孫 霖 孫靈念

1.長江大學(xué)石油工程學(xué)院, 湖北 武漢 430100；2.中國石化勝利油田河口采油廠, 山東 東營 257200

稠油脫水處理系統(tǒng)工藝的優(yōu)化

孫 霖1孫靈念2

1.長江大學(xué)石油工程學(xué)院, 湖北 武漢 430100；2.中國石化勝利油田河口采油廠, 山東 東營 257200

在稠油開采過程中,隨著多輪次注汽,采出液量不斷加大,勢必對聯(lián)合站稠油脫水生產(chǎn)產(chǎn)生影響,造成脫水設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行,能耗增加且?guī)順O大的安全隱患。為此,通過對陳莊聯(lián)合站超稠油脫水處理工藝及處理設(shè)施進(jìn)行研究,分析對比國內(nèi)外稠油脫水工藝、自控水平及先進(jìn)處理設(shè)施,結(jié)合該站生產(chǎn)實(shí)際,提出稠油脫水工藝和分水設(shè)施優(yōu)化方案,增加了立式脫氣裝置,并對生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)增加了信息采集和自動控制功能。優(yōu)化改造后,降低了系統(tǒng)壓力,分水器和一次沉降罐的脫水取得了良好效果,同時(shí)多回收了伴生氣,節(jié)約了能耗,降低了安全隱患。

稠油脫水；分水器；脫氣裝置；工藝系統(tǒng)；信息化；自動化

0 前言

在稠油開采過程中,一般采用蒸汽驅(qū)、注CO2開采技術(shù),降低油品的黏度,易造成開采原油物性復(fù)雜、乳化程度增強(qiáng),所以稠油脫水處理更加困難。國內(nèi)外原油脫水技術(shù)主要有熱化學(xué)沉降法、電化學(xué)法、高頻脈沖法、微波輻射法、超聲波法等[1-3]。隨著開采進(jìn)入后期,采出液中物性復(fù)雜、含水增多,破乳難度加大,從而增大了脫水設(shè)備負(fù)荷,對脫水工藝產(chǎn)生不利影響。

目前,勝利油田陳莊油田主要采用蒸汽驅(qū)開采技術(shù),采出原油密度高、黏度高、含水高,由此造成聯(lián)合站脫水工藝不能適應(yīng)稠油脫水生產(chǎn)的需要,故有必要對陳莊聯(lián)合站稠油脫水處理系統(tǒng)進(jìn)行工藝優(yōu)化,對處理設(shè)施的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,對處理系統(tǒng)進(jìn)行自動化、信息化技術(shù)提升,以達(dá)到提高脫水效果、降低脫水能耗的目的,對原油集輸系統(tǒng)高效、安全運(yùn)行有著重要的意義[4-8]。

1 聯(lián)合站現(xiàn)狀及問題

1.1 現(xiàn)狀

陳莊聯(lián)合站始建于1991年,主要擔(dān)負(fù)著采油管理七區(qū)采出原油脫水、污水處理等任務(wù)。該站原稠油脫水處理流程采用“分水器二級分水+大罐三級沉降”熱化學(xué)工藝,流程見圖1。處理液量19 650 m3/d,污水量18 000 m3/d,外輸油量1 650 m3/d,摻稀油后原油密度0.968 g/cm3,50 ℃黏度709 mm2/s。

圖1 陳莊聯(lián)合站原油處理工藝流程

井排液量增加和原油性質(zhì)的不斷變化,會降低管道和設(shè)備有效利用率,增加地面集輸系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷和處理難度[9]。

1.2 問題

1.2.1 分水器超負(fù)荷運(yùn)行

1.2.2 井排回壓高

由于井排液含水量不斷增大,且前端二級分水二級加熱,造成流程過長壓損增大,井排液進(jìn)站壓力提高，超過0.55 MPa,最高時(shí)甚至超過0.6 MPa，導(dǎo)致井口回壓過高。井口回壓對原油產(chǎn)量和生產(chǎn)安全均造成影響[11-12],主要表現(xiàn)在:增大了井排管線穿孔隱患(2014年以來,井排管線穿孔超過8次),嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)運(yùn)行；井口輸送井排液能耗增加；油井產(chǎn)量降低。

1.2.3 沉降罐帶氣嚴(yán)重

2 系統(tǒng)優(yōu)化

針對陳莊聯(lián)合站稠油脫水生產(chǎn)過程中存在的各類問題,對該站實(shí)施系統(tǒng)優(yōu)化,有效提高聯(lián)合站集輸系統(tǒng)的運(yùn)行效率[16-17]。

