海水淡化设备在海上油田的应用及发展前景

李安 贾永峰 李心意（中海油田服务股份有限公司油田生产完井增产中心 天津 塘沽 300452）

一、海水淡化技术发展背景

海水淡化技术是在第二次世界大战以后才发展起来的，战后由于国际资本大力开发中东地区石油，使这一地区经济迅速发展，人口快速增加，这个原本干旱的地区对淡水资源的需求与日俱增。而中东地区独特的地理位置和气候条件，加之其丰富的能源资源，又使得海水淡化成为该地区解决淡水资源短缺问题的现实选择，并对海水淡化装置提出了大型化的要求。在这样的背景下，20世纪60年代初，多级闪蒸海水淡化技术应运而生。现代海水淡化产业也由此步入了快速发展的时代。

二、海水淡化技术在海上平台的应用

海上的海水淡化技术的应用主要集中在为生活区提供生活用水，一般采用小型的海水淡化设备，排量较小。近年来稠油热采技术在海上油田开展应用，目前主要以多元热流体吞吐为主，多元热流体热采技术是发展起来的一种新型热采技术，通过燃烧产生高温高压的水蒸汽、CO2及N2气等混合气体，具气体混相驱(氮气驱、二氧化碳驱)和热力采油(蒸汽吞吐、蒸汽驱)的特点，既适用于海上平台生产井作业也适用于海上钻井船探井作业。但对于热采技术在海上油田的应用来说，最大的困难之一就是要保证热采技术的热采用水，且热采用水对水质的要求比较严格，必须满足热采用水的水质指标。

1.热采用水水源

海上平台的水源一般有淡水、地热水、生产污水和海水。四种水源情况见表1。

表1 不同水源水质指标数据

通过对四种水源的水质分析，海上平台的水源均不满足多元热流体用水的水质要求，必须使用水处理装置进行净化、淡化处理。其中淡水资源供给有限，需供给船定期支持，费用高；生产污水供给量受生产流程产水量的限制且含油处理难度大；海水和地热水资源丰富。对于拥有地热水资源的平台可采用地热水处理工艺，而对于钻井船和无地热水资源的平台，使用海水淡化技术是较佳的选择。

三、海水淡化设备及流程

1.海水淡化设备具备以下特点：

（1）装置紧凑尺寸：≤7m×3m×3m；（2）适用范围：海水（TDS≤32000）；

（3）出水水质：TDS≤300ppm；脱盐率：≥99.0%；

（4）环境温度：5℃～50℃；

（5）防爆等级：IP55。

2.基本工作原理是：运用特制的高压水泵，将原水加压，使原水在压力的作用下渗透过孔径只有0.0001微米的反渗透膜。化学离子和细菌、真菌、病毒体不能通过，随废水排出，只允许体积小于0.0001微米的水分子通过。

3.反渗透系统主要由两部分组成：

（1）预处理部分：预处理系统的设置，目的在于改善供水条件，使之达到反渗透系统的进水要求，从而保护反渗透主机，并延长膜的使用寿命。在预处理系统中，常常需要针对不同的水质进行预处理设计，最常见的是多介质过滤器（滤除直径大于10um的悬浮颗粒）＋活性碳（去除水中的异味、余氯、重金属离子、有机致癌物等）＋阻垢剂加药装置（或软化装置）（大大减少系统中钙、镁等结垢物质形成垢）＋精密过滤器（过滤精度为5um，进一步脱除水中残留的颗粒性物质）组成预处理系统。

（2）反渗透部分：主要包括系统泵、反渗透装置（反渗透膜及膜壳、机架、电控箱）、冲洗/清洗装置及中间水箱，主要用于除去水中绝大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物，成为中间水；最后进入软化装置进行ph值调节等措施使其能满足多元热流体热采用水的水质标准，最后成为淡化水输出。

四、现场应用

在渤海油田热采中使用海水淡化设备，系统排量达到20m3/h，出水水质满足多元热流体热采水质要求，处理前后水质见表3。

表3 处理前后水质指标

五、结论与建议

（1）利用反渗透海水淡化技术制造的海水淡化设备，满足海上平台使用要求，并成功的将其应用到海上的热采作业中。

（2）海水淡化技术的应用为海上的多元热流体热采作业提供了一种新的供水方式，为海上油田多元热流体热采技术的扩展应用奠定了坚实的基础。

（3）随着技术的快速发展，海水淡化设备的工程造价和运行成本将持续降低，反渗透系统回收率越来越高，使得反渗透海水淡化技术成为当今最先进和最节能有效的海水淡化技术。

（4）未来小型化海水淡化设备在海上平台及钻井船将有效应用及推广，充分解决海上平台淡水资源缺乏问题。

唐晓旭，马跃，孙永涛.海上稠油多元热流体吞吐工艺研究及现场试验[J].中国海上油气2011，23(3):185-188.