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      技術文章

      淺析油田污水處理廠的儀表設計

      發布日期:2022-02-23  來源:中海油石化工程有限公司  作者:史秋華,牛曉曼  瀏覽次數:
      【導讀】:為了避免回注水對地層的傷害,對水中懸浮物、水中含油等多項指標均需嚴格控制。簡單介紹了某油田污水處理廠的工藝流程,通過分析污水成分,確定儀表的選型及選材,通過分析現場施工需求,確定儀表安裝方案。......

       摘要:隨著中國對環保的日趨重視,對油田污水處理的要求越來越嚴格,大部分油田對污水處理凈化后,將其再次投入使用,能夠實現資源的二次利用。為了避免回注水對地層的傷害,對水中懸浮物、水中含油等多項指標均需嚴格控制。簡單介紹了某油田污水處理廠的工藝流程,通過分析污水成分,確定儀表的選型及選材,通過分析現場施工需求,確定儀表安裝方案。

       
      油田污水主要包括原油脫出水(又名油田采出水)、鉆井污水以及站內的其他類型含油污水。隨著中國對環保行業的日趨重視,對油田污水處理的要求越來越嚴格。同時大部分油田,對油田污水進行處理凈化,將其再次投入使用,能夠實現資源的二次利用,能夠有效解決因為原油開采導致的地層虧空問題,同時也能夠有效緩解地下水資源緊缺問題[1]。當前,油田污水在處理后主要用于回注,一方面可以實現水資源的二次利用,另一方面也能有效減少油田污水的排放,達到節能環保的效果[1]。為了避免回注水對地層的傷害,對水中懸浮物、水中含油等多項指標均需嚴格控制。
       
      米桑油田群是中海油首次作為項目的主合同方開發和管理的一個大型整裝油田,該油田群污水處理要求很嚴格,單井生產的油氣水混合物通過出油管道直接輸送至各脫氣站,或經計量站或選井閥組匯合后輸送至脫氣站。在脫氣站內將氣液進行分離并對含水原油初步脫水,分離出的含油污水通過輸水管道輸送至污水處理站,處理合格后將用于油田注水井回注。
       
      1污水處理廠簡介
      1.1污水處理廠工藝
      污水處理工藝流程如圖1所示,在脫氣站內將進行氣液分離并對含水原油初步脫水,分離出的含油污水經長輸管線輸送至污水處理廠的調儲罐,調節水質水量,初步處理油和懸浮物。經調儲罐初步處理的污水由進水泵輸送至聚結除油器,采用聚集增強與異向流分離,進行油水分離,實現
      自動收油。除油后的污水進入斜板沉降器,利用斜板淺層理論,增大油水泥分離高度,進行深度油水泥分離。處理后的污水進入汽提塔,去除污水中的硫化氫,汽提塔底部的提升泵將污水輸送至核桃殼過濾器,將污水中懸浮物和油珠截留在濾料層表面或吸附在濾料表面。過濾后的污水進入雙介質過濾器,用經過特殊處理的無煙煤將污水中較大懸浮物和油珠攔截在濾料層表面或吸附在濾料表面,同時利用下層濾料金剛砂對污水中細小懸浮物和油珠攔截或吸附。處理后的水,進入儲水罐備用,可以達到回注地層的水質要求,并輸送到注水站,各項參數的要求見表1所列。同時,處理后的水也可以用于各除油器及過濾器的反沖洗,反沖洗后的廢水再次打回調儲罐進行處理,實現循環利用,變廢為寶。調儲罐頂部濾出的污油、聚結除油器形成的污油、以及斜板沉降器形成的污油均收集至污油罐。
      污水處理廠工藝流程示意污水處理廠出水水質要求
      1.2污水處理廠特點
      該油田群室外工作環境惡劣,天氣炎熱干燥,多雷。由脫氣站輸送過來的污水溫度高,操作溫度為80℃左右,含油污水的物性見表2所列。且當地人工昂貴,為了盡量減少施工現場人員焊接等工作,減少人工時費,降低成本,對于儀表的安裝也有特殊要求。
      混合含油污水物性表
      2儀表選型及選材
      該污水處理項目儀表選型遵循APIRP551:Processmeasurementinstrumentation,并結合現場實際使用情況進行優化。海外項目管理與國內項目有差別,通常業主會指定一個團隊作為項目管理(PMC)代替業主進行設計文件的審查,設計文件首先提交PMC審查,審查通過才能進行采購和施工。PMC審查通過的文件將成為業主驗貨的依據,儀表的選型和材質不能低于設計文件,但可以高于設計文件。而總承包項目,設計既要滿足業主的需求,又要控制成本,故提交PMC審查的設計文件,切忌過度設計。例如,針對壓力變送器,提交給PMC的設計文件中測量元件為壓敏電阻,若實際采購為電容式,業主驗貨會通過,反之,則會被業主拒收。若設計文件中測量元件項,注明為“產品廠家確定”,則采購為電容式或壓敏電阻式均可。但是儀表類型及材質的核心項,是必須要明確的,否則PMC不會給予通過。
       
