目的是提供用于循環(huán)的環(huán)形循環(huán)空間，同時(shí)提供用于水、油和氣的通道。它是CFU的主要組成部分。引導排油流的螺旋流的水平盤(pán)安裝在圓柱形容器的底部，其主要功能是防止湍流并在圓柱形容器的頂部保持一定量的緩慢流動(dòng)的油氣。油氣通過(guò)儲油罐中的短管排出。處理過(guò)的水和沉淀物的出口位于圓柱形容器的底部。沉淀物出口位于圓柱形容器的底部。它可以連續或間歇地將泥土和沙子排入儲罐，也可以在維護期間用作排出口。

CFU是基于低強度離心力場(chǎng)和氣旋的通用原理的設備。在將含油廢水運輸到容器中時(shí)，油、浮渣等被冷凝并與水分離。CFU的工作原理是在儲罐入口的前面有一個(gè)氣液混合器。在將含油廢水排入水箱之前，應按原水的約0.1m3/m3的比例注入氮氣。注入氣體的廢水首先進(jìn)入混合器，使氣體均勻地分散在廢水中。含有氣體的污水通過(guò)狹縫進(jìn)入水箱，進(jìn)水管逐漸減小，流量增加，液體沿水箱的外壁沿水平方向橫向進(jìn)入水箱，并形成渦旋運動(dòng)。其中導軌是螺旋形的。此時(shí)，離心輪是重力輪的8到10倍。隨著(zhù)流量增加，流體壓力降低。廢水中的溶解氣體和第一次注入的氮氣變成大氣泡并釋放出來(lái)，與小的懸浮顆粒等混合，并一起輸送到循環(huán)中心，并在其水箱的水面上形成一層油和浮渣。處理后的水從轉子鰭片和內筒之間的通道流到水箱的底部，并通過(guò)水平圓形板的防渦流絕緣體從水箱中排出。液體在水箱中停留30秒。為了提高處理效果，在CFU用途中經(jīng)常使用水處理凝結劑。

二、旋流氣浮一體化技術(shù)應用試驗

1.生產(chǎn)水濾器下游

在生產(chǎn)用水過(guò)濾罐的下游測試期間，每4小時(shí)在CFU入口和第一出口和第二出口處進(jìn)行采樣檢查，共進(jìn)行32次測定，化學(xué)試劑注入濃度為10mg/L。該測試發(fā)現采出水中含有乳化油，該乳化油在水中的百分比較高。在較大范圍的測試過(guò)程中，CFU入口也發(fā)現了沙子。沒(méi)有測試設備可以確定體積和含沙量，因此無(wú)法確定沙對乳液穩定性的影響。由于沙箱和閃蒸器中出水界面的不穩定條件，采出水過(guò)濾罐下游的水質(zhì)發(fā)生了重大變化，采出水進(jìn)口處的油含量很高，但CFU的性能仍較高除油效果。測試結果表明，生產(chǎn)過(guò)濾罐CFU入口水中的最高油含量變化很大，最高含量達到3900mg/L，最低含量達到410mg/L。經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段的CFU處理后，最低的含油量可以在水中處理，最高10mg/L。試驗中，平均除油率為97.5％，最大除油率為99.5％，最低除油率為93.3％。CFU固化效果的圖片，低油含量下的CFU固化效果。進(jìn)水含油量為410mg/L，二級出水含油量為29mg/L，在高含油量，進(jìn)水條件下，二級出水含油量為2500mg/L的CFU處理效果。二級出口水中的油含量為16mg/L。用分離器清潔將增加采出水中油中的沙渣，并增加水中的油含量。洗沙后的CFU工藝觀(guān)察還表明，洗沙對CFU的運行影響很小，CFU仍可將水中的油影響含量降低到30mg/L以下，充分證明了CFU的適用性。

2.生產(chǎn)水注水增壓泵下游

與生產(chǎn)過(guò)濾罐的下游測試一樣，在采出水增壓泵的下游測試期間，每4小時(shí)執行一次進(jìn)口和出口一次和二次采樣檢查。監測測試過(guò)程表明，采出水增壓泵的下游水質(zhì)低于采出水過(guò)濾罐的最終水質(zhì)，含量變化范圍較小。然而，由于水離心機和用于注水以產(chǎn)生離心力的輔助泵的剪切力，在用于注水的增壓泵下游的產(chǎn)出水平包含更穩定的乳化油。經(jīng)過(guò)化學(xué)試劑的各種速度測試后，對CFU處理設備進(jìn)行了精確調整。當化學(xué)藥劑的注射濃度為5mg/L時(shí)，處理效果更好。該藥物破壞了乳狀液的穩定性并改善了處理效果，生產(chǎn)注水增壓泵下游水中的油含量相對穩定，最大含量為460mg/L，最小含量為380mg/L，平均含量為427mg/L。經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段的CFU處理和化學(xué)注入大量的優(yōu)化，可以將水中的最低除油率加工到90mg/L，最高除油率達到80％，平均除油率達到67.2％，顯示出良好的脫油率、除油效果。CFU測試監控表明，由于上游工藝條件的影響，FPSO生產(chǎn)中的水質(zhì)差異很大。對兩個(gè)測試點(diǎn)的比較表明，上游條件對水處理效果的影響更大，尤其是在注水泵下游的注水點(diǎn)。由于離心機和用于注入離心水的輔助泵的剪切力，水穩定的乳化油的小油沙形成使油水分離變得復雜。

三、試驗結論

1.由于上游工藝條件，FPSO產(chǎn)生的水質(zhì)發(fā)生了很大變化。與離心機相比，渦旋集成CFU的除油效率更高。在相同條件下，CFU的平均除油效率為97.2％。水中油的去除率為30mg/L。

2.使用內置的旋風(fēng)分離器系統來(lái)解決所產(chǎn)生的水的問(wèn)題，從上游附近開(kāi)始更有效，可以避免泵和其他設備的剪切力，改善水中油的穩定性。

3.在試驗期間，特別是在濾水器生產(chǎn)試驗期間，使用CFU集成式浮式旋風(fēng)分離器顯示出較高的除油效果。此外，它還顯示出在上游工藝變化（例如排沙）過(guò)程中的高除油效果。改進(jìn)，具有高穩定性和適用性壓縮氣體懸浮液將旋風(fēng)分離技術(shù)與垂直氣流分離技術(shù)有機地結合在一起，并利用旋風(fēng)分離器的低密度離心力場(chǎng)來(lái)增強細小氣泡與要去除的污染物顆粒的碰撞和附著(zhù)力，從而增強了傳統的懸浮氣分離工藝。具有液壓保持時(shí)間短，安裝面積小，加工效率高等特點(diǎn)。（來(lái)源：中油遼河油田分公司曙光采油廠(chǎng)）