蔣旭 宋傳陽 張侃毅 等

摘 要：隨著新疆風(fēng)城超稠油規(guī)模開發(fā)，SAGD開發(fā)方式被廣泛用于油田生產(chǎn)，該部分采出液進(jìn)入常規(guī)稠油處理站后，造成原油脫水困難，并導(dǎo)致出水指標(biāo)惡化，給油水處理系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行造成很大沖擊。為解決SAGD采出液油水處理難題，CPE新疆設(shè)計(jì)院通過大量室內(nèi)研究和動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，初步確定了“氣液分離、高效預(yù)脫水、高溫正向破乳”的SAGD采出液高溫密閉處理流程，輔以“預(yù)脫水劑、正向破乳劑”的藥劑體系，以確保SAGD采出液在低粘度、高密度差的最佳工況下實(shí)現(xiàn)油水高效分離。根據(jù)風(fēng)城油田30×104 t/a 規(guī)模SAGD采出液處理站建站初期現(xiàn)場試驗(yàn)情況，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，對室內(nèi)研究結(jié)果進(jìn)行工業(yè)化驗(yàn)證，同時(shí)為該站生產(chǎn)運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān) 鍵 詞：超稠油；SAGD采出液；高溫密閉脫水；耐溫破乳劑

中圖分類號：TE 624 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）10-2403-03

Study on Industrial Test of High Temperature Closed Dehydration

of SAGD Produced Liquid From Xinjiang Oilfield

JIANG Xv，SONG Chuan-yang，ZHANG Kan-yi，LIU Jing-yu

（China Petroleum Engineering Co.， Ltd. Xinjiang institute，Xinjiang Karamay 834000，China）

Abstract： With scale development of Fengcheng super heavy oil in Xinjiang Oilfield， SAGD development mode has been widely used in oilfield production. In the production， part of the produced fluid is piped to the 1st heavy oil treatment station， which can result in the difficulty of crude oil dehydration in the station to make the sedimentation tank effluent index worse， to cause great impact on the smooth operation of water treatment system. In order to solve the water treatment problems， through experimental research and dynamic simulation， Xinjiang institute initially established a high temperature sealed dehydration process of "gas-liquid separation， efficient pre-dehydration and high temperature demulsification"， supplemented by "pre-dehydrating agent and demulsifier" the agent system. The process can ensure efficient separation of oil and water in SAGD produced fluid under optimum conditions. In this paper， based on field test of 30×104 t/a SAGD produced liquid treatment station， through test data analysis， industrial test of the process was carried out.

Key words： Super heavy oil； SAGD produced fluid ； High temperature sealed dehydration； Demulsifier

1 項(xiàng)目背景

新疆風(fēng)城油田SAGD開發(fā)區(qū)采出液具有溫度高、攜汽量大、攜砂嚴(yán)重、油水密度差小、乳化類型復(fù)雜等特點(diǎn)。隨著風(fēng)城超稠油規(guī)模開發(fā)，SAGD開發(fā)方式被廣泛用于油田生產(chǎn)。該部分采出液進(jìn)入常規(guī)稠油處理站后，在一段沉降罐迅速產(chǎn)生油水過渡帶，造成原油脫水困難；同時(shí)導(dǎo)致出水指標(biāo)惡化，一段沉降罐出口采出水含油超過20 000 mg/L、懸浮物含量超過3 000 mg/L，遠(yuǎn)超《油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》特、超稠油采出水含油含量小于4 000 mg/L的指標(biāo)，給處理站油水處理系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行造成很大沖擊[1]。

為解決SAGD采出液油水處理難題，CPE新疆設(shè)計(jì)院通過大量室內(nèi)研究和動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，初步確定了SAGD采出液高溫密閉脫水工藝，并完成了配套脫水設(shè)備和耐溫藥劑的研發(fā)，建成了國內(nèi)首座SAGD采出液高溫密閉處理站，規(guī)模為30×104 t/a。該站采用“氣液分離、高效預(yù)脫水、高溫正向破乳”的高溫密閉脫水流程，輔以“預(yù)脫水劑、正向破乳劑”的藥劑體系，以確保SAGD采出液在低粘度、高密度差的最佳工況下實(shí)現(xiàn)油水高效分離。

本文為風(fēng)城油田SAGD采出液高溫密閉處理站建站投產(chǎn)初期現(xiàn)場試驗(yàn)情況，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，對室內(nèi)研究結(jié)果進(jìn)行工業(yè)化驗(yàn)證，同時(shí)為該站生產(chǎn)運(yùn)行提供理論支持。

