某平台注水缓冲罐含聚污水处理试验性改造

王 玉，张 超，崔 正

(中海石油(中国)有限公司 天津300452)

某平台注水缓冲罐含聚污水处理试验性改造

王 玉，张 超，崔 正

(中海石油(中国)有限公司 天津300452)

中海石油(中国)有限公司某平台受注聚返出物影响日益明显，在清罐作业后投用仅5个月罐内再次出现大量含聚浮渣，多次造成注水增压泵全停应急事件。针对注水缓冲罐面临的“危机”，提出注水缓冲罐顶部进行开孔的改造设想。通过查阅相关文献及多次现场试验，并结合优化施工手段，最终成功实现了注水缓冲罐在线适应性改造，达到了含聚污水处理方式的“降本增效”。

注水缓冲罐 含聚污油泥 在线开孔 可燃气密封 水力切割设备

0 引 言

中海石油(中国)有限公司某平台注水缓冲罐于2014年8月进行清罐作业，清除含聚浮渣固相物质达150,m3(占罐体有效容积270,m3的55%,)。而在2015年2月注水缓冲罐恢复生产短短的5个月时间内，罐内又再次积聚了大量的含聚污油泥等固相物质。但限于罐体顶部未设计收油孔，最初只能采取拆除20,cm呼吸阀管线结合自制打捞工具的手段对含聚污油泥进行简单的“勾拽”，自2015年3月至9月12日打捞出固相物质约23.3,m3。但对于整个罐体14,000,mm×4,300,mm的水平投影面而言，20,cm管口覆盖面很小，此措施收效甚微。期间注水增压泵多次出现因滤器突然脏堵导致的全停应急事件。

为保证工艺流程、设备运行、外输水质的整体稳定性，不得不将注水缓冲罐运行液位由最初设计的3,000,mm不断慢慢提升，打捞施工之前运行液位已提升至3,800,mm(溢流液位4,200,mm)。在660,m3/h的瞬时量下，生产人员有效应急反应时间仅为3～4,min。在上述状态下运行，不仅带来因注水增压泵全停导致上游限产的生产问题，还因运行液位的持续提升存在着较大的设备及环境方面的安全隐患。

1 改造限制因素分析

污水设备在线开孔作业在渤海地区尚属首例，没有参考经验，需要对整个改造过程中的孔盖设计、施工工艺、密封试压问题通盘考虑。在设计施工阶段可能遇到的问题包括：①孔盖布局，避免与罐顶管线冲突的情况下，孔盖布局要尽可能覆盖罐体平面，以便将水体表层悬浮态含聚浮渣全部打捞出来；②注水缓冲罐密封介质为可燃气，需考虑安全施工方式；③收油孔与罐体的连接方式，要考虑改造后其连接强度及密封的有效性。

2 改造思路及对策

2.1 在线施工方式探索(见图1)

图1 注水缓冲罐氮气置换试验方案示意图Fig.1 Schematic of nitrogen displacement test scheme for waterflooding buffer tank

针对罐顶可燃气及惰化问题，专门进行了注水缓冲罐氮气置换试验。结果表明，在可测试区域内可达到罐体惰化要求的含氧量≤5%,，但可燃气浓度始终处于超标状态(见图2)。且罐体管线法兰及甩头集中于罐顶1/4区域内，测试数据仅能代表被检测区域。

图2 注水缓冲罐氮气置换试验中氧气含量变化Fig.2 Chart of oxygen content variation during the test of nitrogen displacement for waterflooding buffer tank

为保证施工的安全、高效开展，此项目决定采用对可燃气含量要求相对较低的冷切割方式开展作业。

2.2 改造设计

通过查阅相关石化行业罐体设计、施工工艺等方面的资料，提出设计方案如下：

①孔盖位置要避开罐体外壁上的加强工字钢(尺寸为920,mm×920,mm)，同时也要避开罐内壁上的加强角钢，单个孔盖尺寸为650,mm×650,mm(见图3)。

图3 注水缓冲罐顶部开孔俯视图Fig.3Top view of the opening at the top of waterflooding buffer tank

②收油孔法兰与罐体采取螺栓连接方式，螺栓孔均匀布置在预制孔盖内侧，防止罐内气体沿螺栓孔外溢(见图4)。

③通过螺栓将预制的孔盖紧固在罐体上，固定螺栓均从罐内向上穿，螺母朝外，并采用止动垫片和增加备母的双重放松方式防止螺栓松落。连接密闭采用聚四氟乙烯垫片(见图4)。

④用金属胶对收油孔法兰及罐体连接位置进行粘合处理，强化密封性能。开展现场试压。结合平台注水缓冲罐日常运行压力情况，设定试验压力为3,kPaG能够满足平台要求。

⑤与罐体连接的罐顶收油孔法兰处预留焊道，以备在停产检修期间进行焊接处理。

图4 注水缓冲罐顶部开孔孔盖主视图Fig.4 Plan view of the lid of the opening at the top of waterflooding buffer tank

