李 慧，喬光輝，張小龍，周 江，茍利鵬

（1.長(zhǎng)慶油田第五采油廠，陜西西安 710200；2.西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西西安 710018）

高效三相分離器在姬塬油田原油脫水中的應(yīng)用

李 慧1，喬光輝2，張小龍1，周 江1，茍利鵬1

（1.長(zhǎng)慶油田第五采油廠，陜西西安 710200；2.西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西西安 710018）

根據(jù)姬塬油田原油特性，在原油脫水處理中引進(jìn)油氣水三相分離技術(shù)，使原油得到初步處理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)伴生氣有效回收。文章介紹了三相分離器的結(jié)構(gòu)、工作原理、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況。結(jié)果表明，此三相分離器對(duì)原油脫水處理具有明顯的效果。

姬塬油田；原油特性；三相分離技術(shù)

0 引言

隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入，姬塬油田通過(guò)推廣成熟技術(shù)和新技術(shù)研究，形成了一整套適合姬塬油田地面特點(diǎn)的系列技術(shù)，包括優(yōu)化布站技術(shù)、單井計(jì)量技術(shù)、伴生氣綜合利用技術(shù)、油氣水三相分離及采出水處理技術(shù)、樹(shù)枝狀穩(wěn)流配水技術(shù)等。其中油氣水三相分離技術(shù)的應(yīng)用不僅有效降低了集輸站點(diǎn)生產(chǎn)過(guò)程中的油氣損耗，提高了原油處理效率，而且進(jìn)一步保證了采出水回注水質(zhì)的達(dá)標(biāo)，對(duì)環(huán)境保護(hù)和節(jié)能降耗工作起到了重要作用。

本文介紹了高效三相分離器在姬塬油田的應(yīng)用情況，結(jié)果表明，此技術(shù)的應(yīng)用能有效降低原油的含水率；通過(guò)分析現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題，提出了合理的應(yīng)對(duì)措施和建議。

1 三相分離器的技術(shù)工藝設(shè)計(jì)

1.1 三相分離器工作原理 （見(jiàn)圖1）

圖1 三相分離器

油水混合物進(jìn)入預(yù)分離室，經(jīng)過(guò)整流、消泡、聚集等處理后，進(jìn)入沉降室分離，形成油水層。上部的油層溢流至油室，底部的水層通過(guò)導(dǎo)水管進(jìn)入水室。通過(guò)調(diào)節(jié)水室內(nèi)導(dǎo)水管的高度，從而使沉降室內(nèi)形成穩(wěn)定的油水界面。

1.2 三相分離器的適用條件

試驗(yàn)表明，三相分離器要想達(dá)到較好的運(yùn)行效果，必須滿足下列條件：

（1）采用端點(diǎn)加藥管道破乳技術(shù)。在每條集油干線的端點(diǎn)按比例連續(xù)投加破乳劑，實(shí)現(xiàn)管道破乳、三相分離器沉降放水的目標(biāo)。

（2）從結(jié)構(gòu)和沉降脫水的原理看，來(lái)液含水率越高，分離效果越好。

（3）進(jìn)液溫度必須保持在40℃以上。

2 三相分離器在姬塬油田的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1 流體性質(zhì)分析

（1）原油物性 （見(jiàn)表1）。

表1 原油物性分析

姬塬油田原油密度為0.83～0.86 t/m3，含蠟量為8%～15%，50℃原油黏度為4.0～10.7 mPa·s，原油凝固點(diǎn)15～23℃，初餾點(diǎn)58.5～76.2℃，氣油比為43.2～98.6 m3/t。

（2）地層水物性 （見(jiàn)表2）。

表2 地層水物性

由表2可知，姬塬油田地層水水型主要是CaCl2， 礦化度為 57.52～81.17 g/L。 長(zhǎng) 4+5和長(zhǎng)1、長(zhǎng)2兩套層系同時(shí)開(kāi)發(fā)，不同層系采出水物性差異大、不配伍。

（3）姬塬地區(qū)伴生氣組分見(jiàn)表3。由表3可知，姬塬油田伴生氣組分以C1～C3為主。

表3 伴生氣組分統(tǒng)計(jì)

2.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

姬塬油田聯(lián)合站最初采用的工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 姬源油田聯(lián)合站原有工藝流程

在運(yùn)行過(guò)程中，為了保證脫水所需的能力，必須保持分離緩沖罐的一定壓力。當(dāng)壓力降低時(shí)，溶解在液相里的氣體就會(huì)逸出，不僅損失了油氣資源，也造成了環(huán)境污染，并且存在一定的安全隱患。

