電脫水器運行模式對脫水效果的影響

黃 嘯，周 興，劉丁友，李彥奇，張凌峰，劉 毅，楊 鋼

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459）

0 引言

海上油田X 平臺原油處理系統(tǒng)采用三級處理系統(tǒng)，原油系統(tǒng)分離出來的水經(jīng)過污水系統(tǒng)處理，各項指標(biāo)合格后回注地層，達成一個良好的循環(huán)。

隨著中國海油“三大工程”和“一個行動”方案的提出，海上油氣田處理平臺都在積極研究如何高效的發(fā)揮各級脫水設(shè)備的能力，而電脫水器處于原油脫水系統(tǒng)中最后一級，其脫水能力的好壞，直接影響原油系統(tǒng)外輸含水，制約陸地終端處理廠污水處理費用，探究電脫水器的最優(yōu)運行模式是緩解陸地終端污水處理系統(tǒng)處理壓力，降本增效的關(guān)鍵點。

1 海上X 平臺原油處理系統(tǒng)

1.1 海上X 平臺原油處理系統(tǒng)簡介

渤海某海上X 平臺主要處理5 個井口平臺產(chǎn)液，原油處理系統(tǒng)分為兩個系列，原油一系列處理3 個井口平臺來液，處理液量約為20 000 m3/d。原油二系列處理兩個井口平臺來液，處理液量約為22 000 m3/d。井口平臺采出液經(jīng)原油換熱器換熱后進入高效分離器進行一級油水分離處理，高效分離器處理后原油經(jīng)原油加熱器加熱后，進入電脫入口分離器進行二次分離脫水，電脫入口分離器處理后的原油經(jīng)電脫進料泵加壓輸送至電脫水器，在交直流電場力作用下完成最終脫水后，經(jīng)原油外輸泵增壓后輸送至Y 平臺，與Y 平臺處理合格原油一同外輸至陸地終端處理廠。

1.2 海上X 平臺電脫水器運行工況

海上X 平臺共有3 臺電脫水器，用于處理兩個系列的來液。分別為電脫水器A 罐處理原油系統(tǒng)一系列來液，電脫水器B 罐處理原油系統(tǒng)二系列來液，電脫水器C 罐處理一、二系列混合液，每臺電脫水器尺寸參數(shù)為：4 m（ID）×16 m（T/T），處理量：3750 m3/d（油）/940 m3/d（水），電脫水器的操作溫度100 ℃，操作壓力為0.5 MPa。原油系統(tǒng)三臺電脫水器并聯(lián)模式運行（圖1）。

流程運行模式：

（1）電脫水器A 罐入口、出口閥門打開狀態(tài)，旁通閥門⑥、⑦關(guān)閉狀態(tài)；與電脫水器B 罐連通閥門⑤、⑨打開狀態(tài)。

（2）電脫水器B 罐入口、出口閥門打開狀態(tài)，旁通閥門②、③關(guān)閉狀態(tài)；與電脫水器A 罐連通閥門①、⑩打開狀態(tài)。

（3）電脫水器C 罐入口、出口閥門打開狀態(tài)，即電脫水器A罐處理原油系統(tǒng)一系列來液，電脫水器B 罐處理原油系統(tǒng)二系列來液，電脫水器C 罐處理一、二系列混合液，3 臺電脫水器并聯(lián)運行模式。

2 電脫水器處理效果對比實驗

為探究電脫水器運行模式對原油含水影響，本次實驗嘗試通過調(diào)整電脫水器串并聯(lián)方式，驗證電脫水器在不同運行模式下，油相出口含水的變化，摸索出的最佳運行模式，降低外輸含水。

2.1 模式一：電脫水器A 罐、B 罐、C 罐并聯(lián)

此模式即當(dāng)前X 平臺采用的電脫水器的運行模式。這種模式下，3 種電脫水器處于相互并聯(lián)的狀態(tài)，其中電脫水器A 處理一系列來液，電脫水器B 處理二系列來液，C 處理一、二系列混合來液。

在模式一的運行狀態(tài)下，在X 平臺進行了連續(xù)7 d 取樣，其中每天上、下午各取一次，樣本含水?dāng)?shù)據(jù)見表1，模式一條件下電脫水器及外輸含水量如圖2 所示。

表1 模式一出口油樣化驗含水?dāng)?shù)據(jù) %

圖2 模式一條件下電脫水器及外輸含水量

通過以上數(shù)據(jù)可知，在模式一的運行狀態(tài)下，電脫水器A罐油相出口含水1.0%～1.3%，電脫水器B 罐油相出口含水1.1%～1.3%，電脫水器C 罐油相出口含水0.9%～1.1%，外輸原油含水1.1%～1.3%。

2.2 模式二：電脫水器B 罐、電脫水器C 罐串聯(lián)后與電脫水器A 罐并聯(lián)

二系列井口來液經(jīng)電脫增壓泵進入電脫水器B 罐處理后，進入電脫水器C 罐處理后進入原油緩沖罐，一系列井口來液經(jīng)電脫水器A 罐處理后進入原油緩沖罐，電脫水器實驗?zāi)Ｊ饺鐖D3 所示。

