摘 要：近些年來，我國加大了對(duì)于我國領(lǐng)海內(nèi)的油氣資源的開發(fā)力度.稠油油田是其中一種較為普遍的開采類型，通過在海上建立鉆井平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)對(duì)于油氣資源的開采，但是與陸地上進(jìn)行開采不同的是由于鉆井平臺(tái)承重和面積的限制，對(duì)于稠油的開采與脫水要比陸上開采難度要大得多.本文將就海上稠油開采的一些問題進(jìn)行介紹.

關(guān)鍵詞：海上平臺(tái)；稠油；脫水

前言

海上油田開采是我國現(xiàn)今發(fā)展的重要方向，通過海上開采擴(kuò)大了我國原油開采的新渠道，但是海上開采平臺(tái)由于面積和承載能力的限制，使得一些在陸上開采使用的一些技術(shù)與設(shè)備等無法在海上平臺(tái)使用，本文將就海上平臺(tái)開采的一些要點(diǎn)進(jìn)行介紹。

1 海上平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀

伴隨著海洋石油事業(yè)的蓬勃發(fā)展，目前我國海上稠油油田在投產(chǎn)的全部油田中已經(jīng)占據(jù)了相當(dāng)?shù)谋壤?。從最早的呈北油田，到綏中油田，秦皇島油田，到現(xiàn)在即將投產(chǎn)的旅大油田都是典型的稠油油田。在20多年的海油歷史中，稠油油田的開發(fā)和生產(chǎn)為我國的海洋石油工程技術(shù)的發(fā)展積累了寶貴而豐富的經(jīng)驗(yàn)。

埕北油田位于渤海西部海域，是一個(gè)已有20多年開發(fā)歷史的稠油油田。埕北油田處在埕北低凸起的西端，其西南側(cè)緊靠埕北凹陷，北與沙南凹陷相鄰。該油田發(fā)現(xiàn)于1972年11月，其主要油氣層段發(fā)育于古近系東營組上段和新近系館陶組。該油田是中國海洋石油渤海公司勘探發(fā)現(xiàn)并與國外合作開發(fā)的我國第一個(gè)海上油田[37，38]。埕北油田自2003年起進(jìn)入綜合調(diào)整階段。

2 海上平臺(tái)的特性

2.1 海上平臺(tái)的重量限制

一般情況下，減少分離級(jí)數(shù)，節(jié)省平臺(tái)空間比提高液體原油收率更為經(jīng)濟(jì)。增加設(shè)備，加大平臺(tái)甲板面積，會(huì)顯著地增加支撐上部設(shè)施的下部結(jié)構(gòu)重量。按經(jīng)驗(yàn)，平臺(tái)上部設(shè)備每增加1噸，下部導(dǎo)管架和鋼結(jié)構(gòu)要增加1～3噸鋼材，隨之帶來了海上安裝費(fèi)用的增加。

2.2 海上平臺(tái)的井口壓力變化

井口壓力決定了最高級(jí)分離的最大操作壓力，井口流壓高，要求分離級(jí)數(shù)多一些。海上油田開采速度較快，井口壓力遞減也較快，對(duì)分離級(jí)數(shù)影響很大。因此，在確定分離級(jí)數(shù)方案時(shí)，不僅要考慮油田初期的井口壓力，還要考慮油田壽命期間流壓的遞減規(guī)律。一個(gè)新油田開發(fā)，往往要對(duì)分離級(jí)數(shù)和分離壓力作綜合的評(píng)價(jià)。如果在一個(gè)平臺(tái)上有不同壓力級(jí)別的井組，可分別進(jìn)入相當(dāng)壓力分離器。

2.3 海上平臺(tái)的井流特性和輸出限制

通常較輕質(zhì)的原油含有較多的C4、C5和C6，并具有較高的氣油比，分離級(jí)數(shù)可以多一些。反之，分離級(jí)數(shù)可以少一些。一般情況不超過三級(jí)。

分離級(jí)數(shù)與原油中轉(zhuǎn)站設(shè)置地點(diǎn)也有關(guān)系。如選用全海式集輸方式（中轉(zhuǎn)站設(shè)在海上），由運(yùn)輸油輪裝載外運(yùn)，要求產(chǎn)品原油的雷特蒸氣壓為50～80kPa，基本上要脫出氣體，即最后一級(jí)分離的壓力略高于常壓，這是裝油作業(yè)安全的要求。

2.4 海上平臺(tái)的設(shè)備并聯(lián)系列和備用

海上油田受平臺(tái)甲板和經(jīng)濟(jì)的限制，考慮分離系統(tǒng)并聯(lián)列數(shù)時(shí)，一般不設(shè)備用，僅在處理能力上留有一定的余量。但是平臺(tái)上的分離器要受到幾何尺寸和吊裝重量的限制，不能過分地加大分離器的直徑和長度。

