李志國 孫森 胡新玉 王亮(新疆油田公司風城油田作業(yè)區(qū))
風城油田稀油注輸聯(lián)合站承擔著烏爾禾、夏子街來液的原油處理工作。目前,來液的含水較高,對這些高含水的原油進行加熱輸送,其能耗較高,如能實現(xiàn)來液不加熱或較低溫度輸送可以節(jié)約天然氣消耗量。
風城油田稀油注輸聯(lián)合站來油、氣、水混合物進入兩相分離器進行氣液分離,油進入沉降罐沉降,最后進凈化罐,合格后外輸;氣進入天然氣處理站處理。
通過近幾年的來液分析:烏爾禾區(qū)塊來液平均含水達65%,夏子街區(qū)塊來液平均含水達80%(圖1),所以很有必要降低一段脫水溫度,節(jié)約能耗。
通過顯微鏡法對原油的乳化類型與形態(tài)進行了鑒定。油包水向水包油乳化類型的轉(zhuǎn)向點對脫水工藝參數(shù)的確定有直接影響。
1)乳化類型轉(zhuǎn)向點。通過配制不同含水率的乳狀液,并考察其在不同溫度條件下乳液穩(wěn)定性,判斷原油的乳化類型轉(zhuǎn)向點(SY/T 7549—2000原油黏溫曲線的確定 旋轉(zhuǎn)黏度計法)。
2)原油黏度分析。夏子街來油含水50%后原油黏度出現(xiàn)反轉(zhuǎn)點,由圖2可以看出,目前夏子街來油含水80%,它的黏度大幅度地降低,充分說明了夏子街區(qū)塊原油有利于低溫輸送。
烏爾禾區(qū)塊與夏子街區(qū)塊來液混合油樣脫水實驗(SY/T 5281—2000原油破乳劑使用性能檢驗方法 瓶試法)結(jié)果見表1,烏爾禾與夏子街區(qū)塊來液按1∶1比例混合作為破乳劑脫水試驗油樣。
表1 烏爾禾與夏子街區(qū)塊油樣1∶1混合油樣脫水實驗結(jié)果
當烏爾禾與夏子街區(qū)塊混合油樣脫水溫度40℃,破乳劑加藥濃度為50mg/L,沉降時間大于4 h時,混合油樣脫水后原油含水率見表2。
表2 烏爾禾與夏子街區(qū)塊混合油樣脫水后原油含水率
從表2可以看出,烏爾禾與夏子街區(qū)塊混合油樣脫水溫度40℃,沉降時間大于4 h時,破乳劑加藥量50mg/L完全可以滿足原油脫水工藝要求。
開展低溫脫水處理技術(shù)研究的主要目的是設(shè)法降低原油處理過程中的溫度,在免加熱或微加熱的條件下達到正常脫水。在實驗室進行破乳劑篩選試驗,分別選擇35、30、25、20℃等進行3輪篩選試驗,加藥濃度均為50mg/L,選出在25℃的較低溫度下具有較好脫水效果的破乳劑[1](圖3)。
2010年6月進行了不加熱沉降罐脫水試驗。試驗包括:停止夏子街四合一加熱;調(diào)整跟蹤夏子街來液低溫輸送及運行參數(shù);優(yōu)化現(xiàn)有原油處理工藝,串聯(lián)、并聯(lián)同時使用,提高脫水效率;1#、2#沉降罐切換使用,增加沉降時間,控制懸浮多時層過厚等問題,降低懸浮對系統(tǒng)的影響;優(yōu)化現(xiàn)有運行參數(shù),制定合理的處理溫度,降低熱損耗;對中控室DCS控制系統(tǒng)做精細的調(diào)節(jié),保證數(shù)據(jù)傳輸準確率在98%以上[2]。
通過現(xiàn)場實施,實現(xiàn)了夏子街、烏爾禾采出液不加熱輸送或較低溫度輸送,一段脫水溫度由原平均45℃降為常溫25℃,二段處理溫度由70℃降低至60℃,實現(xiàn)了低溫脫水。破乳劑加藥流程的調(diào)整使2個加藥罐分別向一、二段供藥,并根據(jù)一、二段的脫水效果來分別調(diào)整加藥量,破乳劑加藥濃度變?yōu)?0mg/L。
方案實施后,夏子街區(qū)塊輸油溫度大大降低,長輸管線低溫輸送達到了設(shè)定的目標。夏子街聯(lián)合站來液溫度控制在25℃,一段處理溫度平均為25℃,二段脫水溫度平均60℃(圖4)。通過分析,2009年平均加藥濃度是147×10-6,而2010年平均加藥濃度是80×10-6(圖5),2010年節(jié)約了破乳劑的用量。
稀油注輸聯(lián)合站2010年外交原油全年含水都在0.5以下(圖6),原油處理系統(tǒng)正常。
2009年,夏子待聯(lián)合站平均日用氣量3 257 m3,2010年平均日用氣量2 372m3,平均每天節(jié)氣885m3,年節(jié)約用氣量31.86×104m3。
1)目前平均每天液量為2 800 t/d,其中原油800 t/d,水2 000 t/d。原處理條件下(一段45℃、二段70℃),加熱所需熱能為243 600×106J。
2)目前處理條件下(一段25℃、二段60℃),加熱所需熱能為58 800×106J,每天加熱能耗下降了184 800×106J,相當于4 621.3m3天然氣的發(fā)熱量。
3)夏子街低溫輸送節(jié)約燃氣31.86×104m3,天然氣單價按1.215元/m3計算,年節(jié)約費用204.94萬元;夏子待聯(lián)合站年節(jié)約燃氣費38.7萬元。
4)通過計算,稀油注輸聯(lián)合站年節(jié)約破乳劑29 t,降低費用38.86萬元。
5)年總節(jié)約費用:204.94+38.7+38.86=282.5萬元。
6)社會效益:年減少CO2排放量334.5×104kg,節(jié)約1m3天然氣相當于減排1.964 kg CO2。
通過原油低溫脫水室內(nèi)及現(xiàn)場試驗,達到了一段脫水溫度25℃、二段脫水溫度60℃的效果。
1)原油低溫脫水處理技術(shù)是一項可行的工藝技術(shù),節(jié)能效果突出,并有利于減輕原油在沉降罐與凈化罐中的揮發(fā),保護了壞境,經(jīng)濟效益與社會效益顯著。
2)實行低溫脫水,必須采取必要的應(yīng)對措施,如破乳劑的篩選、加藥點的選擇、落地油單獨處理及適當提高加藥濃度等。
3)寒冬季節(jié),原油脫水必須在一定的溫度下進行,低于某一臨界溫度,脫水效果將變得惡化,采取微加熱措施進行處理(30天左右),投用二段沉降罐,使脫水溫度穩(wěn)定在55~60℃,可恢復(fù)正常的脫水效果。
[1]任卓琳,牟英華,崔付義.原油破乳劑機理與發(fā)展趨勢[J].油氣田地面工程,2005,24(7):16-17.
[2]蔣洪,劉武.原油集輸工程[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006:18-20.