生产水处理设备发展面临的挑战及对策建议
摘要
关键词
正文
随着海上油气田开采程度的持续深入,产液量不断增加,多数主力油田已步入“高含水、高可采储量采出程度”的双高阶段,回注水质不达标、“提液上产”难度大、污染风险大等问题较为突出,对油田的稳产和高效开发提出了严峻挑战。近年来我国在海上平台采出液和生产水处理方面取得了一定的理论研究进展和实践成果,但仍面临着核心技术落后、处理效率不佳、波动适应性较差、标准不统一、智能化程度较低等问题。建议以设备设施预知性防治一体化为抓手,通过优化水处理工艺流程、加强核心技术攻关、提高标准化体系建设、提升设备感知-诊断-治理能力等方面着手,推进水处理设备小型化、轻量化、标准化、智能化发展,促进我国海上平台水处理领域高质量发展。
一、海上平台水处理行业现状
海上油田井口采出液包含地层水、原油、甲烷、硫化物、蜡和各种化学物质的混合物。采出液处理模式为高含水的采出液经过多级多相流分离,伴生气与富油集中处理,生产水经下级处理工艺处理后,悬浮物、油相等含量达到外排或回注标准后,生产水处理工艺结束,处理后的生产水即可排海或回注驱油。海上油田水处理设施均依托于海上平台,海上平台由于空间条件限制,要求水处理设备具有撬装化、紧凑化、轻量化、高效化等特性,随着海上油田提液上产,水处理相关工艺、设备的优化、创新与迭代迫在眉睫。
首先,海上平台井口来流工况复杂,含气率与含油量等物性参数时刻发生变化,给水处理设备保持稳定、高效的分离带来极大困难。再而,水处理设备的服役条件较为苛刻,外部环境高温、高湿、高盐,内部过流介质含硫、含氯、含重质组分,极易对设备产生腐蚀与堵塞。最后,平台现役水处理设备相对智能化程度不高,后续平台将致力于向智能化、少人化、无人化发展。综上所述,针对海上平台水处理设备轻量化、小型化、智能化方向发展的研究思路,是解决水处理技术“卡脖子”问题的核心所在。
从产业角度看,我国海上油田对生产水处理的需求日益迫切。随着海上油田提液上产计划的实施,海上中心平台的处理载荷大多已接近上限,就地脱水的需求量持续增加,对高效短流程水处理设备的需求随之增加。根据现有应用情况分析,多数海上主力油田后期的综合含水率高达90%以上,现仍主要采用斜板除油器-溶气式气浮选-核桃壳滤器-双介质滤器的四段式传统水处理工艺流程,已经强烈制约海上油田的产量提升。因此,新型高效生产水处理的技术路线呈现井喷式的发展趋势,核心技术也从沉降、气浮、旋流、过滤等单一技术应用,扩展到聚结分离、主动旋流等多项新技术结合发展。
二、海上平台水处理行业面临的挑战与实践
一是水处理技术先进性。海上平台水处理设备受平台空间、使用环境等复杂因素的影响,产品迭代速度不如陆地油田水处理设备与工艺,新型核心处理工艺仍需对国外技术进行国产化,成为水处理设备产业链的“卡脖子”问题。此外相关核心内件的使用寿命、生产成本等仍与国外产品存在明显差距。
二是水处理设备标准化、系列化。目前海上平台水处理设备参数尚未形成系列化体系,如处理量、撬块尺寸、内件规格等,各参数设计依据业主方需求而定,虽基本实现处理量全覆盖,但“一设备一设计”,设计建造周期较长,尚未形成真正意义上的系列化产品。水处理设备标准化体系尚不够成熟,设计建造依照国家相关标准,尚未形成海上平台水处理设备独有的标准体系,容易造成水处理设备设计建造周期长、设备设计冗余、资源浪费等不利影响。
三是水处理设备自主创新与科研能力。存在水处理设备的核心技术攻关进展相对缓慢;前沿技术国产化程度不高,国产化设备效能差异大;未形成概念化的水处理设备储备,环保要求指标发生变化时,现有设备适应性不足,只能通过降低处理量实现排放达标等技术难题。
四是数字化、智能化转型。生产水处理过程复杂多变,需要建立精确的智能算法和模型来优化处理工艺、提高处理效率。然而,算法的准确性和模型的适用性需要不断验证和优化,以适应实际生产中的复杂情况。高盐、高湿、强腐蚀等环境特性需要感知设备具备极高的稳定性和耐久性,数据传输距离远、干扰大也是在线分析、远程控制的一大难题。
三、相关对策建议
一是加强海上平台水处理领域的关键核心技术攻关。建议成立全面统筹规划水处理技术攻关的相关机构,与国家各类科技政策、各项科技计划对接,避免技术攻关出现方向性错误。充分发挥海上平台水处理行业领军企业的带头作用,赋予领军企业一定权限,牵头进行资源整合,配合相关机构进行海上水处理领域发展规划的制订、具体策略的实施与监督,充分发挥领军企业在技术攻关、成果转化等方面的引领作用,共同构建海上平台水处理行业的技术攻关联合体,协同创新,共同发展。
二是加强海上平台水处理标准化、系列化体系建设。建议国家成立海上平台水处理标准委员会,引领相关企业共同完善相关标准体系,在标准体系的框架下,实现水处理设备的系列化。以此为手段,促进水处理设备设施标准化、系列化发展,同时进一步加强与国际标准的对标与借鉴,积极参与国际化标准的制定、修缮,提升我国海上平台水处理领域在国际上的参与度与影响力。
三是提升水处理设备自主创新与科研能力。建议国家加强海上平台水处理的自主创新与科研能力。可通过促进水处理行业前沿企业与科研机构或高校的联合,共同进行水处理工艺、设备的创新迭代。建立国家级水处理重点实验室,鼓励海上平台对研发的新型水处理设备进行实地测试,推进产学研高度融合,共同促进水处理行业的高质量快速发展。
四是推进海上平台水处理数字化、智能化转型。建议加强数字化、智能化企业与传统制造业企业的交流合作,将数字化、智能化相关的前沿科技与水处理工艺、设备进行有机结合,共同促进水处理设备设施防治一体化平台的建设,实现水处理工艺设备感知、诊断、治理集成化,提高应急处置能力、效率和响应能力。
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