油田注水系统改造

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注水增压泵 ｝｝ 注水增压泵 曰 注水增压泵
在注水缓冲罐内 部安装收油槽， 一旦生产水处 理效果变差，注水缓冲罐还可以将污油经收油槽排
至闭式排放罐。这个收油槽是防止不合格生产水排 人海中的最后一道屏障。该设计效果好 ，值得推
｝抖 口 汇 闭卜 管 ｝ 人
度后进货油舱储存。 从一级分离器 、二级分离器和电脱水器分离 出来 的生产水经生产水管汇进人生产水处理系统
（ 见图１。首先经撇油器 （２１ ／ Ｃ 操作温度 ） Ｖ６０ Ｂ ， Ａ／
为 ８ ９，压力为 １０ ，覆盖气为氮气或天然 ０ Ｃ ４ ｋａ Ｐ 气）除掉粒径大于 ６ Ｒ ０ ｍ的油滴和固体颗粒，将
图 ６ 改造后的撇油器和浮选器流程示意
石
油
工
程
建Fra Baidu bibliotek
设
２０ ０ ７年 ２月
广。
但是， 一旦注水缓冲罐进油，经收油槽向闭式 排放罐排油主要靠调节液位来实现， 这需要一段时 间。在此期间，即使经核桃壳过滤器处理后的生产
水达标， 进注水缓冲罐后也会被污染， 致使无法继 续排人海中和注水，这将严重影响生产水处理系统
赵军瓤， 谭摧模， 谭家祥，ｆ未建，ｆ晓冬 ｔ ｔ
（ 海洋石油基地集团采油服务公司， 中国 天津 ３０５） ０４２
摘 要：对渤海湾曹妃甸 １－／ １１ ２油田ＦＳ Ｐ Ｏ海洋石油 １２ １ 号生产水处理系统和注水系统的工艺流
程进行了 介绍，详细分析了 投产以来系 统运行中 存在的问题，并结合油田实际情况提出了改进措 施和建议。改造后系 统经实际 操作运行效果良 好， 为今后类似ＦＳ ＰＯ的设计建造积累了经验， 具
ＷＨ Ａ井产流体经约 ２ ｋ Ｐ ． ｍ的海底管道输 ５
送到ＷＧ Ａ后与该平台井产流体汇合，由两条约 Ｐ
１ｋ ０ ｍ的海底管道经 ＳＭ输送到 Ｆ Ｓ Ｐ ＰＯ海洋石油 １２ １ 号船上。 ＦＳ Ｐ Ｏ海洋石油 １２ １ 号船上的原油处理系统由
两个完全相同的系列组成，现在以系列一为例作简 要介绍。原油依次经３ 台换热器 （２１， ２， Ｅ １ Ｅ１０ ０ ２ Ｅ１０ ２３）逐 步加热升温后 ，进人一级分离器 （ ２４）进行油气水三相分离 ，然后经换热器 Ｖ １０ （ ５） 再 次 加 热 升温 ，进 人 二 级分 离 器 Ｅ１ ２０
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此外，针对反冲洗管道上的球阀振颤问题， 增
加了该管道的支撑。在反冲洗出口管汇还增加一个 球阀，以便在更换反冲洗管道上损坏的球阀时，隔
２３ ６０
｝４Ａ ｝量 节 一 Ｐ１－｝ 调 阀 ４０Ｆ流
浮选器后， 油相液位在很短时间内即达到高高液位 设定点，造成关断。 （）撇油器和浮选器的油相排油管道不能向污 ２ 油水舱排油。其主要原因是：污油水舱操作压力约 为 １０ ，而撇油器操作压力约为 １０ ，浮选 ５ ｋａ Ｐ ４ ｋａ Ｐ
器操作压力约为 ４ ｋ ａ ０ 。撇油器和浮选器的排油压 Ｐ
动控制 ，系列间相互干扰，造成现场操作条件恶 化、工作人员劳动强度加大，使日常操作隐患增 加。主要原因有以下几个方面： （）撇油器和浮选器油相空间不足。撇油器和 １ 浮选器油相隔板靠近罐顶， 造成油相容积偏小。当
水相液位的波动或一股高含油生产水进人撇油器和
间和不同系列的浮选器之间相互影响， 造成撇油器 或浮选器压力低，油相排油受到影响。 （）核桃壳过滤器反冲洗流量大。核桃壳过滤 ５ 器设计有反冲洗功能， 但反冲洗时，由于管道流量 过大， 使下游的注水缓冲罐压力低于注水泵吸人口 要求的压力， 造成注水泵关停。另外当核桃壳过滤 器反冲洗时， 反冲洗出口管道上的球阀剧烈振颤， 造成阀门盘根损坏甚至阀杆断裂， 不得不数次维修 和更换阀门。核桃壳过滤器流程如图４ 所示。
