郭爽(中油遼河工程有限公司， 遼寧 盤錦 124010)

稠油低溫預(yù)脫水工藝

郭爽(中油遼河工程有限公司， 遼寧 盤錦 124010)

隨著油田開發(fā)進(jìn)入中后期，采出液含水率持續(xù)上升，聯(lián)合站脫水能耗增加。為了降低脫水能耗，采用低溫預(yù)脫水工藝，降低聯(lián)合站運(yùn)行成本。結(jié)合遼河油田預(yù)脫水現(xiàn)狀，淺析幾種預(yù)脫水工藝。

低溫預(yù)脫水；稠油；原油脫水

隨著遼河油田開發(fā)進(jìn)入中后期，采出液含水率持續(xù)上升，原油乳化嚴(yán)重，部分區(qū)塊含水已達(dá)85%以上。目前，遼河油田原油脫水多采用二段熱化學(xué)沉降脫水工藝，脫水合格原油外輸，原油脫出的含油污水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)進(jìn)行深度處理。為了保障聯(lián)合站的脫水效果，二段的原油脫水溫度較高，造成脫水加熱負(fù)荷較大，加熱負(fù)荷的90%左右都用來加熱原油中的水，并且加藥量也較大，導(dǎo)致聯(lián)合站脫水能耗增加。因此，聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)存在巨大的節(jié)能增效空間。

1 預(yù)脫水工藝介紹

1.1 大罐沉降預(yù)脫水工藝

大罐沉降預(yù)脫水工藝是目前油田聯(lián)合站常用的預(yù)脫水工藝，該工藝是通過重力沉降原理，依靠油水互不相溶，并存在著密度差，在重力和浮力的雙重作用下使連續(xù)相中的液滴浮升或沉降實(shí)現(xiàn)分離。油水混合物由入口管經(jīng)中心管和配液管流入沉降罐底部的水層內(nèi)。當(dāng)油水混合物向上通過水層時(shí)，由于水洗作用使原油中的游離水和親水固體雜質(zhì)等并入水層，水洗過程至沉降罐油水界面處終止。經(jīng)沉降分離后的原油由浮動(dòng)收油裝置排出沉降罐。罐內(nèi)污水自壓排至下端污水處理系統(tǒng)。

1.2 高頻聚結(jié)預(yù)脫水工藝

高頻聚結(jié)脫水裝置根據(jù)原油乳狀液的擊穿伏秒特性，通過調(diào)整高頻高壓脈沖的頻率和脈沖時(shí)間，使高頻脈沖輸出時(shí)間小于原油乳狀液在電極間形成短路擊穿所需的時(shí)間，在擊穿形成前關(guān)閉脈沖輸出，從而建立起穩(wěn)定的高壓高頻電磁場(chǎng)。高頻高壓電場(chǎng)使乳狀液中的水珠在電場(chǎng)中產(chǎn)生振動(dòng)、變形。當(dāng)外加電場(chǎng)頻率接近界面膜諧振頻率時(shí)兩者形成共振，界面膜因振動(dòng)、變形幅度增大而破裂，實(shí)現(xiàn)破乳，并在電場(chǎng)力的作用下實(shí)現(xiàn)快速聚結(jié)合并，而后沉降。

根據(jù)油品物性的不同，初選電壓、電流、頻率范圍值，現(xiàn)場(chǎng)工藝調(diào)試時(shí)根據(jù)處理效果找到適合該油品的最佳頻率、電壓、電流及脈沖占空比。

常規(guī)電脫水器對(duì)入口含水要求較高，一般≤30%，對(duì)于乳化嚴(yán)重導(dǎo)電性強(qiáng)的原油含水要求≤10%。隨著原油采出液乳化程度的加劇，電導(dǎo)率增大，造成常規(guī)電脫水器易發(fā)生短路，能耗增加。高頻電脫水器即能克服常規(guī)電脫水器易短路、能耗高的缺點(diǎn)，又能發(fā)揮電場(chǎng)破乳的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1.3 旋流聚結(jié)預(yù)脫水工藝

旋流分離技術(shù)是利用兩種不同密度、互不相溶的兩相液體混合介質(zhì)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，各相產(chǎn)生不同的離心力而進(jìn)行分離的。

