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风城油田吞吐开发区密闭集输系统冷凝水单独回收利用工程

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获奖年度2023

专业分类工业工程设计

获奖等级三等奖

设计单位中油(新疆)石油工程有限公司

设计人员李钰琪、杨萍萍、宗明月、周京都、武文静、罗春林、郑帅、宋狄、吾木提古丽·吐苏甫、阿曼古丽·托乎提、王双印、袁红、李新龙、邱玉蓉、周菲

项目简介

一、工程概况

风城油田吞吐开发集油区接转站采用开式流程,造成的蒸汽和伴生气的无组织排放,既污染了环境,又影响了油区人员的生活健康,给油田的安全稳定运行造成了压力。为保证风城油区的整体环境质量以及安全生产,风城开展密闭集输改造,解决开式流程带来的环保问题。

密闭集输工艺分离出的冷凝水具有矿化度低,热值高,悬浮物、含油低、矿化度低等特点,目前该部分水经换热后又进入采出液,进入稠油处理站原油及采出水处理系统,不仅增加原油处理及采出水处理系统负荷,而且稠油处理站现有采出水处理流程长,加药量大,处理成本高。据测算,冷凝水进入原油处理系统和采出水处理系统,增加处理成本约1266万元/年。

近年来,随着油田开发方式转变,风城油田燃煤锅炉、过热锅炉大规模应用,燃煤锅炉、过热锅炉对水质要求较高,需大量补充清水。冷凝水水质远远高于油田采出水,经简单除油、除悬浮物和软化后可回用锅炉,本工程采用 “聚结除油+过滤”工艺将冷凝水单独回收处理,不仅可以降低水处理成本,还能减少清水用量,改善锅炉进水指标,具有较好的经济效益。

二、关键技术及创新

1)节能降耗,降低采出水处理成本

根据风城作业区产量预测,冷凝水量将达到6400m3/d。冷凝水进入采出水处理系统,需与采出水一起除硅、除油、除悬浮物后回用锅炉。风城采出水处理成本5.42元/m3,而冷凝水单独回收处理,处理成本2.70元/m3,每年可节约采出水处理费用635.392万元。

与清水相比,回收的冷凝水具有一定的热值,温度在75,而清水温度为25左右,将冷凝水回用锅炉,可以节约天然气费用,经测算,年节约的天然气费用1384万元。

冷凝水回用锅炉,可替代清水,年节约清水量233.6万吨,节约清水费用981万元。

三项合计节约运行成本3000.392万元。

2)研究冷凝水处理技术

冷凝水处理主要用在石化企业,在油田行业属于首次使用。通过查阅资料,开展室内试验和现场试验,对比“聚结除油+过滤”和“阻截除油”两种处理工艺对冷凝水的处理效果,得出“聚结除油+过滤”针对油田开采分离出的采出水处理效果更好,能够达到锅炉进水指标,同时辅助流程简单,排污量少,运行稳定,更能满足油田开采需求。

3)研发冷凝水回收橇

       目前风城油田密闭集输工艺的冷凝水通过空冷器换热后进入采出液处理系统,研发出冷凝水回收橇,将回收橇的运行状态与喷淋塔的液位连锁,当喷淋塔液位在2m时,回收橇处于运行状态,当喷淋塔液位低于2m时,连锁停回收橇,实现冷凝水自动回收。

4)研发聚结除油橇

通过冷凝水处理工艺研究,本项目选择“聚结除油+过滤”处理工艺,聚结除油装置是本项目的核心设备。通过软件模拟,对聚结除油材料选择、聚结时间等进行优化,并开展室内试验和现场试验,最终确定聚结除油装置的结构。为缩短工期,按照工厂化、橇装化要求,将装置集成为橇装设备,橇上设有1座聚结出油装置和1台提升泵以及配套的自控系统和配电系统。

5)用变强度反洗技术,提高反洗效果,降低反洗水量。

      优化过滤器反洗工艺,过滤器反洗采用气洗小流量反洗大流量反洗 的变强度反洗技术,不仅提高反洗效果,而且反洗水量较常规反洗工艺减少20%,同时减少因反冲洗强度过高造成跑料的损失。

三、项目的主要优点及社会经济环境效益

1)环保、节能效益显著

本项目将密闭集输过程中产生的冷凝水再利用项目,它是将风城稠油吞吐开发区块密闭集输工艺中分离出的冷凝水及SAGD采出液分离出的冷凝水,经过处理后替代清水回用锅炉,每年可节约清水资源237万吨,有效地利用水资源。

2)经济效益显著

现有采出液处理运行成本26元/方,采出水处理运行成本5.42元/方(仅包括水费、电费、药剂费用)。本项目实施后,每年可节省原先的处理成本约1266万元/年,处理后的冷凝水代替清水后可节省清水费用89.94万元。

3)采用新颖先进的处理技术

冷凝水处理工艺:采用“聚结除油+过滤”工艺, 可以有效的去除乳化油,工艺流程简单、油水分离效率高;聚结除油工艺运行成本和维护费用较低,耗能小,且处理能力较大。

4)采用集成化高的处理设备

冷凝水处理较多的采用橇装集成化设备,现场安装简单,有效地缩短现场施工建设周期,且采用橇装设备,有效节约用地,现场布置紧凑,方便,减少土方平整量,节省投资。

5)解决冷凝水中高乳化油去除的难点

       密闭集输工艺中回收的冷凝水且水温比较高,所以油、水比重差较小,绝对粘度降低;乳化油颗粒在水体中的布朗运动增强,从而使胶体颗粒相对稳定,水相的溶解性增强,且溶解油高度乳化,因此在高温条件下去除水中油的难度较大。