增压后注人注水井。
图 ３ 撇油器和浮选器流程示意 注
排人
海中
污油水舱
（）浮选器的操作压力高于设定值。浮选器的 ３ 水 外 覆盖气出口 通向冷放空管汇，因存在上述诸多设计 输 管 问题，流程不能实现自 动控制，浮选器的操作压力 汇 曾多次高于设定值， 使污油经冷放空管汇从位于火 炬塔中部的冷放空头冒出，污染设备和甲板。 （）撇油器和浮选器的覆盖气互相影响。撇油 ４ Ｉ ２－ Ｐ ０Ｄ ４Ａ｛ ４
图 ５ 改造后注水增压泵流程示意
离反冲洗出口 管道，避免因更换球阀而关停生产水 处理系统， 改造后的核桃壳过滤器流程见图７（ 其
中粗实线为改造部分） 。
２ ． 对撇油器和浮选器排油管道的改造 ．２ ２ 鉴于污油水舱操作压力高于撇油器和浮选器的
操作压力， 造成撇油器和浮选器油相不能排油，只
能靠外接临时软管排液。经过改造将排液管道接至 闭式排放罐。这样可以使撇油器和浮选器的排油通 过液位调节阀实现 自动排液功能。改造后的撇油器
供。一种是氮气， 另一种是燃料气。氮气来自 氮气 机系统， 燃料气来自 燃料气洗涤器。３ 台撇油器的 覆盖气共用 ２ 个自 立式调节阀， 台浮选器的覆盖 ３
气也共用 ２ 自 个 立式调节阀。不同系列的撇油器之
生产水处理系统自 投人运行以来， 流程一直不
能实现 自动控制。由于同一系列内液位不能实现 自
（２６） 继续进行油气水三相分离， Ｖ１ ， ０ 原油经泵增
压后进人换热器 （２７） Ｅ １０ ，继续加热升温，在电
图 １ 生产水处理系统流程示意
脱水器 （２９） Ｖ １ 进行油水两相分离， ０ 处理合格的
原油，经换热器 （２０）将原油温度降至合格温 Ｅ２０
处理达标的生产水进人注水系统 （ 见图２ ， ） 注水系统主要由生产水缓冲罐 （４３， Ｖ４０ 操作温度
节阀和一个回流调节阀，改造后的注水增压泵流
顶部覆盖气出口至冷放空管汇隔离，在覆盖气出口 接一个新加的分液罐， 该分液罐气相出口回接至冷 放空管汇，液相出口经新加的气泵排至闭式排放 罐。此项改造已经完成，彻底消除了污油经冷放
空管汇从位于火炬塔中部的冷放空头冒出的难题。
改造后的流程见图６（ 其中粗实线为改造部分） 。
１ 工艺流程简介［］ ［ １ － ３
水含油浓度降至４０ Ｌ ０ ｍ／ 以下， ｇ 然后进人浮选器
（２３ＡＢＣ Ｖ ６０／／，操作温度为 ８ ０，压力为 ４ ｋａ ０ Ｃ ０ ， Ｐ 覆盖气为氮气或天然气）进一步除去粒径大于 １Ｒ ０ ｍ的油滴和固体颗粒，将水含油浓度降至 ８ ｍ／ ０ Ｌ以下，再经注水增压泵 （４１ ／／／／ ｇ Ｐ４０ ＢＣＤ Ａ Ｅ ，人 口压力为 ４ ｋａ ０ ，出口压力为 １ ｋａ Ｐ ２０ ） ６ Ｐ 增压后至核桃壳过滤器 ，最终将水含油浓度降 至 ３ ｍ儿 以下，满足达标排放和回注要求。 ０ ｇ
和浮选器流程见图６（ 其中粗实线为改造部分） 。
一 下 石 奋了ｉ －－Ｇ－ 一ｉ －Ｄ － ｐ － － －
火炬分液罐 入 口管汇
｝产 管 ｝ 生水‘ 〔
２叫｝ ６１｝ ６９ ｝ 雁－ ６ － １ 冲２０ １ 吧２０ １ ｗ －
有一定的参考价值。 关键词：海洋石油工程；生产水处理系 统；注水系统；改造 中图分类号： Ｅ ５． Ｔ ３７ ６ 文献标识码： Ａ 文章编号：１０－２６ ０７ ０－０１０ ０１２０ （ ０） ０１－４ ２ １
０ 引言
曹妃甸 １ １ －／油田位于渤海湾西部，该油田 １ ２
所处水域水深约 ２ ｍ ０ 。周围海域为海洋捕捞区、 海产品养殖区、盐业生产区和海滨旅游区以及众多
２ ． 对核桃壳过滤器的改造 ．５ ２
液位调节 阀
生 产 水 管 汇
Ｖ２ ０ ６１ ２ ３ Ｂ ６０
核
针对核桃壳反冲洗的问题， 在核桃壳过滤器反 冲洗汇流管道上增加限流孔板， 消除反冲洗对下游