      2.1儀表材質選擇
      根據表2所列的混合含油污水物性數據,選擇合適的儀表材質。污水中ρ(Cl-)高達135.900g/L,氯離子的活性作用對不銹鋼氧化膜的建立和破壞均起著重要作用[2]。Cr和Ni是不銹鋼耐腐蝕性能非常重要的合金元素[3],故選擇含Cr和Ni較高的雙相鋼S31803或哈式C合金鋼能夠較好地適用于該工況。對于本體較大的儀表,如磁翻板液位計、電磁流量計選用不銹鋼加襯里的方案。除以上提到的儀表材質,液相儀表接液材質均為雙相鋼;含酸氣相的儀表接液材質選用316SS或A216WCB,要求符合NACEMR0175/ISO15156認證;不含酸氣相的儀表接液材質為316SS,非接液材質為碳鋼或不銹鋼。
       
      2.2儀表選型
      對于該污水處理廠儀表選型有以下幾方面要求。
      1)儀表防護等級為IP65,防爆等級為ExdIIBT4,暴露于陽光下的變送器需帶遮陽罩,帶電涌保護器。變送器輸出信號要求為20mA+HART。
      2)就地溫度儀表選用雙金屬溫度計,表盤直徑為150mm。
      3)溫度變送器選用一體化溫度變送器,測溫元件為Pt100,變送器帶現場指示功能,帶電涌保護器。
      4)就地壓力儀表首選波登管壓力儀表,要求表盤直徑為150mm。
      5)壓力變送器選用智能壓力變送器,測量元件選用壓敏電阻。
      6)液相流量儀表選用電磁流量計,雙電極,電極材質為哈C鋼,測量管材質為316SS+PTFE。氣相流量儀表選用渦街流量計,材質為316SS。
      7)液位計選型。儲罐用遠傳液位計選用雷達液位計。由于污水溫度過高,罐內易形成蒸汽凝液,影響普通雷達液位計的測量效果,所以選擇過程密封式天線,天線材質為316SS+PTFE。界面儀選用射頻導納界面儀,軟電纜,材質為哈式C合金鋼。液位計及界位儀均帶罐旁指示儀。汽提塔遠傳液位計選用雙法蘭差壓液位變送器,接液材質為哈式C合金鋼,帶沖洗環。就地液位計選用磁翻板液位計,本體材質為316SS+PTFE。8)控制閥選用氣動Globe型,開關閥選用三偏心蝶閥,自力式控制閥選用Globe閥。用于污水液相的控制閥閥體材質為A890.4A;用于含酸氣相的控制閥閥體材質選用A216WCB(HIC&SSC),符合NACEMR0175/ISO15156認證。
       
      3儀表安裝
      儀表安裝的總原則應便于維護、更換及觀測,儀表的觀測面應朝向操作通道,周圍不應有妨礙維修儀表的物件[4]。該油田工作環境惡劣,為減少現場施工量,儀表連接均選用法蘭連接,必須的導壓管選用卡套連接,盡可能減少現場焊接工作。儀表電纜橋架選用6m一跨的大跨度,無需橋架托架。溫度儀表、流量儀表、雷達液位儀表、射頻導納界面儀及控制閥安裝方案與中國國內污水處理廠儀表安裝方案相同。壓力儀表、磁翻板液位計及雙法蘭差壓液位變送器安裝方式如下:
      1)壓力儀表及壓力變送器采用短安裝,管道專業配一次取源閥,要求為法蘭閘閥,法蘭材質與壓力等級與管道材質及等級一致。儀表側配法蘭截止閥。
      2)差壓變送器引壓管采用卡套連接方式,一次取源閥要求同壓力儀表,儀表側引壓系統均為卡套連接。
      3)因汽提塔部分介質含硫,儀表維護時,需要將介質進行密閉排污,所以磁翻板液位計和雙法蘭差壓液位變送器需要帶密閉排污接口。
       
      4結束語
      油田污水處理廠是該油田群重要的組成部分,選擇技術先進、安全可靠的儀表是保證過程控制和安全性的關鍵。海外油田因項目的特殊性及
      介質的特殊性,既要考慮現場的適用又要考慮成本的控制,對于儀表的選型、材質的選擇以及安裝方案的確定,應給予足夠的重視。筆者通過對該油田群污水處理廠介質特性、自然環境特性的分析,確定了儀表的選型、選材及安裝方案。不同地區的同類項目儀表選型及選材應根據項目的具體情況綜合考慮后確定。

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