许锦华，周剑，张杰，刘维彬，闫俊杰，陈龙，王斌，李威，周小刚，郝大顺 ，张元军

（1.中国石油集团渤海石油装备制造有限公司，天津 300000；2.雪曼圣杰科技有限公司，河北 沧州 062550）

随着油田开采进入中后期，开采初期不开采的油田小断块逐渐受到重视，逐渐成为现阶段油田开采的“主力军”。传统的采出液处理分为原油脱水和采出水处理两部分。常规的原油脱水方式分为电脱水、三相分离脱水、重力+化学破乳脱水；采出水的处理方式分为膜过滤、微生物、气浮、多功能过滤等。整套工艺由于工艺流程长，设备占地大，运营成本高等多方面的原因，不适合在小断块应用。

1 技术发展现状

目前，我国大多数油田进入油田开发后期，为了保证稳产增产的需要，大多在主力油田边缘进行滚动开发周期短、产量高的小区块油田。对于边缘小区块油田产出的高含油采出水主要依靠汽车拉运至联合站处理，其运输费用极高；且该区块的回注水多采用水源井清水进行回注，造成了地下水资源的过度消耗，不符合水资源的可持续发展的环保需求；另外，随着采出水水量的增多，也将导致联合处理站处理负荷的增大。因此，急需研发一种新型采出液处理系统，来满足小断块采出液的“就地处理”需求。可降低石油开采能耗，保护周边生态环境，保证油田的正常生产。

2 设计指导思想

油田采出液经采出液脱水模块实现油、气、水的一站式分离后，原油达到外输标准，伴生气可回用或者收集，采出水经预处理模块、净化模块处理后，可实现达标就地回注。

经过该处理系统处理后可实现原油中水含量≤0.5%，满足外输标准；采出水含油量≤5mg/L，悬浮物≤1mg/L，达到油田一级回注水标准。

整套系统各模块均采用集成橇装化设计，占地面积小，便于运输，各模块间可灵活组合，安装便捷可靠。

3 系统组成与工艺流程

3.1 组成

小断块油田采出液处理系统包括采出液脱水模块、采出水预处理模块和采出水净化模块。采出液脱水模块、采出水预处理模块、采出水净化模块均为橇装化结构、且均与污水池相连。采出液脱水模块仅包括高频脉冲脱水装置；采出水预处理模块包括絮凝加药装置+沉降罐或电磁脉冲污水除油装置；采出水净化模块包括多功能过滤器和油水分离专用陶瓷膜装置。

3.2 工艺流程

井口出来采出液在温度高于凝固点5℃，不添加破乳剂情况下直接进入。

高频脉冲脱水装置的电磁辐射降黏区，经隔板进入脉冲破乳区和电磁聚结脱水区，分离得到的油水再经隔板分别进入油仓和水仓。自出油口排出的油进入原油储罐可达到外输标准；自出水口排出的采出水可采用方式进行预处理：

（1）采出水进入絮凝加药管线，同时，絮凝药剂经加药泵进入该管线，絮凝药剂与采出水在该管线混合后排出，再进入沉降罐内进行多级沉降；

（2）采出水进入电磁脉冲污水除油装置进行出油处理。通过上述两种预处理方式之一处理后的水进入采出水净化模块进行过滤处理，从而达到不同底层的回注水要求。

3.2.1 原油脱水工艺

图1

3.2.2 采出水处理工艺

图2

4 关键技术与创新点

在本成果中，将高频脉冲原油脱水技术、电磁脉冲污水除油技术、油水分离专用陶瓷膜技术等三项关键技术与小断块采出液现有处理状况相结合，实现了以下的创新。

4.1 形成一套小断块油田采出液处理工艺流程

含水量2%～98%采出液在不添加任何药剂的情况下直接进入高频脉冲原油脱水装置，通过装置内部的电磁辐射降黏电极、高频脉冲破乳电极、高频电场聚结脱水电极共同作用，实现了采出液油、水、气的三相分离。处理后的原油含水量达到外输标准；气直接使用或集运；采出水继续进行后续处理。

