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浅析油田污水处理厂的仪表设计

发布日期:2022-02-23  来源:中海油石化工程有限公司  作者:史秋华,牛晓曼  浏览次数:
【导读】:为了避免回注水对地层的伤害,对水中悬浮物、水中含油等多项指标均需严格控制。简单介绍了某油田污水处理厂的工艺流程,通过分析污水成分,确定仪表的选型及选材,通过分析现场施工需求,确定仪表安装方案。......

 摘要:随着中国对环保的日趋重视,对油田污水处理的要求越来越严格,大部分油田对污水处理净化后,将其再次投入使用,能够实现资源的二次利用。为了避免回注水对地层的伤害,对水中悬浮物、水中含油等多项指标均需严格控制。简单介绍了某油田污水处理厂的工艺流程,通过分析污水成分,确定仪表的选型及选材,通过分析现场施工需求,确定仪表安装方案。

 
油田污水主要包括原油脱出水(又名油田采出水)、钻井污水以及站内的其他类型含油污水。随着中国对环保行业的日趋重视,对油田污水处理的要求越来越严格。同时大部分油田,对油田污水进行处理净化,将其再次投入使用,能够实现资源的二次利用,能够有效解决因为原油开采导致的地层亏空问题,同时也能够有效缓解地下水资源紧缺问题[1]。当前,油田污水在处理后主要用于回注,一方面可以实现水资源的二次利用,另一方面也能有效减少油田污水的排放,达到节能环保的效果[1]。为了避免回注水对地层的伤害,对水中悬浮物、水中含油等多项指标均需严格控制。
 
米桑油田群是中海油首次作为项目的主合同方开发和管理的一个大型整装油田,该油田群污水处理要求很严格,单井生产的油气水混合物通过出油管道直接输送至各脱气站,或经计量站或选井阀组汇合后输送至脱气站。在脱气站内将气液进行分离并对含水原油初步脱水,分离出的含油污水通过输水管道输送至污水处理站,处理合格后将用于油田注水井回注。
 
1污水处理厂简介
1.1污水处理厂工艺
污水处理工艺流程如图1所示,在脱气站内将进行气液分离并对含水原油初步脱水,分离出的含油污水经长输管线输送至污水处理厂的调储罐,调节水质水量,初步处理油和悬浮物。经调储罐初步处理的污水由进水泵输送至聚结除油器,采用聚集增强与异向流分离,进行油水分离,实现
自动收油。除油后的污水进入斜板沉降器,利用斜板浅层理论,增大油水泥分离高度,进行深度油水泥分离。处理后的污水进入汽提塔,去除污水中的硫化氢,汽提塔底部的提升泵将污水输送至核桃壳过滤器,将污水中悬浮物和油珠截留在滤料层表面或吸附在滤料表面。过滤后的污水进入双介质过滤器,用经过特殊处理的无烟煤将污水中较大悬浮物和油珠拦截在滤料层表面或吸附在滤料表面,同时利用下层滤料金刚砂对污水中细小悬浮物和油珠拦截或吸附。处理后的水,进入储水罐备用,可以达到回注地层的水质要求,并输送到注水站,各项参数的要求见表1所列。同时,处理后的水也可以用于各除油器及过滤器的反冲洗,反冲洗后的废水再次打回调储罐进行处理,实现循环利用,变废为宝。调储罐顶部滤出的污油、聚结除油器形成的污油、以及斜板沉降器形成的污油均收集至污油罐。
污水处理厂工艺流程示意污水处理厂出水水质要求
1.2污水处理厂特点
该油田群室外工作环境恶劣,天气炎热干燥,多雷。由脱气站输送过来的污水温度高,操作温度为80℃左右,含油污水的物性见表2所列。且当地人工昂贵,为了尽量减少施工现场人员焊接等工作,减少人工时费,降低成本,对于仪表的安装也有特殊要求。
混合含油污水物性表
2仪表选型及选材
该污水处理项目仪表选型遵循APIRP551:Processmeasurementinstrumentation,并结合现场实际使用情况进行优化。海外项目管理与国内项目有差别,通常业主会指定一个团队作为项目管理(PMC)代替业主进行设计文件的审查,设计文件首先提交PMC审查,审查通过才能进行采购和施工。PMC审查通过的文件将成为业主验货的依据,仪表的选型和材质不能低于设计文件,但可以高于设计文件。而总承包项目,设计既要满足业主的需求,又要控制成本,故提交PMC审查的设计文件,切忌过度设计。例如,针对压力变送器,提交给PMC的设计文件中测量元件为压敏电阻,若实际采购为电容式,业主验货会通过,反之,则会被业主拒收。若设计文件中测量元件项,注明为“产品厂家确定”,则采购为电容式或压敏电阻式均可。但是仪表类型及材质的核心项,是必须要明确的,否则PMC不会给予通过。
 