圖3 電脫水器B、C 串聯(lián)后與A 并聯(lián)模式

流程倒運程序如下：

（1）中控手動緩慢關(guān)閉電脫水器B 水相、油相出口調(diào)節(jié)閥，穩(wěn)定后現(xiàn)場手動關(guān)閉電脫水器B 油相出口SDV④，緩慢依次打開電脫水器B 兩個旁通閥門②、③，中控再將電脫B 油相調(diào)節(jié)閥恢復(fù)自動，并設(shè)定合適的壓力，實現(xiàn)電脫水器B 油相進入電脫水器C 入口。

（2）緩慢關(guān)閉電脫B 入口進入連通及旁通總管線上的球閥①，實現(xiàn)電脫水器B 油相進入電脫水器A/C 入口。

（3）緩慢關(guān)閉電脫A 入口進入連通及旁通總管線上的球閥⑤，實現(xiàn)電脫水器B 油相單獨進電脫水器C 入口，即實現(xiàn)電脫水器B/C 串聯(lián)，然后與電脫水器A 并聯(lián)。

待流程穩(wěn)定運行后，分別對電脫水器A 罐、B 罐、C 罐油相出口油樣進行化驗，進行了連續(xù)7 d 取樣，其中每天上、下午各取一次，樣本含水?dāng)?shù)據(jù)見表2，模式二條件下電脫水器及外輸含水量如圖4 所示。

表2 模式二出口油樣化驗含水?dāng)?shù)據(jù) %

圖4 模式二條件下電脫水器及外輸含水量

通過以上數(shù)據(jù)可知，在模式二的運行狀態(tài)下，電脫水器A罐油相出口含水2.9%～3.4%，電脫水器B 罐油相出口含水1.5%～1.8%，電脫水器C 罐油相出口含水0.7%～0.9%，外輸原油含水1.7%～2.1%。

2.3 模式三：電脫水器A 罐、電脫水器B 并聯(lián)后與電脫水器C串聯(lián)

一系列井口來液經(jīng)電脫水器A 罐處理，二系列井口來液經(jīng)電脫水器B 罐處理，電脫水器A 罐與電脫水器B 罐處理后的原油混合后進入電脫水器C 罐處理，進入原油緩沖罐，電脫水器實驗?zāi)Ｊ饺鐖D5 所示。

圖5 電脫水器A、B 并聯(lián)后再與C 串聯(lián)

流程倒運程序如下：

（1）模式三基于模式一的運行狀態(tài)下，進行流程調(diào)整。

（2）電脫水器A 罐在正常運行工況下，緩慢打開旁通閥⑥、⑦；依次關(guān)閉油相出口SDV⑧及電脫水器A、B 罐連通閥⑤。

（3）電脫水器B 罐在正常運行工況下，緩慢打開旁通閥②、③；依次關(guān)閉油相出口SDV④及電脫水器A、B 罐連通閥①。

（4）電脫水器C 罐入口、出口閥門狀態(tài)不變，即電脫水器C罐處理電脫水器A 罐與電脫水器B 罐處理后的混合液。具體流程如圖5 所示。

待流程穩(wěn)定運行后，分別對電脫水器A 罐、B 罐、C 罐油相出口油樣進行化驗，進行了連續(xù)7 d 取樣，其中每天上、下午各取一次，樣本含水?dāng)?shù)據(jù)見表3，模式三條件下電脫水器及外輸含水量如圖6 所示。

表3 模式三出口油樣化驗含水?dāng)?shù)據(jù)%

圖6 模式三條件下電脫水器及外輸含水量

通過以上數(shù)據(jù)可知，在模式三的運行狀態(tài)下，電脫水器A罐油相出口含水2.8%～3.3%，電脫水器B 罐油相出口含水1.5%～1.8%，電脫水器C 罐油相出口含水1.3%～1.6%，外輸原油含水1.3%～1.6%。

2.4 原油含水?dāng)?shù)據(jù)分析

分析上述3 種模式的化驗數(shù)據(jù)可知，在模式一條件下，3 個電脫水器的入口流量相對模式二、三較小，各自脫水性能相對較好。而對于模式二、三來說，引入串聯(lián)的二次處理，第二次的處理結(jié)果對于原油含水并沒有明顯的下降趨勢。綜合來看，3 個電脫水器相互并聯(lián)的處理效果最好，外輸含水相對最低。

2.5 串聯(lián)模式綜合分析

結(jié)合上述模式二、三的串聯(lián)結(jié)果可知，雖然電脫水器對于入口含水下限沒有要求，但從此次電脫水器串并聯(lián)試驗發(fā)現(xiàn)電脫水器入口含水不宜過低，過低時會導(dǎo)致電脫水器脫水效果變差，油水界面難以維持，乳化液增多，電流持續(xù)升高或大幅波動，需要持續(xù)排放乳化液才能穩(wěn)定電流；電脫水器C 的電流曲線如圖7 所示，左側(cè)是模式一運行狀態(tài)，右側(cè)是模式二運行狀態(tài)，由圖可知，電脫水器入口含水過低的情況下，電流會處于持續(xù)升高且大幅波動。因此油水界面不宜過低，油水界面過低時一方面影響水質(zhì)，另一方面水洗作用下降，反而導(dǎo)致油相出口含水上升。

圖7 電脫水器C 電流曲線

3 結(jié)束語

綜合上述分析，電脫水器最佳運行模式是相互并聯(lián)。在運行狀態(tài)下，需要合理控制入口流量，避免流量過大不足以保證脫水效果；同時，入口來液含水也不宜過低，油水界面是否合適直接影響油相出口含水及水相出口含油。