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无需添加化学试剂 就可处理油田采出水

无需添加化学试剂 就可处理油田采出水

由于世界各国环保法规的日益完善以及各种驱油技术的不断发展,油田采出水处理技术已明显的落后,跟不上石油工业的飞速发展,成为遏制石油工业进一步发展的关键因素之一。美国国民油井华高公司(NOV)研发出一种新系统,摒弃了传统处理采出水的化学方法,结合使用水力旋流器和Moyno泵等物理方法,经济高效的对油田采出水进行处理。石油圈原创www.oilsns.com

最近,美国国民油井华高公司(National Oilwell Varco/NOV)通过将新方法与现有技术进行结合,研制出一种水处理系统,该系统可从采出水中提取更多的原油,完全符合排放标准,并且不需要添加任何化学试剂。

我们知道,很多采出水处理系统在不添加化学试剂的情况下,所处理的水根本达不到严格的排放标准。因此,这些系统在处理过程中一般会添加脱乳剂和凝絮剂等聚合物形式的化学试剂,可使水中的油滴体积增长到足够大,从水中脱离出来。石油圈原创www.oilsns.com

Mark Wolf是NOV公司综合设施部门的主任,主要负责陆上水处理工艺流程。他说,具有脱油和除砂作用的水力旋流分离器的应用效果十分显著,该装置在不使用化学试剂的情况下,就可以从采出水中分离出原油。

虽然NOV公司的WaterWolf ™动态原油回收 (DOR)系统是以水力旋流分离器为基础设施,但是,与先前的系统相比,该系统更加精密。水力旋流分离器的原理是利用压力产生的离心力将固体颗粒和油滴分离出来,这比油罐中的重力分离作用更加快捷。Wolf说道,“我们并不是在白费力气的重复工作,我们的系统的关键并不是水力旋流分离器本身,而是关于它的控制问题,因为这一问题可能会让我们事倍功半。”石油圈原创www.oilsns.com

无需添加化学试剂 就可处理油田采出水

因此,NOV公司拆下了控制阀并换上了他们经常使用的Moyno型螺杆泵,在未混合时就将水排出,这使得整个分离系统变得更加高效。Wolf是一位石油工程师,他刚开始工作时就从事蒸汽驱项目的研究。他介绍说:“当流入液体的量和压力达到一定值时,水力旋流分分离器就会正常工作,但是一旦流体量和压力减少了,它就没那么好用了。旋转速度越快,水受到的离心力就越大,同时分离出的油滴也就越多。高压就意味着旋转更快,表明分离效果更好。”

采出水经过螺杆泵之后,可使油滴变成易分离出来的油珠。Wolf说道,这个技术的关键就是WaterWolf系统,它安装在一个8×26英尺 (2.5×8m)的撬上,使得一次作业中从水中分离出的油比2-3次普通作业所分离出的油还要多,但是它也占据了更多的空间。

通常,我们所用的处理方法就是利用聚合物化学试剂使油滴变大。这些化学剂就类似于油滴的吸附体,将油滴握住、凝聚并集合在一起。他说道,由此产生的“含油污泥”大多都将是“污泥流而非产品流”。

Wolf介绍道,普通油罐可以分离出40微米或是更大的油滴,而WaterWolf系统则可以分离出10微米的油滴。

NOV 公司将Moyno型泵和旋流除砂器结合在一起,可以分离出小于10微米的油滴残渣,并增加大于10微米的分子比例。Wolf称:“这样,我们就能得到清洁无污的可售原油了”。

WaterWolf DOR系统的理念始于2010年英国的Merpro Group公司。NOV公司在2011年4月进驻Merpro公司,在数月之后,同意下拨资金建造并试用带有WaterWolf系统的撬,并于2012年9月在加州Ventura地区对该系统进行了测试。

NOV公司在除油旋流器的基础上增加了除砂旋流器,并在2013年10月将试用的系统移至加州的贝克尔斯菲市(Bakersfield,美国加利福尼亚州中南部城市)的稠油油田进行现场使用。随后,于2014年4月搬至美国怀俄明州,对第三个油田进行使用。石油圈原创www.oilsns.com

无需添加化学试剂 就可处理油田采出水

旋转循环:WaterWolf DOR系统将除油和除砂旋流器与NOV公司 Moyno型螺杆泵的非剪切作用结合在一起,共同处理产出水。石油圈原创www.oilsns.com

在怀俄明地区的油田试验中,作业人员出于环境考虑选择WaterWolf系统。他们借助化学药剂将水中的油分浓度从400-500ppm降至150ppm,而化学剂的成本为0.08美元/桶。

此外,作业人员在水中溶解了大量的二氧化碳和硫化氢,这些气体在大气压力下就会从水中分离出来。据NOV公司称,他们可以在不用化学药剂的情况下,就将水中的油分浓度降至20ppm。

此外,Wolf还说道,该系统进行水处理时可以不用将水抽到地面(大气压力下),因此使气体回注至地下成为可能。

2015年初,该系统在路易斯安那州的Terrebonne海湾进行了正式应用。该系统将采出水中的油分从起始水平的200-300ppm降至30ppm。Wolf称,作业人员选择WaterWolf系统是因为现有的油罐和化学方法处理后水中仍含有200ppm的油分,将这些水回注后将会对回注井造成污染。

NOV公司在路易斯安那州的Harvey对其进行生产。Wolf预计NOV公司可以生产出三种不同规格的系统,水处理能力分别为6000桶/天、16000桶/天和50000桶/天。

目前,可以投入使用的系统水处理能力为16000桶/天,称之为DOR175。

DOR500水处理能力为50000桶/天,据Wolf介绍,“其中包括一些精密的泵注技术, Moyno渐进腔式泵团队将其泵容量增大了三倍,并且拥有比以往更小的占地面积。”

据Wolf介绍该系统更容易操作,仅需一个按钮便可实现开关控制。而且WaterWolf DOR系统可以独立进行水处理,也可以在脱盐处理等其他技术应用之前队采出水进行预处理。

Wolf称“采出水拥有巨大的市场潜力,全球采出水约为350百万桶/天,并且在以惊人的速度不断增长。即使钻完井作业活动不断放缓,现役生产井仍然不断有采出水产出,并且逐年不断增多。”

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柠檬
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。如需获取更多技术资料,请联系我们。

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