该工艺关键技术是高频脉冲原油脱水装置。

装置结构原理如图3 所示。

图3 高频脉冲原油脱水装置结构原理

4.2 形成一套小断块采出水净化工艺流程

采出水首先进入采出水预处理模块，根据水质选择絮凝加药装置+沉降罐或电磁脉冲污水除油装置进行预处理，处理后水进入采出水净化模块，选用多功能过滤器+油水分离专用陶瓷膜装置进行过滤处理，处理后水可达到一级回注水标准（水中油含量≤5mg/L，悬浮物含量≤1mg/L）。

该工艺关键技术是电磁脉冲污水除油技术和油水分离专用陶瓷膜技术。

4.2.1 电磁脉冲污水除油技术

该装置适用于水中含油≤1000mg/L 的含油污水处理。该项技术主要包括脉冲破乳、预氧化、电凝聚、电微压气浮技术。处理后的水中油含量≤5mg/L，可满足一级回注水中油指标的要求。

装置结构原理如图4 所示。

4.2.2 油水分离专用陶瓷膜技术

低渗透、超低渗透区块要求1 级回注水指标，因此必须用到超滤膜过滤技术。

针对有机膜和普通陶瓷膜在油田采出水处理领域应用时通量衰减快，难于清洗的问题，我们对陶瓷膜的结构、表层材料、烧制工艺进行了改进，研制出油水分离专用陶瓷膜。

（1）结构改进。油水专用陶瓷膜采用分层烧制、粒径由大到小的工艺，使之具有梯度结构，不易糊堵，通量衰减慢，反洗效果好。

图4

图5

图6 有机膜

图7 陶瓷膜

（2）表面材料技术改进。陶瓷膜采用特殊的表面材料进行烧制，使之具有亲水憎油的特性，以适应油田采出水工况的要求。

图8

（3）烧制工艺改进。油水分离专用陶瓷膜采用特殊的成型烧制工艺，可直接烧制出大直径、多通道、密集型陶瓷膜。单支膜的直径140mm，有效过滤面积7m2，在同等处理量下大大减少膜的使用数量。

图9

通过以上三种技术的改进，使该陶瓷膜具有亲水增油、水通量大、通量衰减慢等特性。水中含油≤50mg/L，悬浮物≤50mg/L 的采出水可直接进入油水分离专用陶瓷膜进行过滤处理，滤后水中含油≤5mg/L，悬浮物≤1mg/L。

图10 油水分离专用陶瓷膜装置结构示意图

4.2.3 整套系统各模块均采用集成橇装化设计，各模块间流程对接简便，可实现连锁或独立控制；各模块可根据处理量需求的不同实现多级并联组合。

5 现场应用

2016 年3 月中旬至今，该项技术在华北油田西47 站进行了工业化应用。

该站位于超低渗透地层，每天采出液产量180 ～200m3。油区16 口油井的采出液在该站汇集、加热、除气后，前期采用罐车拉运到附近的联合站进行处理，同时，该站点回注清水（清水井）。为节约运费和回注清水费用，2016 年3 月，采用了小断块油田采出液处理系统，在未添加破乳剂的情况下，至今连续稳定运行，实现了采出液在该站汇集、加热、油气水分离、水处理+回注的新工艺，仅将油气水分离后的油运到联合站处理。产水达到油田回注水一级标准。

图11 小断块油田采出液处理系统

该站经济效益分析：

日节约运费：每天少拉运5 车次，每车运费445 元，每天节约运费5445=2225 元/天。

日节约清水费用：每天产水112 方，即节约清水112 方，清水单价7 元/方，每天节约运费7×112=784 元/天。

每天节约费用=节约运费+节约清水费用-设备运行费用=2225+784-144=2865 元/天。

运行成本降低百分比%=节约费用2865 元/天÷（原拉运费用4235/天+原清水费1260 元/天）≈52%。