2.3 陆地模拟实验及CCS强度校核

对设计图纸在陆地进行模拟密封性压力试验(根据注水缓冲罐设计压力1.5倍进行实验)，标准为：45,kPaG压力保压30,min无压力降为合格标准(见图5)。实验结果显示合格(见图6)。

在连接方式试验合格的前提下，委托中国船级社(CCS)对罐体改造项目进行强度校核，结论为罐顶应力结果满足要求，增加3个收油孔对罐体顶板没有较大影响，对罐体顶板刚度有增强效果(见图7)。

图5 某平台注水缓冲罐陆地模拟Fig.5Land simulation of a platform’s waterflooding buffer tank

图6 模拟密封性试验情况Fig.6 Result of an encapsulation simulation test

图7 CEPK平台注水缓冲罐开孔后罐顶应力分布Fig.7 Stress distribution on top of the waterflooding buffer tank on CEPK Platform after its pore opening

3 现场改造施工

为保证在线开孔作业施工的安全性、准确性与快捷性，研究国内外先进施工工艺后，引进与吸收国内外适用技术，最终确定此项作业的最佳冷切割工具和施工步骤：在开孔位置处画出螺孔和需切割的收油孔，先用磁力钻(见图8)螺栓孔，过程中持续对螺孔位置进行水冷却；在需切割部件中心位置打两个螺栓孔并攻丝，进而拧上吊装圆环螺栓，利用倒链吊住切割部件，再用高压水射流装置(见图8)将650,mm× 650,mm的钢板切下，完成开孔。

图8 磁力钻(a/b)和高压水射流装置(c)Fig.8 Magnetic drill(a/b)and high pressure water jet device(c)

4 试验性改造应用效果

开孔作业结束立即进行注水缓冲罐的顶部含聚污油泥打捞作业。截至2016年1月21日，119,d时间内累计打捞含聚浮渣150,m3。

试验性改造后，打捞作业取得了显著成效。经1月22日的注水缓冲罐液位降低试验，液位可降至2,500,mm。目前运行液位已由改造前高达3,800,mm降至投产设计的3,000,mm，基本解决了污水流程的关断风险及高液位运行的溢流风险；同时注水增压泵、注水泵等设备故障率也随之减少；注水增压泵滤器脏堵情况大有改观，清洗频率明显降低，较之前滤网清洗工时减少达50%,。

随着打捞工作的开展，平台水质得到了明显的改善：污水含油由之前的30～32,mg/L降至目前的26～29,mg/L，悬浮物含量由之前的17～20,mg/L降至14～17,mg/L(见图9)。

图9 某平台打捞前后水质对比情况Fig.9 Comparison of the quality of injection water before-and-after removal

该项目得以顺利实施，其收油孔设计及在线安装方式在渤海各平台尚属首例，水力切割技术在渤海海上平台也是首次应用。以上创新改造及技术应用均可为后续类似项目提供参考。

5 经济效益

随着注聚返出物对流程影响日益严重，该平台注水缓冲罐于2014年8月5日停产检修期间进行第1次清罐作业。此次作业共耗时60,h，清除含聚污油泥等固相成分150余m3，作业高峰时人数达到62人，总计投入2,244工时，施工费用40万元。

按照2014年8月停产检修之后的含聚污油泥生成速度计算，注水缓冲罐需每年至少进行清罐作业1次，否则CEPK平台污水流程存在随时关断，最终导致该油田一期各平台停产的风险。通过罐顶新增收油孔打捞作业的常规化，可每年节约清罐费用40万元，节省自主打捞作业3,285工时/年，避免了因清罐作业导致的一期各平台停产造成的原油产量损失。

6 结 语

面对注聚油田含聚污水处理难题，针对性地提出对注水缓冲罐进行适应性改造。结合优化施工手段，成功实现了水力切割在海上油田的首次应用。同时，改造后的注水缓冲罐实现了含聚浮渣的在线打捞，达到了含聚污水试验性改造的目的。■

［1］ 明星，杨佩. 浅析高压水射流加工技术及应用[J]. 装备制造技术，2013(12)：241-242.

［2］ 温青，李凯峰，矫移山. 油田含聚废水处理方法研究[J]. 应用科技，2002，29(8)：65-66.

［3］ 余经海. 工业水处理技术[M]. 2版，北京：化学工业出版社，2010.

The Redesign and Transformation of Sewage Mixed Polymer Treatment in Injection Water Surge Tank

WANG Yu，ZHANG Chao，CUI Zheng
(China National Offshore Oil Corporation(CNOOC)，Tianjin 300452，China)

Due to the increasingly negative impact of the polymer flooding，there has been a mass of oil residue mixed polymer in injection water surge tank on some offshore platforms of CNOOC. Since the last tank cleaning five months ago，it had caused the accidental-stop of water injection booster pump for many times．Therefore，we presented a proposal that making manholes on top of the injection water surge tank in response to the crisis．Through reffering to literature and experiments，we have accomplished the task of modification of the injection water surge tank．It makes sewage treatment more efficient and economic.

injection water surge tank；oil residue containing mixed polymer；manhole making；flammable gas seal；hydraulic cutter

TU992.3

：A

：1006-8945(2016)10-0121-04

2016-09-02