浅析高效旋流分离技术在气田采出水处理中的应用

浅析高效旋流分离技术在气田采出水处理中的应用

王勇1,师红磊2,孟俊峰1

（1.长庆油田第一采气厂第二净化厂内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗无定河蒙大园区，内蒙古 鄂尔多斯 017300；

2.长庆油田采气二厂米脂天然气处理厂，陕西 榆林 718100；）

摘要：随着天然气工业的发展，气田采出水处理工艺也不断更新，气田采出水的水质指标也越来越严格，而高效旋流分离技术具有处理效率高、占地面积小、能耗低、设备体积小等优点，因此在气田采出水处理工艺中得到了广泛应用。基于此，本文简单讨论高效旋流分离技术在气田采出水处理中的应用优势，深入探讨应用要点，以供参考。

关键词：设备选型；工艺参数；分离技术

前言：高效旋流分离技术是利用气液两相界面上的速度差，以微小的压强差为推动力，使液相产生强烈的旋流分离，并在旋流器中形成高度分散的液滴或粒体，通过分级、聚结和沉降等物理、化学作用分离出油、水和固体杂质，实现净化油水、固液分离。其具有结构简单、高效、易操作、分离效率高等优点，因此被广泛应用于天然气处理及采出水净化领域。

1. 高效旋流分离技术在气田采出水处理中的应用优势

高效旋流分离技术在国外天然气净化厂、原油加工处理站、油田注水站等领域均有应用案例。我国在气田采出水处理方面的研究起步较晚，但随着我国天然气工业的快速发展及高效旋流分离技术应用经验的不断丰富和积累，我国高效旋流分离技术已经在国内多个天然气净化厂得到了推广应用。如：中石化新疆油田分公司天然气净化厂、大庆油田公司天然气净化厂、中石油西南油气田分公司天然气净化厂、中海油四川石油管理局天然气净化厂等。高效旋流分离技术具有结构简单、体积小、能耗低等优势，可直接将气田采出水引入重力分离器进行处理，操作方便，不需要设置中间集气罐。采用的旋流器直径小、旋流器截面积小，且旋流器可以做成圆筒形，因此占地面积小，对处理站整体设计要求较低，是一种物理方法，不需要添加化学药剂，无二次污染，因此不会对处理水的水质产生影响。高效旋流分离技术分离效率高，可将含气（液）水引入重力分离器进行处理，采用的旋流器能够实现气液的有效分离，且具有良好的除油能力，因此该技术还可实现气液的不相溶处理，可以回收污水中的有用物质。

2.高效旋流分离技术在气田采出水处理中的应用要点

2.1研究背景

某气田集输系统采出水主要为采气过程中产生的污水，经过脱水工艺后的水质主要为油、悬浮物，悬浮物含量一般在150 mg/L左右。由于采气过程中会产生大量的采出水，且含油污水中含油量较高，如不加以处理将会对环境造成极大污染，同时对设备及管线造成腐蚀，因此需要对污水进行有效处理。目前，该气田已在多口生产井采用了化学絮凝、离心分离等工艺进行污水处理，但由于污水水质及水量变化较大，絮凝效果不理想，造成处理后水质不稳定，离心分离工艺存在设备庞大、占地面积大、运行成本高等问题。因此，亟待对该气田采出水处理工艺进行优化改进，选用合适的设备及工艺进行污水处理。

2.2原理及特点

高效旋流分离技术的主要原理是利用油水两相在旋流分离器中的速度差，将油和水分离开来，高效旋流分离技术具有结构简单、分离效率高、操作简便等特点。具体表现在以下方面：旋流器体积小、重量轻，仅为普通离心机的1/10左右，安装维修方便，整体结构简单。旋流器具有很强的分离能力，内部压力高达20 MPa，其分离效果与普通离心机相比，可提高50%以上。旋流器内部的水流呈螺旋状旋转流动，当水流流经旋流器内部时，其速度明显降低，因而会产生很大的离心力和动能，从而实现油水的有效分离。在相同体积下，高效旋流分离器的分离效率高于普通离心机4—6个百分点。高效旋流分离器具有以下特点：效率高。可将水中固体杂质去除90%以上，结构简单、易操作。可实现在线自动控制和自动卸料，占地面积小。其占地面积仅为普通离心机的1/10左右，适应性强。可适用于不同性质的水体，处理量可根据用户需要灵活确定。