2.2.1 現(xiàn)場(chǎng)工藝改進(jìn)

針對(duì)姬塬油田綜合含水率低的特點(diǎn)，為保證系統(tǒng)密閉，原油脫水工藝流程改進(jìn)為：油氣水混合來(lái)液進(jìn)入三相分離器后，初步進(jìn)行氣液分離；伴生氣通過(guò)一級(jí)分離、二級(jí)捕霧器后，進(jìn)入氣處理系統(tǒng)；油水混合物進(jìn)入分離室，形成油水界面，沉降室內(nèi)上部的油溢流進(jìn)油室，底部的水通過(guò)導(dǎo)水管流入水室，從而達(dá)到油水分離的目的。

2.2.2 設(shè)備改進(jìn)

在流態(tài)模擬的基礎(chǔ)上，對(duì)三相分離器結(jié)構(gòu)做了如下改進(jìn)：

（1）捕霧器由單級(jí)改為雙級(jí)絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，降低分離器帶液率。

（2）油室入口加裝集油槽，降低油室進(jìn)液速度。

（3）水室進(jìn)口加裝污水抑制裝置，防止旋渦的形成，保持沉降室出水區(qū)流態(tài)平穩(wěn)，控制出水含油及攜氣。

2.2.3 破乳劑篩選

對(duì)姬一聯(lián)合站所有來(lái)油取混合油樣，經(jīng)過(guò)破乳脫水試驗(yàn)，對(duì)破乳劑脫水效果進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，選擇合適的破乳劑，達(dá)到用量少、脫水時(shí)間短、脫水率高、脫出水質(zhì)清澈、基本無(wú)乳化層的目的。

配制加藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為150×10-6和200×10-6的兩個(gè)原油混合樣進(jìn)行脫水試驗(yàn)。取油樣50 mL，試驗(yàn)溫度40℃，原油混合樣含水13%，分別讀取15、30、60、120 min時(shí)的出水量，最后計(jì)算出不同時(shí)間下的脫水率。分別對(duì)9種破乳劑進(jìn)行試驗(yàn)室評(píng)價(jià) （見(jiàn)表4、表5），從而確定出適用于姬塬油田原油脫水的3種破乳劑 （JL-B02，JL-A 和 XL-6）。

根據(jù)高效、經(jīng)濟(jì)的原則，在40℃、綜合含水13% （原油混合樣）、加藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)150×10-6的條件下，考慮選擇型號(hào)為XL-6的破乳劑，該藥劑脫水率超過(guò)90%，符合現(xiàn)場(chǎng)使用要求。

2.2.4 運(yùn)行參數(shù)的確定

根據(jù)生產(chǎn)參數(shù)、原油物性及破乳劑試驗(yàn)情況，分離器選用HXS3.015.6-0.6/1型高效油氣水三相分離器，并確定如下運(yùn)行參數(shù)：

（1）平穩(wěn)進(jìn)液：上游連續(xù)平穩(wěn)輸油，保證瞬時(shí)進(jìn)液波動(dòng)在設(shè)計(jì)值的±15%之內(nèi)，日處理液量1 680 m3/d，處理氣量3 000 m3/d。

（2）高效破乳：加藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)110×10-6，24 h連續(xù)加藥。

使用格拉斯哥預(yù)后評(píng)分（Glasgow Outcome Scale，GOS）對(duì)患者術(shù)后半年臨床效果進(jìn)行評(píng)定[6]：恢復(fù)良好-患者恢復(fù)正常生活，GOS評(píng)分為5分；中殘-生活能基本自理，GOS評(píng)分為4分；重殘-無(wú)法獨(dú)立生活，GOS評(píng)分為3分；植物生存-長(zhǎng)期保持植物生存狀態(tài)，GOS評(píng)分為2分；死亡-GOS評(píng)分為1分。采用美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生院神經(jīng)功能缺損評(píng)分（NIH Stroke，NIHSS）評(píng)分對(duì)患者的神經(jīng)功能進(jìn)行評(píng)定[7]：總分為42分，分?jǐn)?shù)越高則患者神經(jīng)功能越差。記錄患者術(shù)后腦積水、切口疝、顱內(nèi)感染和癲癇等并發(fā)癥發(fā)生情況。

（3）運(yùn)行溫度：50～60℃，下限45℃。

表4 原油脫水試驗(yàn)結(jié)果 （加藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)150×10-6，油樣含水13%）

表5 原油脫水試驗(yàn)結(jié)果 （加藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)200×10-6，油樣含水13%）

