优化稠油脱水工艺在集输工艺中的应用

优化稠油脱水工艺在集输工艺中的应用

刘鹏 夏欣 周恒

（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。

1. 影响原油脱水的要因分析

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：

1.1 来液物性对原油脱水的影响

1.1.1 原油比重和粘度的影响

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。

1.1.2 油田开采过程中乳化程度的影响

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。

1.1.3 气体的扰动影响

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。

1.2 集输工艺对原油脱水的影响

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。

1.2.1 沉降时间的影响

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。

1.2.2 油水界面的影响

（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。

1.2.3 液量的影响

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。

2. 优化稠油脱水工艺举措

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。

2.1 三相分离器的现场应用

2.1.1 三相分离器的处理流程

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。

2.1.2 采取措施及取得效果

（1）校正分离器水室液位调节

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。

（2）液位自动调节机构的维修保养

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。

2.2 加热炉系统自动化改造

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

2.3 完善稠油脱水工艺流程

2.3.1 优化热化学沉降大罐运行系统

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。

2.3.2 建立老化油单独处理流程

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。

3. 结论

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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