2.3设备选型

在气田采出水处理中，分离设备主要包括旋流器、分离罐和离心分离机。由于高效旋流分离技术具有分离效率高、结构简单、操作方便等优点，且适用于多种水质条件下的分离，因此在该气田采出水处理中，采用了高效旋流分离设备进行处理。旋流器是旋流分离器的主要部件，其主要功能是将乳化液中的水分和固体杂质分离开，达到净化处理水质的目的。旋流器由筒体、旋流腔和锥体三部分组成，根据应用场合不同，可分为立式和卧式两种形式。在该气田采出水处理中，由于该气田采出水水质较高，且存在多种污染物共存的情况，因此选用了立式高效旋流分离设备。卧式高效旋流分离设备主要由旋流腔、分离器和驱动电机三部分组成。在结构设计上，卧式高效旋流分离设备与立式旋流分离设备相比具有占地面积小、便于安装、操作简单、维修方便等优点。在该气田采出水处理中，采用了立式高效旋流分离设备，根据现场实际应用情况可知，立式高效旋流分离设备运行效果良好。当进水液流量为2.5m3/h、污水流量为0.5m3/h时，处理后水质指标达到了 GB5082.1—2008 《石油化学工业污染物排放标准》中的二级标准；当进水液流量为5m3/h、污水流量为1m3/h时，处理后水质指标达到了 GB5082.1—2008 《石油化学工业污染物排放标准》中的三级标准

[1]。

2.4工艺参数

为了确保高效旋流分离技术在气田采出水处理中的应用，在进行设备选型时，需根据现场工艺特点和运行工况等因素，确定合理的工艺参数。对于气田采出水，由于采出水含水率较高，油水界面上方为饱和空气层，而原油中的含水量较低，因此在进行高效旋流分离设备选型时应选择具有更高脱水效率的旋流器。在高效旋流分离设备进水口处设置油水分离器时，需考虑后续脱水处理工艺对油水分离效果的要求。在进水含油量较低时，可采用二级旋流器（如旋风分离器），当进水含油量较高时，应采用一级旋流器（如高效旋流器），当进水含油量较高且难以满足二级旋流器分离效果时，应采用三级旋流器（如高效旋流器）。高效旋流分离设备的进水口位置及尺寸应满足工艺要求，一般情况下，油水分离器的进水口应设置在设备进水端上方，若采用二级、三级或更高级别的高效旋流分离设备时，则需根据进水水质特点、进水含油量及现有设备情况等因素合理设计。例如：若采用二级或三级高效旋流分离设备进水含油量较高时，则可考虑增设一级油水分离器，若采用多级高效旋流分离设备进水含油量较高时，则可考虑增设二级或三级油水分离器。如：当进水含油量较高时，应根据进水水质情况合理选择油水分离器规格，当进水含油量较低时，可采用一级或二级油水分离器。此外，还需结合现场工况合理选择高效旋流分离设备的规格和参数[2]。

2.5运行效果

在低含油气田采出水处理过程中，通过高效旋流分离技术的应用，实现了气田采出水的高效净化，且实现了不同处理工艺间的串联运行，提高了气田采出水处理系统的稳定性。该技术能够有效降低采出水浊度、 COD含量，特别是对采出水中悬浮物及大颗粒悬浮物的去除效果显著，经高效旋流分离技术处理后的采出水中悬浮物含量可以满足工业回用要求。该技术具有占地面积小、处理流程简单、自动化程度高等优点，能够显著降低人工操作量。由于采用了高效旋流分离技术，使其处理后的采出水浊度可控制在1 NTU以下，能够满足回注水质要求，高效旋流分离技术能够实现污水零排放，符合环保要求，由于采用了高效旋流分离技术，使得水处理系统中设备维护成本和运行费用得到了有效降低，运行安全可靠。通过在采出水处理系统中应用高效旋流分离技术，有效解决了气田采出水水质难以达标排放的难题，既保障了气田采出水水质达标排放，又为气田环境保护提供了重要支撑[3]。

结束语：在当前时代背景下，在气田采出水处理过程中合理应用高效旋流分离技术有着重要的意义，需要结合当前实际情况，了解高效旋流分离技术在气田采出水处理中应用优势，并掌握设备选型、工艺参数等一系列要点，保证气田采出水处理有效进行，推动其可持续发展和进步。

参考文献：

[1]徐东,王刘伟,齐锐.气田采出水处理工艺优化及装置改进[J].石油化工应用,2022,41(12):66-69+77.

[2]车军杰,王周恒,张国栋.高效旋流分离技术在气田采出水处理中的应用[J].当代化工研究,2022(24):125-127.

[3]张洋.气田采出水处理工艺存在问题及对策[J].清洗世界,2020,36(10):90-91.