（4） 運(yùn)行壓力： 0.12～0.25 MPa。

（5）主要技術(shù)指標(biāo)：分離器出口原油含水率≤0.5%；污水含油≤300 mg/L；出口氣中帶液率≤0.005 g/m3。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

姬一聯(lián)合站于2004年建成投運(yùn)， 2006年10月在該站安裝了2臺(tái)高效三相分離器。主要用于處理姬一聯(lián)合站全部進(jìn)液，平均日進(jìn)液量2 200 m3/d，超過(guò)三相分離器的設(shè)計(jì)負(fù)荷，處理后原油含水率在1%左右，污水含油達(dá)500 mg/L，處理效果一般。

通過(guò)分析，影響三相分離器分離效果的主要原因有：一是進(jìn)入聯(lián)合站的單井組來(lái)油較多，含水率較高；二是進(jìn)液量波動(dòng)幅度大；三是部分上游站點(diǎn)的凈化油進(jìn)一步增加了處理負(fù)荷。

采取的相應(yīng)措施：第一，上游站點(diǎn)馬家山脫水站和姬二聯(lián)來(lái)油含水率均低于0.5%，無(wú)需再經(jīng)三相分離器處理，將來(lái)油經(jīng)加熱爐一次加熱后直接進(jìn)入凈化油罐，減小三相分離器運(yùn)行負(fù)荷；第二，將作業(yè)區(qū)單井組和增壓點(diǎn)來(lái)油經(jīng)過(guò)三相分離器處理，同時(shí)保持平穩(wěn)進(jìn)液。

3 存在問(wèn)題及建議

3.1 存在問(wèn)題

（1）進(jìn)液量不穩(wěn)定且單車卸油影響大。部分站點(diǎn)屬于非連續(xù)性輸油；隨著姬塬油田的滾動(dòng)開(kāi)發(fā)，集輸站點(diǎn)均存在單車卸油、液量不平穩(wěn)、且來(lái)油含水較高、溫度較低等問(wèn)題，三相分離器的進(jìn)液量和進(jìn)液溫度均無(wú)法得到保證。

（2）堵塞問(wèn)題。在三相分離器底部出現(xiàn)不同程度的積砂，尤其是沉降分離段積砂更為嚴(yán)重，造成沉降艙容積變小，導(dǎo)致沉降時(shí)間縮短，分離效果變差。2007年馬家山脫水站曾出現(xiàn)三相分離器堵塞，經(jīng)過(guò)人工清理后才解決了堵塞問(wèn)題。

3.2 建議

（1）下游站點(diǎn)與各上游站點(diǎn)加強(qiáng)溝通，確保平穩(wěn)且連續(xù)性輸油。

（2）增加清洗裝置 （不開(kāi)人孔可進(jìn)行清洗的裝置），減少波紋板的堵塞。

（3）定期對(duì)液位計(jì)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的零部件進(jìn)行檢修，及時(shí)更換已結(jié)垢或腐蝕損壞的閥芯和閥座，保證液位計(jì)的正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）油氣水三相分離技術(shù)的應(yīng)用解決了密閉集輸流程終端氣相的分離，減少了油氣損耗，降低破乳劑用量，有利于生產(chǎn)管理。

（2）在老油田地面改造中減少占地面積，節(jié)約地面工程投資。

（3）三相分離器在井站來(lái)液穩(wěn)定的條件下，可以把來(lái)油一次處理為凈化油，縮短了原油處理時(shí)間。

（4）該技術(shù)自動(dòng)化水平高，操作簡(jiǎn)單，控制平穩(wěn)，降低了人工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了原油處理系統(tǒng)的技術(shù)含量，為聯(lián)合站油氣密閉處理系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

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Application of Efficient Three-phase Separator in Crude Oil Dehydration in Jiyuan Oilfield

LI Hui（PetroChina Changqing Oilfield Fifth Oil Production Plant,Xi’an 710200,China）,QIAO Guang-hui

According to the characteristics of crude oil from Jiyuan Oilfield,an high efficient three-phase separator was used for oil dehydration.Thus the crude oil was separated preliminarily and the associated gas was recycled effectively.This article introduces the structure,working principle and field application of the three-phase separator.The results indicate that the three-phase separator is efficient for crude oil dehydration processing.

Jiyuan Oilfield;crude oil properties;oil dehydration;three-phase separation technique

TE963

B

1001－2206（2011）04－0067－04

李 慧 （1983-），女，寧夏中寧人，助理工程師，2005年畢業(yè)于西安石油大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)，現(xiàn)從事石油集輸管理工作。

2010-11-25；

2011-05-27