2 流程簡述

處理站投產(chǎn)初期處理對象為風(fēng)城油田SAGD先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)采出液，流程簡述如下：SAGD高溫（180℃）攜汽采出液首先經(jīng)蒸汽分離器緩沖分離，加藥換熱至最佳脫水溫度（140 ℃）后進(jìn)入預(yù)處理裝置，進(jìn)行游離水分離[2]。脫游離水后的原油經(jīng)加藥摻稀后，進(jìn)入熱-電化學(xué)脫水裝置進(jìn)行乳化水脫除，合格原油進(jìn)入外輸系統(tǒng)。

試驗(yàn)流程如圖1，原油基本物性參數(shù)詳表1。

圖1 試驗(yàn)流程

Fig.1 Test flow

表1 SAGD試驗(yàn)區(qū)原油基本物性化驗(yàn)數(shù)據(jù)一覽表

Table 1 The basic physical properties of crude assay data list SAGD pilot area

序號 檢測類型 原油物性分析

1 凝固點(diǎn)/℃ 28

2 密度/（g·cm-3） 20 ℃ 0.983 0

95 ℃ 0.922 0

3 粘度/（mPa·s） 50 ℃ 52 000

90 ℃ 2 062

140 ℃ 184.2

180 ℃ 62.0

3 系統(tǒng)穩(wěn)定性試驗(yàn)

試驗(yàn)初期，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，采用過量加藥方式。試驗(yàn)初期裝置出水含油數(shù)據(jù)折線圖見圖2，出油含水?dāng)?shù)據(jù)折線圖見下圖3。

從處理站投產(chǎn)初期運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出，預(yù)脫水裝置出油含水率在10%～25%之間，遠(yuǎn)低于油水轉(zhuǎn)相點(diǎn)（35%），能夠很好的滿足系統(tǒng)脫游離水的要求。熱-電化學(xué)脫水裝置出油含水在5%以內(nèi)，系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行一段時(shí)間后，出油含水率可穩(wěn)定在2%，可以滿足規(guī)范要求的特、超稠油交油含水指標(biāo)。

相對系統(tǒng)出油指標(biāo)，投產(chǎn)初期各裝置出水指標(biāo)存在一定的波動(dòng)。尤其是預(yù)脫水裝置，出水含油在3 000 ～15 000 g/L區(qū)間震蕩，波動(dòng)較為明顯。通過分析，系統(tǒng)波動(dòng)的主要原因是由于管道輸送過程中產(chǎn)生的段塞流所致。段塞流沖擊期間，進(jìn)站瞬時(shí)流量可達(dá)到正常流量的3～5倍，給裝置的平穩(wěn)運(yùn)行帶來很大的沖擊，同時(shí)加藥系統(tǒng)反應(yīng)存在一定的滯后，造成段塞流沖擊期間加藥量不足，從而影響到預(yù)脫水裝置的出水含油指標(biāo)。

在認(rèn)識到系統(tǒng)產(chǎn)生波動(dòng)的原因后，試驗(yàn)過程中對生產(chǎn)規(guī)程進(jìn)行了調(diào)整。當(dāng)段塞流沖擊時(shí)，適當(dāng)提高預(yù)脫水藥劑的加藥量，以緩解段塞流沖擊對處理站平穩(wěn)運(yùn)行的影響。同時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行“前段保水，后段保油”的原則，減少仰角式預(yù)脫水裝置油層厚度，進(jìn)一步保障確保裝置出水水質(zhì)。從圖2的數(shù)據(jù)折線可以看出，調(diào)整運(yùn)行方式后，預(yù)脫水分離器出水含油未出現(xiàn)高于8 000 mg/L的情況，系統(tǒng)穩(wěn)定性得到了明顯提高，具備開展進(jìn)一步試驗(yàn)的條件[3]。

圖2 出水含油數(shù)據(jù)折線圖

Fig.2 Oily water column graph

圖3 出油含水?dāng)?shù)據(jù)折線圖

Fig.3 Oil moisture data line chart

4 加藥點(diǎn)優(yōu)化試驗(yàn)

不同的加藥點(diǎn)位置，藥劑作用效果和藥劑成本均有較大區(qū)別，因此進(jìn)行了加藥點(diǎn)優(yōu)化試驗(yàn)。該思路主要是基于延長藥劑作用時(shí)間，意圖提高脫水效果。