2.1 前端工藝簡化

針對分水器超負(fù)荷運(yùn)行和井排回壓高問題,采取簡化流程的措施,將前端二級分水二級加熱流程改為“一級分水(2臺分水器并聯(lián))、一級加熱(2臺加熱爐并聯(lián))”流程,提高分水器處理能力,降低前端壓力損失,改造后工藝流程見圖2。

圖2 改造后工藝流程

2.2 改進(jìn)分水器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

為進(jìn)一步提高分水器處理效率,方便油氣分離,對分水器[18]內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。將原伴熱盤管和迷宮板拆除,增加波紋板填料,降低溢油堰板高度,連通油水室作為油室,出水改為沉降段出水,加強(qiáng)聚結(jié)作用,增大油氣接觸面,達(dá)到提高前端分離效果的目的,內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造見圖3。改造后前端分水器處理能力將達(dá)到24 000 m3/d,有效解決超負(fù)荷問題。

圖3 分水器內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造

改造后,分離器運(yùn)行壓力降至0.32 MPa,井排液進(jìn)站壓力降至0.39 MPa,整個(gè)系統(tǒng)壓力下降超過0.15 MPa,降壓效果明顯。

表1 分水器改造前后出油含水對比

序號出油含水量/(%)改造前改造后16245265473634645942560446624576346

分水器出油含水的降低,使加熱爐的能耗大幅降低,經(jīng)計(jì)算每年可節(jié)約燃?xì)庀?54.8×104m3,減少井排輸送電力42.2×104kW·h。

2.3 分水器增加自控調(diào)節(jié)裝置

圖4 分水器自控調(diào)節(jié)

為提高分水器控制精度,充分發(fā)揮分水器處理效果,對分水器增加自控調(diào)節(jié)裝置[19],根據(jù)射頻導(dǎo)納界面儀檢測的油水界面、雙法蘭液位計(jì)檢測的油室液位和分水器運(yùn)行壓力分別調(diào)整出水、出油和出氣電動閥門的開度,分水器自控調(diào)節(jié)見圖4。通過增加自控調(diào)節(jié)裝置,并合理設(shè)置運(yùn)行參數(shù),分水器參數(shù)長時(shí)間保持穩(wěn)定,既提高了調(diào)節(jié)精度,又大幅減輕了人工調(diào)節(jié)工作量。

2.4 增加立式脫氣裝置

為解決一次沉降罐氣體擾動對脫水的影響[20],在一次沉降罐進(jìn)液前安裝立式脫氣裝置,脫氣裝置將分水器出油帶有的溶解氣從脫氣裝置頂部分離進(jìn)入天然氣回收系統(tǒng),脫氣原油進(jìn)入沉降罐脫水,改造后工藝流程見圖2。

立式脫氣裝置投產(chǎn)運(yùn)行后,最大限度地將溶解氣脫除,一次沉降罐內(nèi)的原油將不再受溶解氣擾動影響,原油沉降段含水梯度變穩(wěn)定。同時(shí)將一次沉降罐的水位控制在5～5.5 m,提高油層厚度,建立起更為穩(wěn)定的原油沉降段含水梯度,提高一次沉降罐脫水效率。

表2 立式脫氣裝置改造前后一次沉降罐出油含水?dāng)?shù)據(jù)對比

序號出油含水量/(%)改造前改造后13046234573284443348536586304773049

3 結(jié)論

通過對陳莊聯(lián)合站稠油原油脫水生產(chǎn)存在的問題進(jìn)行分析,針對性地采取原油脫水工藝系統(tǒng)優(yōu)化和自動化控制、分水器內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造及增加立式脫氣裝置等措施,提升了該站液量的處理能力,提高了稠油脫水節(jié)點(diǎn)參數(shù)的穩(wěn)定性。優(yōu)化改造后，不僅降低了外輸原油含水率,而且大幅度降低了原油脫水過程中的能耗,產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,減少了安全生產(chǎn)隱患,同時(shí)也為其他油田稠油處理工藝優(yōu)化提供了一定的借鑒。

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10.3969/j.issn.1006-5539.2016.05.005

2016-05-05

孫 霖(1995-),男,山東菏澤人,本科在讀,主要從事石油儲運(yùn)專業(yè)學(xué)習(xí)研究工作。