(胜利油田油气集输总厂)
摘要:石油工业发展至今,许多油田已经进入后期开采阶段。进入高含水后期,集输系统前端来油粘度高、密度大、含水高,原油处理难度越来越大,普遍存在脱水效果差的问题,系统运行效率低。针对这一问题,集输系统会通过优化三相分离器现场应用、加热炉系统自动化改造、井排进站处理流程及老化油单独处理流程改造、优化热化学沉降大罐运行系统等工艺,保证了集输系统脱水、集油效果,提高系统运行效率,取得了较好的效果。
关键词:集输;原油脱水;优化工艺
如何进一步优化生产工艺,保证原油脱水工作正常进行;如何调整原油脱水设备工艺参数,应对复杂油品的处理,保证原油外输含水达标;如何优化破乳药剂投加量,在保证油、水指标的前提下,降低成本,提高经济效益;是集输系统的重要工作。
一般原油脱水的工业生产装置是沉降分离、化学破乳、润湿聚结、电聚结等方法中几种的综台应用,以便形成较完善的工艺过程,使原油脱水生产过程效率高,脱出油质量好、生产成本低、经济效益高。集输系统在实际集输处理工艺中,影响原油脱水的要因是多方面的,主要体现在以下几个方面:
水滴从油中分离出来要依靠比重差,水的比重变化不大,而原油的比重范围变化较大,从0.8-1.0,原油比重越小、油水比重差越大,分离越容易,相反就越困难。
粘度表示原油的内摩擦力,粘度越高内摩擦力越大,但水滴要从原油中沉降下来必须克服原油的内摩擦力,因此粘度越大,油水分离越困难。
对于地层能量高,油气比大,自喷能力强的油田,油、气、水高速通过油嘴,使水滴喷的很细,乳化严重,原油脱水困难。
油井来液中原油溶解气的析出量大,易产生内部紊流现象,对油水产生搅拌作用,不利于脱水。来液中原油溶解气析出量小,在层流状态下,有利于脱水。
原油、水、乳化液在管道、阀门、设备中的流动,对乳化液的形成和破乳均有较大影响。添加破乳剂,以流体动力和管道作为搅拌、碰撞聚结的手段和空间,实现破乳脱水,避免乳化,能起到降粘(纯油的30%~50%)、节约破乳剂(约50%)的双重功效。
含水原油的沉降分离需要有一个过程,在研究分离过程时,即水滴的沉降速度与水滴直径平方成正比,与油水密度差成反比,与外相油粘度成反比。在实际生产中,沉降分离中沉降时间与水层高度有十分重要的关系,水层高度低,原油沉降时间长,反之沉降时间短。
(1)油水界面过低会影响出油含水及乳化层高度。水层过低时,分离设备内部由于下部进液压力对油层的搅动和冲击,油水界面处于一片混浊状态,油层原油已有一定程度的破乳,油水微观状态已经分离,但物质形态还处于无法分离状态。若长时间油水物质形态得不到分离,加之破乳剂的作用,会重新形成乳化层,造成出油含水、乳化层升高。
(2)油水界面过低影响出水水质
油水界面过低会导致污水含油升高,污水排放过程中,部分原油来不及上升到油层中去,随污水排出。如果设备清罐不及时,存在设备底部的粘土质、沥青质等成分会在水层波动时,在搅动的作用下随污水一起排出。
(3)油水界面过高的影响
油水界面过高会造成沉降时间严重不足,引起出油含水超标。另外,低于水密度的破乳剂进入沉降设备后,向上朝油层高度扩散,降低“水洗”效果,造成破乳剂浪费。
来液的平稳均衡是影响沉降设备运行的一个重要因素。主要影响有卸油台来油液量过大的波动,污水池提升液量波动的影响,设备本身出水量不平稳,流程切换过程中引起的液量波动。这些都会破坏沉降过程的动态平衡,影响沉降时间,引起过渡层增大,严重时导致含水波动。
针对影响脱水效果的不同因素,通过在集输运行中不断探索,在沉降分离,加热降粘,稳定油水界面几个方面着手,在集输运行中各个重要节点进行优化调整,保证原油脱水效果。
三相分离器的处理流程是油气水混合液高速进入预脱气室,靠旋流分离及重力作用脱出大量的原油伴生气,预脱气后的油水混合物经导流管高速进入分配器与水洗室,在含有破乳剂的活性水层内洗涤破乳,进行稳流,降低来液的雷诺系数,再经聚结整流后,流入沉降分离室进一步沉降分离,脱气原油翻过隔板进入油室,水相靠压力平衡经导管进入水室,从而达到油气水三相分离的目的。
在安全措施到位的前提下,进入分离器水室对调节筒进行校正。维修好水室液位调节筒后,分离器瞬时出油量、出水量、液量、气量以及分离器运行压力平稳。
对于液位自动调节机构存在的问题,采取了以下措施:1)对浮子连杆机构予以加强。2)每半年在分离器压空后对自动液面调节机构进行全面检修一次,对腐蚀穿孔的浮子进行维修、更换。3)及时检查或更换已结垢或腐蚀损坏的阀芯和阀座,及时清除杂物,保证阀门开关灵活。
加热降粘输送是利用热的方式提高原油的流动温度,降低原油黏度,从而改善原油的流动性,减少管路的摩阻损失。经研究表明,稠油的加热降黏效果比一般原油的降黏效果更显著。
通过对烟道中烟气含氧量的测量,调整进气量可获得最佳燃烧效率。对燃烧时空气量是否适中,可通过测量烟道中烟气的含氧量,得出结论。实践证明,烟气中的含氧量3%—5%之间时,燃烧效率最高。同时降低排烟温度也可以明显提高加热炉的热效率,但如果排烟温度过低,会造成炉体腐蚀,影响寿命,节能不节资,排烟温度一般控制在160℃— 170℃之间较为合适。
过剩空气系数对热效率有较大影响,因而对燃烧器运行状况进行检测,指导操作人员对燃烧器的燃烧量与风道挡板进行正确调整,是十分必要的
集输系统来液经初步脱水后的原油进入热化学大罐沉降,进步沉降脱水,因此优化大罐运行系统,对提高系统脱水效率十分重要。热化学沉降大罐运行系统采用三级沉降,二次沉降罐沉降时间由原有的24小时沉降倒罐,延长沉降时间至48小时,减少二次沉降罐的放水频率,延长放水时间,减轻一次沉降罐油水界面波动,控制二次沉降罐油含水。在二次沉降罐和净化油罐之间增加两个三次沉降罐,交替使用,以延长沉降时间,降低净化油罐的外输油含水率,提高脱水效率。与原有的沉降罐运行系统相比,现有集输系统脱水效率高,运行控制稳定,有利于提高脱水质量。
在油田开发中后期,脱出的含油污水量增加,从污水系统回收的老化油增多。传统的流程是将老化油重新进入脱水系统,实践证明这种方式不仅扰乱了正常生产流程的平稳运行,而且造成脱水质量不稳定。 因此,集输系统建立老化油单独处理流程,进一步完善稠油脱水工艺,以减少老化油对一次沉降罐的处理负荷。
实践表明,集输系统针对油品物性变化,采取的一系列集输工艺优化措施,可以取得较好的成绩,提高原油脱水效果,在保证油、水指标的前提下,降低成本,提高经济效益。
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