將預(yù)處理劑和正相破乳劑加藥點(diǎn)前移，其他運(yùn)行參數(shù)不變，優(yōu)化試驗(yàn)工藝流程如圖4。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)見圖5。

因加藥點(diǎn)更換后，試驗(yàn)站出水水質(zhì)急劇惡化，可以得出如下結(jié)論：

（1）加藥點(diǎn)前移的主要問題是預(yù)處理劑、正相破乳劑加藥點(diǎn)過近，兩種藥劑間本身會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，影響藥劑對采出液的實(shí)際作用效果[4]；

（2）加藥點(diǎn)變換后對原油脫水的影響并未顯現(xiàn)試驗(yàn)即停止，但通過計(jì)算可以知道將正相破乳劑加藥點(diǎn)前移的處理效果比原方案差，因?yàn)榍岸尾沙鲆汉^高，耐溫破乳劑必然會隨污水帶走一部分，這樣就降低了耐溫破乳劑的實(shí)際加藥量，勢必會影響最終的脫水效果。

圖4 加藥點(diǎn)優(yōu)化試驗(yàn)工藝流程

Fig.4 Dosing point optimization test process

圖5 預(yù)脫水劑與正相破乳劑加藥點(diǎn)變更后出水含油折線圖

Fig.5 After the pre-dehydrating agent with the positive phase demulsifier dosing point change oil effluent line chart

5 結(jié) 論

從試驗(yàn)站投產(chǎn)初期工業(yè)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，CPE新疆設(shè)計(jì)院研發(fā)的高溫密閉脫水工藝、配套脫水設(shè)備和耐溫藥劑體系可以很好的滿足SAGD采出液高效脫水的要求，通過該階段的試驗(yàn)，取得了初步認(rèn)識[5]，并總結(jié)出以下結(jié)論：

（1）整個(gè)流程在高溫、密閉工況下運(yùn)行，可充分利用SAGD采出液攜帶的熱能和井底舉升能量，確保SAGD采出液在低粘度、高密度差的最佳工況下高效油水分離。

（2）SAGD采出液攜汽嚴(yán)重，在集輸過程中易產(chǎn)生段塞流。為確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，流程前端應(yīng)設(shè)置蒸汽分離器，必要時(shí)增加段塞流處理器。

（3）從投產(chǎn)初期運(yùn)行效果可以看出，裝置出水指標(biāo)是整個(gè)脫水系統(tǒng)中的“短板”，為進(jìn)一步提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，建議在裝置出水流程中增設(shè)壓力除油罐。

（4）預(yù)脫水劑和正相破乳劑配合的高溫藥劑體系對SAGD采出液高效油水分離有很好的適應(yīng)性，但應(yīng)合理確定兩種藥劑的加藥點(diǎn)和加藥時(shí)間間隔，以保證最佳脫水效果。

（5）當(dāng)兩臺或者兩臺以上設(shè)備并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)充分考慮偏流問題對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

以上是處理站投產(chǎn)初期試驗(yàn)取得的初步認(rèn)識，在系統(tǒng)調(diào)試穩(wěn)定運(yùn)行后，還需陸續(xù)開展加藥量優(yōu)化試驗(yàn)、摻稀工藝優(yōu)化試驗(yàn)、裝置負(fù)荷率測試等一系列現(xiàn)場試驗(yàn)，以最終確定SAGD采出液高溫密閉脫水工藝的邊界條件和設(shè)備藥劑定型。

參考文獻(xiàn)：

[1]駱偉.新疆風(fēng)城油田超稠油SAGD開發(fā)地面配套技術(shù)探討[J].新疆石油天然氣，2010，6（4）：76-80.

[2]黃強(qiáng).風(fēng)城油田稠油開發(fā)地面集輸與處理工藝技術(shù)[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2013，24（1）：24-27、47

[3]翟波.風(fēng)城油田超稠油開發(fā)地面集輸工藝技術(shù)[J].中國科技信息，2014，（03、04合刊）：142-144.

[4]李倩. 風(fēng)城油田采出水處理工藝技術(shù)改造研究[J].給水排水，2014，40（7）：48-50.

[5]劉東明. 風(fēng)城超稠油污水處理效果的影響因素與對策 [J]. 油氣田環(huán)境保護(hù)，2013，24（4）：28-32.