2.1仪表材质选择
根据表2所列的混合含油污水物性数据,选择合适的仪表材质。污水中ρ(Cl-)高达135.900g/L,氯离子的活性作用对不锈钢氧化膜的建立和破坏均起着重要作用[2]。Cr和Ni是不锈钢耐腐蚀性能非常重要的合金元素[3],故选择含Cr和Ni较高的双相钢S31803或哈式C合金钢能够较好地适用于该工况。对于本体较大的仪表,如磁翻板液位计、电磁流量计选用不锈钢加衬里的方案。除以上提到的仪表材质,液相仪表接液材质均为双相钢;含酸气相的仪表接液材质选用316SS或A216WCB,要求符合NACEMR0175/ISO15156认证;不含酸气相的仪表接液材质为316SS,非接液材质为碳钢或不锈钢。
 
2.2仪表选型
对于该污水处理厂仪表选型有以下几方面要求。
1)仪表防护等级为IP65,防爆等级为ExdIIBT4,暴露于阳光下的变送器需带遮阳罩,带电涌保护器。变送器输出信号要求为20mA+HART。
2)就地温度仪表选用双金属温度计,表盘直径为150mm。
3)温度变送器选用一体化温度变送器,测温元件为Pt100,变送器带现场指示功能,带电涌保护器。
4)就地压力仪表首选波登管压力仪表,要求表盘直径为150mm。
5)压力变送器选用智能压力变送器,测量元件选用压敏电阻。
6)液相流量仪表选用电磁流量计,双电极,电极材质为哈C钢,测量管材质为316SS+PTFE。气相流量仪表选用涡街流量计,材质为316SS。
7)液位计选型。储罐用远传液位计选用雷达液位计。由于污水温度过高,罐内易形成蒸汽凝液,影响普通雷达液位计的测量效果,所以选择过程密封式天线,天线材质为316SS+PTFE。界面仪选用射频导纳界面仪,软电缆,材质为哈式C合金钢。液位计及界位仪均带罐旁指示仪。汽提塔远传液位计选用双法兰差压液位变送器,接液材质为哈式C合金钢,带冲洗环。就地液位计选用磁翻板液位计,本体材质为316SS+PTFE。8)控制阀选用气动Globe型,开关阀选用三偏心蝶阀,自力式控制阀选用Globe阀。用于污水液相的控制阀阀体材质为A890.4A;用于含酸气相的控制阀阀体材质选用A216WCB(HIC&SSC),符合NACEMR0175/ISO15156认证。
 
3仪表安装
仪表安装的总原则应便于维护、更换及观测,仪表的观测面应朝向操作通道,周围不应有妨碍维修仪表的物件[4]。该油田工作环境恶劣,为减少现场施工量,仪表连接均选用法兰连接,必须的导压管选用卡套连接,尽可能减少现场焊接工作。仪表电缆桥架选用6m一跨的大跨度,无需桥架托架。温度仪表、流量仪表、雷达液位仪表、射频导纳界面仪及控制阀安装方案与中国国内污水处理厂仪表安装方案相同。压力仪表、磁翻板液位计及双法兰差压液位变送器安装方式如下:
1)压力仪表及压力变送器采用短安装,管道专业配一次取源阀,要求为法兰闸阀,法兰材质与压力等级与管道材质及等级一致。仪表侧配法兰截止阀。
2)差压变送器引压管采用卡套连接方式,一次取源阀要求同压力仪表,仪表侧引压系统均为卡套连接。
3)因汽提塔部分介质含硫,仪表维护时,需要将介质进行密闭排污,所以磁翻板液位计和双法兰差压液位变送器需要带密闭排污接口。
 
4结束语
油田污水处理厂是该油田群重要的组成部分,选择技术先进、安全可靠的仪表是保证过程控制和安全性的关键。海外油田因项目的特殊性及
介质的特殊性,既要考虑现场的适用又要考虑成本的控制,对于仪表的选型、材质的选择以及安装方案的确定,应给予足够的重视。笔者通过对该油田群污水处理厂介质特性、自然环境特性的分析,确定了仪表的选型、选材及安装方案。不同地区的同类项目仪表选型及选材应根据项目的具体情况综合考虑后确定。

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