脱水系统的工艺优化研究与应用

脱水系统的工艺优化研究与应用

胡建平 李雯雯 冯雪浦

大港油田第三采油厂

对于联合站来说，脱水系统是联合站的核心系统，无论是原油外输含水达标，污水回注含油合格，还是加热炉的正常运转，或是发电机的燃气创效，都离不开脱水系统，脱水效果的好坏直接决定着这些系统生产运行的好坏。为此，开展脱水系统工艺优化研究十分必要。

截至2021年7月，大港油田官一联合站通过各项优化措施，外输含水平均为0.35%较去年同期降0.10%，天然气发电为548.20万度较去年同期年增94.32万度。

一、优化研究内容：

（一）优化产气工艺，提高了天然气产出量

1、优化分离器压力控制

对于集输系统，三相分离器是天然气最主要的来源，为此，通过对比分离器在不同压力下的产气情况，摸索出了最大产气量的控制压力0.18MPa，较0.22MPa相比，压力下降0.04MPa，产气量增加近500m3/d。

2、优化原稳轻烃温度控制

通过增设变频，以降低轻烃冷却水流速度的方式，提高冷却水进塔温度（40℃↗50℃），进而增加轻烃出口温度（50℃↗60℃），从而提高了轻质组分析出量，塔顶分离器产气量增加了200m3/d以上。同时，由于机泵降速运行每天耗电量从1300度下降到1000度。

（二）优化脱水工艺，降低了各段含水和天然气消耗量

1、优选加热设施，提升炉效节气量

（1）不同炉型对比。根据不同炉型的加热工艺不同，优选高效加热炉。以掺水炉为例，对比加热同质量（96m3/h）掺水的耗气量，4.11日从5#管式炉切换到4#相变炉，相变炉较管式炉耗气量少15m3/h，为此，我们优选真空相变炉。

（2）相同炉型对比。根据相同炉型的运行情况不同，优选高效加热炉。以脱水炉为例，对比1#和2#炉的耗气量，在其它参数基本稳定的情况下，2#炉耗气量平均为115m3/h，较1#炉少大约5m3/h。

（3）分析燃气单耗（加热1方液所需的气量）找措施。通过跟踪加热炉的单耗运行情况，找到了不同功能加热炉的最低单耗值，并采取相应的控制措施，为气量不足时稳定发电量做好保障。

因此，在液量稳定前提下，通过分析三种主要加热炉单耗变化得出：在含水最不好的情况下，每天影响发电量将可达1.5万度（1方气折合3.5度电）。所以，提效炉、控含水研究潜力巨大。

2、优化脱水工艺，降低含水节气量

（1）优化分离器运行提升一段脱水效果。一方面，通过摸索确定了最佳的油水界面，实现了油出口含水和水出口含油达标，同时，以每天跟踪5#沉降罐含水和6#污水罐油位的方式，监控分离器运行（如4月份，6#污水罐油位上涨，通过监测分离器水出口含油找到了进油设施）。另一方面，通过来液系统切换，平衡了分离器处理液量，延长了分离器中原油沉降时间。

（2）优化加药制度提升二段脱水效果。针对小集来油含水高影响沉降效果的问题，把定量加药改成定性加药，即在药量总量不变的情况下，减少一三段加药量提高二段加药量，脱前含水从20%降低到10%左右，同时，脱后含水下降到3.5%，下降了1.5%。

（3）控量调温提升三段脱水效果。在热化学脱水器水出口安装了2台流量计完善了计量工艺，并通过气动阀开关2种方式转换，精细了脱水排量控制，同时把脱水炉出口（即热化学脱水器进口）的平均温度从68℃提高到74℃，脱后含水再次从3.5%下降到2.5%以下。

通过脱水系统优化，各段含水率明显下降，外输含水得到控制；通过产气系统优化，发电机组可用气量明显增加。

二、成果应用情况

（一）优化脱水工艺降含水

针对今年以来小集来油含水高造成沉降罐混油层含水升高的问题，以第二段沉降处理为核心，重点通过前三段加药量调整和后二段温度调控，把原油外输含水从0.45%控制到了0.35%以下，5月份以后未发生小集含水高造成的外输含水超标，控含水减少机泵耗电5.03万度。

（二）加强气量管控增发电

今年以来，该站以“提高产气量、减少耗气量”为核心天然气发电工作，最大限度地提升了发电效率，发电量较去年同期相比增加了94.32万度。另外，针对气量不足和气量充足的两种情况，总结出了的不同管理重点，为下步天然气发电工作指明了方向。

1. 气量不足时，精细管理找气量。在发电机不能满负荷的情况下，以三相分离器运行优化为核心，通过优化加药降含水和优选设施降耗气工作，为发电机组提供了充足的气量，3-5月份（即未安装第四台机组前）发电量大幅度增加。

2、气量充足时，精细管理稳时率。以监控发电机耗气量变化和定时跟踪的方式，监控发电系统运行，出现变化及时采取控制措施（如精细调整分离器压力、脱水排量等），把发电损失降到了最小。

三、下步措施：

尽管脱水工艺系统优化取得了一定的成绩，但仍存在一些不足，下步重点做好以下两方面的工作，继续优化脱水工艺，提升工艺适应性：

　　1、立足自我控含水。通过分离器优化、加药制度调整，把站内含水控制到最好，同时，针对下游单位间歇输油做好沟通，确保在输高含水油前提前联系，以便及时采取有效地应对措施。

　　2、加强管理提炉效。以能耗监测为手段，把加热炉效率管理与机泵效率管理放在同等重要的位置，纳入日常管理的范畴，摸索不同排量不同含水情况下最优风气比，以便控制排烟温度、降低过剩空气系数、减少物料不完全燃烧损失等，最终降低加热炉燃气单耗提高热效率。