原油處理工藝流程優(yōu)化研究

董菁 張國棟 徐屹（中國石油集團工程設(shè)計有限責任公司北京分公司，北京 100000）

原油處理工藝流程優(yōu)化研究

董菁 張國棟 徐屹（中國石油集團工程設(shè)計有限責任公司北京分公司，北京 100000）

原油處理工藝流程優(yōu)化是油田地面工程設(shè)計的關(guān)鍵步驟。油田開發(fā)需要根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境和油田產(chǎn)品要求設(shè)置安全、合理、經(jīng)濟的工藝流程。

原油處理；方案比選；工藝優(yōu)化；流程模擬

伊拉克地區(qū)原油大多屬于高鹽重質(zhì)油，原油采出水礦化度較高。原油外輸指標嚴格，要求原油水含量≤0.4%(v)，鹽含量≤30mg/L,雷氏蒸汽壓（RVP@38℃）≤10Psi.

針對該特點原油，通過使用HYSYS軟件進行工藝流程模擬，結(jié)合分離工藝、電脫工藝和穩(wěn)定工藝的優(yōu)化研究，兼顧生產(chǎn)操作和項目的經(jīng)濟效益，最終確定合適的整體原油處理工藝流程。

1 分離工藝

理論上，分離級數(shù)越多，儲罐內(nèi)原油收率越高，但過多的增加分離級數(shù)，原油收率的增加越來越少，而分離設(shè)備的投資和經(jīng)營費用卻大幅度上升，經(jīng)濟效益下降。在選擇分離壓力時，要按原油組成、集輸壓力條件，經(jīng)相平衡計算后，選擇最優(yōu)分離壓力。筆者通過HYSYS模擬分析流程，推薦采用二級分離的工藝流程，一級分離壓力1.1MPag，二級分離壓力0.3MPag[1],此流程原油回收率較高，經(jīng)濟投資較少。

2 電脫工藝

針對伊拉克地區(qū)原油含大量乳化劑及高分子聚合物，油水乳化程度嚴重的情況，結(jié)合國內(nèi)外先進的電脫水、電脫鹽工藝流程，開展電脫工藝優(yōu)化研究，推薦二級洗鹽+級內(nèi)循環(huán)流程，該流程可降低洗鹽水量、有效提高洗鹽水利用率[2]。

3 穩(wěn)定工藝

原油穩(wěn)定是將原油中易揮發(fā)的輕組分脫出，降低原油的飽和蒸氣壓，保證外輸原油飽和蒸氣壓符合要求。推薦采用微正壓閃蒸法[3]，脫鹽后原油直接進入穩(wěn)定塔穩(wěn)定，塔頂氣用穩(wěn)定氣壓縮機增壓后與二級分離氣匯合再經(jīng)過一級壓縮機增壓，輸往天然氣處理廠。穩(wěn)定后的原油通過穩(wěn)定增壓泵增壓后與進站原油換熱降溫，然后進入儲罐儲存。該方法的優(yōu)點是可通過調(diào)節(jié)穩(wěn)定塔壓力控制雷氏蒸汽壓，通過調(diào)節(jié)進罐溫度和穩(wěn)定塔溫度控制儲罐不出氣。

4 原油處理工藝流程

綜合以上各章節(jié)對分離、電脫和穩(wěn)定工藝單元的分析，推薦使用兩級分離，兩級脫水，一級常壓穩(wěn)定的工藝處理方案，以此為基礎(chǔ)對整體原油處理工藝進行分析，研究最佳工藝流程方案。

通過HYSYS模擬，針對油田原油及采出水物性，最終確定三種工藝處理流程，可以滿足原油處理指標。

（1）方案一

原油進入一級分離器進行油、氣、水三相初步分離，大部分的伴生氣及游離水被分離，分離后原油進入油-油換熱器，與處理合格的熱油進行換熱以回收熱量，并通過導(dǎo)熱油換熱器將原油加熱到90℃。加熱后的原油進入二級三相分離器，再次進行油氣水分離，使原油出口含水小于10%。原油經(jīng)脫水泵增壓后進入電脫水設(shè)備進行脫水。脫水后的原油摻入新鮮水后進入電脫鹽設(shè)備進行脫鹽處理，同時脫出的洗鹽水回摻至電脫水設(shè)備入口，實現(xiàn)預(yù)洗鹽功能。從電脫鹽設(shè)備出來的原油經(jīng)過油-油換熱器降溫后進入脫氣塔進行原油穩(wěn)定，穩(wěn)定壓力為2～5kPag以滿足原油外輸RVP的要求。穩(wěn)定后的原油進入原油儲罐儲存，最后經(jīng)外輸泵增壓后將合格原油外輸。