桃 壳 过 滤 器
一几 成洲
。 花二 二 二 ． 兮卜 二 已二 ． 二：
注水缓冲罐压力波动的影响。限流孔板尺寸需经计 算确定。
图 ７ 改造后的核桃壳过滤器流程示意
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厂二 一－ ￣、 、 １ 碑，－一￣、 尹占
３ 注水系统存在的问题和改进措施 ３ 存在的问题 ． １ ３ ． 注水缓冲罐 ．１ １
Ｖ２ ３ ６０
２ ３ ＢＩ ＇ Ｉ２ ３ Ｃ ６ ０ Ｉ Ｖ ６ ０ －
石
油
工
程
建
设
２０ ０ ７年 ２月
为 ８ ｀，压力为 １ ｋａ ０ Ｃ ００ ，覆盖气是含氧量为 ０ Ｐ ２ ｍ／的氮气） ００ Ｌ ０ ｇ 和注水泵 （ ４０／Ｃ ， Ｐ ２ＡＢ ／ 人 ４ ／Ｄ 口压力为 １ ａ Ｍ ，出口压力为 １ Ｍ ａ Ｐ ３ ）及注水外 Ｐ
输管汇组成。生产水由注水系统增压后通过 ＳＭ Ｐ 再经约 １ ｋ ０ ｍ海底管道 向 ＷＧ Ａ平台的注水井注 Ｐ
图 ２ 注水系统流程示意
器和浮选器的覆盖气由可以互相切换的两种气源提
Ｃ Ｄ １１ 油田生产水处理系统设计最大处理 ２ Ｆ １－／
能力４ ｘ０ｍ／，注水系统设计最大注水量为 ３ ． １４ ８ ３ ｄ ． ２ ｘ ｍ／． １＇ ３ ０ ｄ
２ 生产水处理系统存在的问题和改进措施 ２ 存在的问题 ． １
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２ １ Ａ１ Ｉ ６ ０ ６ ０ －１ Ｖ２ １
２ ０ ６１ ０
火炬分液罐
人 口管汇
覆 盖 气
水，其中一部分水经 Ｗ Ａ继续通过约 ２ ｋ Ｇ Ｐ ． ｍ海 ５
底管道输送至ＷＨ Ａ平台，再由 Ｐ 该平台的注水泵
第 ３ 卷第 １ ３ 期
石
油
工
程
建
设
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２ ． 对撒油器和浮选器覆盖气的改造 ．４ ２
程见图５（ 其中虚线为改造后的控制线路，粗实线 为改造后的阀门） 前除Ａ系列需要增加一台注 。目 水增压泵外，其他改造全部完成，实现了流程 自
动控制功能。
鉴于不同系列撇油器之间和不同系列浮选器之
间覆盖气的相互影响， 建议在每个容器的覆盖气人 口 和出口 新加两个自 立式压力调节阀，消除相互之 间的影响， 利于流程的稳定。
２ 改进措施和建议 ． ２ ２ ． 对生产水处理 系统主流程改造 ．１ ２ 鉴于生产水处理系统流程无法实现 自动控制
２ ． 对浮选器冷放空管道的改造 ．３ ２ 鉴于浮选器经常向冷放空管汇排液，将浮选器
功能的问题，设计增设 １ 台注水增压泵 ，并与目 前并列的 ５台注水增压泵一起分成 ３ 组，每组 ２ 台注水增压泵，使之与上游 ３ 个系列的浮选器和 撇油器对应，每组增压泵排出口增加一个液位调
自 然保护区，油田作业环境比较敏感， 对油田 操作
标准要求较高。
曹妃甸 １ １ －／ 油田由中国海洋石油与科麦奇 １ ２ 合作开发， 科麦奇为油田作业者。该油田计划分两 期开发。一期已于 ２０ 年 ７ ０４ 月投产，主要由ＷＧ － Ｐ Ａ和 ＷＨ Ａ两座井 口平台和一座 ＳＭ单点以及 Ｐ Ｐ 一艘 １ 万 ｔ ５ 级的 ＦＳ Ｐ Ｏ海洋石油 １２ １ 号船组成。
力低于污油水舱操作压力，因此造成撇油器和浮选 器排油管道不能排油。另外，即使撇油器和浮选器 能向污油水舱排油， 也因排油管道管径太小， 不能 及时有效排油， 易造成撇油器和浮选器油相处于高 高液位。撇油器和浮选器流程如图３ 所示。
图 ４ 核桃壳过滤器流程示意
第 ３ 卷第 １ ３ 期
赵军凯等 ：渤海曹妃甸 １－ ／ 油 田生产水处理和注水系统的改进 １１ ２