旋流分離器由一個(gè)分離腔、一或兩個(gè)入口、兩個(gè)出口組成。常用的分離腔為柱錐型。當(dāng)油水混合物以一定壓力從旋流器周邊切向進(jìn)入旋流器時(shí)，在分離腔內(nèi)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)，流體產(chǎn)生強(qiáng)烈的三維橢圓型強(qiáng)旋轉(zhuǎn)剪切湍流運(yùn)動(dòng)。由于油水兩相存在密度差，其受到的離心力、向心浮力、流體曳力等大小不同，混合物中的水在旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)的作用下沿軸向向下和沿徑向向外運(yùn)動(dòng)，經(jīng)由旋流器底流口排出；混合物中的油向中心軸線方向運(yùn)動(dòng)，并在軸線中心形成向上運(yùn)動(dòng)的內(nèi)旋渦，經(jīng)由溢流口排出，從而達(dá)到兩相分離的目的。

1.4 管式預(yù)脫水工藝

管式預(yù)脫水工藝通過提高原油預(yù)脫水率，使30-55%的游離水在加熱前，從原油中脫出來，達(dá)到節(jié)約能耗的目的。管式預(yù)脫水工藝，由“梯形斜管、立式旋流器、臥式減壓氣浮罐”組成。油水混合液從入口管道進(jìn)入梯形管中，利用一級(jí)梯形管的高效沉降功能，對(duì)來液進(jìn)行油、氣、水、砂的初分離，分出含水油氣直接進(jìn)油系統(tǒng)，分出的泥砂定期外排，分出的游離水經(jīng)加藥后進(jìn)入到二級(jí)旋流器；通過二級(jí)旋流器旋流粗?；δ軐⑿∮偷尉鄄⒊纱笠旱?，將油相分出進(jìn)油系統(tǒng)，將水相分出進(jìn)三級(jí)梯形管進(jìn)一步除油；三級(jí)梯形管分離出的水進(jìn)四級(jí)減壓氣浮罐，再次沉降，水從底部自壓至下端污水處理系統(tǒng)，油用泵抽至油處理系統(tǒng)。

2 預(yù)脫水工藝優(yōu)缺點(diǎn)分析

大罐沉降預(yù)脫水工藝高頻聚結(jié)預(yù)脫水工藝 旋流聚結(jié)預(yù)脫水工藝管式預(yù)脫水工藝優(yōu)點(diǎn)：1、脫水率高，85～95%；缺點(diǎn)：1、占地面積大；2、油品性質(zhì)不同，出水水質(zhì)變化較大。3、油品適用范圍較大。優(yōu)點(diǎn)：1、對(duì)來液波動(dòng)變化適應(yīng)性較強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定。2、壓降小0.05MPa。3、電場(chǎng)破乳，脫出污水含油量低。4、調(diào)整設(shè)備電場(chǎng)布置，可用于精脫水。缺點(diǎn)：1、裝置若并聯(lián)運(yùn)行，脫出污水懸浮物較高。優(yōu)點(diǎn)：1、脫出水水質(zhì)較好，適合于污水的處理。缺點(diǎn)：1、旋流管易堵塞。2、壓降較大0.3MPa。優(yōu)點(diǎn)：1、一級(jí)管脫水效果較好。缺點(diǎn)：1、對(duì)來液量波動(dòng)變化、措施井適應(yīng)性較差。2、水相壓降大0.75MPa。3、流程長，主要用于處理一級(jí)脫出污水。

3 結(jié)語

(1)在較低的處理溫度下，當(dāng)進(jìn)站來液含水率達(dá)到80%以上時(shí)，可采用預(yù)脫水工藝，節(jié)約天然氣和破乳劑。

(2)根據(jù)原油的油品性質(zhì)、處理液量及脫水溫度的不同，應(yīng)采取不同的預(yù)脫水工藝，從技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)性綜合研究最合適的預(yù)脫水工藝。

郭爽(1990- )，女 黑龍江大慶人，工程師，本科，主要從事油氣田地面工程設(shè)計(jì)與研究。