圖4.1 原油處理流程方案一

（2）方案二

原油進入一級分離器進行油、氣、水三相初步分離，大部分的伴生氣及游離水被分離，分離后原油進入油-油換熱器，與處理合格的熱油進行換熱以回收熱量，并通過導(dǎo)熱油換熱器將原油加熱到90℃。加熱后的原油進入二級三相分離器，再次進行油氣水分離，使原油出口含水小于10%。原油經(jīng)脫水泵增壓后進入電脫水設(shè)備進行脫水。脫水后的原油摻入新鮮水后進入電脫鹽設(shè)備進行脫鹽處理，同時脫出的洗鹽水回摻至電脫水設(shè)備入口，實現(xiàn)預(yù)洗鹽功能。從電脫鹽設(shè)備出來的原油先進入脫氣塔進行原油穩(wěn)定，穩(wěn)定壓力為15kPag以滿足原油外輸RVP的要求，然后進入油-油換熱器降溫后進入原油儲罐儲存，最后經(jīng)外輸泵增壓后將合格原油外輸。

圖4.2 原油處理流程方案二

（3）方案三

原油進入一級分離器進行油、氣、水三相初步分離，大部分的伴生氣及游離水被分離，分離后原油進入油-油換熱器，與處理合格的熱油進行換熱以回收熱量，加熱后的原油進入二級三相分離器，再次進行油氣水分離，隨后通過導(dǎo)熱油換熱器將原油加熱到90℃進入三級分離器進行閃蒸穩(wěn)定，穩(wěn)定壓力50kPag以滿足原油外輸RVP的要求，同時使原油出口含水小于10%。原油經(jīng)脫水泵增壓后進入電脫水設(shè)備進行脫水，脫水后的原油摻入新鮮水后進入電脫鹽設(shè)備進行脫鹽處理，同時脫出的洗鹽水回摻至電脫水設(shè)備入口，實現(xiàn)預(yù)洗鹽功能。從電脫鹽設(shè)備出來的原油經(jīng)過油-油換熱器降溫后進入原油儲罐儲存，最后經(jīng)外輸泵增壓后將合格原油外輸。

圖4.3 原油處理流程方案三

5 原油處理工藝流程比選

綜合原油收率、工藝流程、生產(chǎn)操作及投資等各方面分析，推薦方案二作為本油田項目的工藝流程，下表列出各方案優(yōu)缺點。

表5.1 工藝方案對比分析

目前方案二的工藝流程已在油田一期工程中應(yīng)用，油田產(chǎn)量10萬桶/天，根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)部門反饋，原油處理設(shè)施運行良好，外輸原油符合要求。

[1]董菁.原油分離工藝優(yōu)化研究[J].化工設(shè)計通訊，2016, (10):48～49.

[2]張國棟，彭楠楠，寇志軍.中東地區(qū)高鹽重質(zhì)原油電脫鹽摻水工藝優(yōu)化研究[J].石油規(guī)劃設(shè)計，2015，26（3）：19～22.

[3]李海榮.伊拉克某油田原油穩(wěn)定工藝技術(shù)方案選擇[J].石油規(guī)劃設(shè)計，2011，22（3）：31～33.

董菁，男，2006年7月畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）化學(xué)工藝專業(yè)，獲碩士學(xué)位。工程師，現(xiàn)任職于中國石油集團工程設(shè)計有限責任公司北京分公司，主要從事油氣集輸、天然氣處理等油氣田地面工程設(shè)計工作。

張國棟，中國石油集團工程設(shè)計有限責任公司北京分公司

徐屹，中國石油集團工程設(shè)計有限責任公司北京分公司

本文針對伊拉克南部某油田項目，結(jié)合分離工藝、電脫工藝以及穩(wěn)定工藝，使用HYSYS軟件模擬原油處理工藝流程，對不同工藝流程方案進行分析比較，優(yōu)選出合適的工藝流程，為此油田地面工程設(shè)計提供指導(dǎo)。