3 海上平臺(tái)稠油的脫水工藝

目前海洋石油稠油油田的主要脫水方法為：熱化學(xué)沉降-電脫脫水工藝，熱化學(xué)沉降脫水工藝。

經(jīng)過對(duì)國內(nèi)多種三相分離器的分析、研究，包括以上提到的三種分離器，其最初的設(shè)計(jì)目的都是為解決本油田的實(shí)際問題，其中大多數(shù)都是油田高含水問題，即使處理過重質(zhì)原油，但含水率卻比渤海地區(qū)高得多，分離難度也小得多。經(jīng)過對(duì)多種三相分離器的性能特點(diǎn)進(jìn)行分析研究，認(rèn)為河南油田的HNS型三相分離器在技術(shù)上更能滿足處理海洋平臺(tái)重質(zhì)原油分離處理的技術(shù)要求。具體主要體現(xiàn)在分離器的技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用兩方面。

三相分離器中的油、氣、水的分離，其中最困難的是油、水的分離。HNS型三相分離器與國內(nèi)其他的分離設(shè)備相比較，在海洋平臺(tái)的應(yīng)用上具有很大的優(yōu)越性，能實(shí)現(xiàn)在相同的處理量下，分離設(shè)備的尺寸更小，滿足平臺(tái)空間狹小的布置要求，更有利于油水的分離，在設(shè)計(jì)方面具有一定的獨(dú)特性。其技術(shù)特點(diǎn)如下：

（1）旋流預(yù)脫氣技術(shù)

來流采用旋流預(yù)脫氣技術(shù)，原油中的大部分伴生氣在進(jìn)入分離器前被分離出來，而不進(jìn)入分離器，不僅使分離器內(nèi)的流場更穩(wěn)定，并且可以使分離器的油水分離空間提高到容器的90%，也就是在同樣的處理量下，容器的尺寸能大大減小，更好的解決海上平臺(tái)空間狹小，設(shè)備難以布置的技術(shù)問題。

在油、氣、水三相分離過程中，包括了兩種不同的分離過程，氣液之間的分離和油水之間的液液分離。三相分離器內(nèi)的溫度可以認(rèn)為恒定，氣體的粘度很小（一般<0.01mpa.s）其分離速度于氣液之間的密度差成正比，由于氣液之間的密度差一般在1：100以上，所以氣液之間的分離極易進(jìn)行氣液之間的分離速度可借用氣體除霧器的最大允許速度來實(shí)現(xiàn)。

（2） 將“原油脫水”變成“水中除油”。進(jìn)液直接進(jìn)入水層，不僅有利于水洗破乳，更是把原油脫水變成了水中除油，使二者在速度、質(zhì)量和效率上大不相同。對(duì)于渤海地區(qū)的重質(zhì)高粘原油，具有更高的優(yōu)越性。

根據(jù)上面的斯托克斯公式，水滴的沉降速度與油水密度差，水滴直徑的平方成正比；與連續(xù)的相的粘度近似成反比。沉降速度的提高，意味著原有脫水效率的提高。

（3）對(duì)分離器進(jìn)行流動(dòng)特性研究。長期以來，對(duì)于重力式的油水分離設(shè)備的研究，主要基于以斯托克斯公式為基礎(chǔ)下的設(shè)備分離特性的研究，而對(duì)于分離設(shè)備內(nèi)的流體流動(dòng)特性的研究則甚少。而影響分離設(shè)備流動(dòng)特性的主要因素是設(shè)備的主要功能構(gòu)件，這些功能構(gòu)件主要包括入口內(nèi)件、整流件和集液出口件等。

4 海上平臺(tái)脫水實(shí)例

秦皇島某油田是中國海洋石油總公司1995年發(fā)現(xiàn)的一個(gè)大型稠油油田。投產(chǎn)初期產(chǎn)出液含水僅為20%左右，至2002年8月上升到接近60%。含水的快速變化造成了油水分離困難。該秦皇島油田原油屬低蠟環(huán)烷基原油，基本物性如下：50℃密度0.933-0.938g/cm3，API°15.7-16.5，50℃粘度408-634mPa·s，凝點(diǎn)-13--17℃，含蠟2.26%-3.28%，含瀝青質(zhì)3.71%-5.06%，含膠質(zhì)10.90%-11.54%。

原油處理流程[4]如下：井口產(chǎn)液進(jìn)過海底管線→單點(diǎn)系泊系統(tǒng)（SPM）→浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油設(shè)施（FPSO）→游離水分離器V-101（～80℃）→換熱器HE-101→熱處理器V-102（～90℃）→原油增壓泵P-101→加熱器H-102→電脫水器V-103（～115℃）→換熱器HE-101→海水換熱器WC-101→工藝艙（～85℃）→貨油艙。

由上述的流程簡述可以看出，該稠油油田的脫水工藝采用的是熱化學(xué)-電化學(xué)模式。針對(duì)秦皇島油田開發(fā)的BH系列破乳劑和BHQ系列清水劑配合使用，可保證秦皇島油田原油、污水得到有效處理，外輸原油含水達(dá)到≤0.5%指標(biāo)，外排污水含油≤30mg/L。由此可見，熱化學(xué)-電化學(xué)稠油脫水工藝在秦皇島油田的生產(chǎn)中得到了成功的應(yīng)用。

4 結(jié)束語

海上平臺(tái)稠油開采是我國乃至世界在原油開采中都會(huì)面臨的難題，我們需要堅(jiān)持不懈的對(duì)開采工藝進(jìn)行研究，爭取將更多更好更環(huán)保的設(shè)備與工藝投入到稠油的開采中。

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