稠油處理站生產工藝優化改造研究與應用

程思南，高 娜，張 哲

（1.新疆油田公司重油開發公司，新疆克拉瑪依 834000；2.新疆油田公司采氣一廠，新疆克拉瑪依 834000）

稠油處理站生產工藝優化改造研究與應用

程思南1，高 娜1，張 哲2

（1.新疆油田公司重油開發公司，新疆克拉瑪依 834000；2.新疆油田公司采氣一廠，新疆克拉瑪依 834000）

近年來新疆油田逐漸進入石油開采后期，原油含水率越來越高，稠油處理站原油處理系統已不能滿足開發后期的生產要求。針對此種情況，對原油處理系統進行了優化改造，包括一段沉降罐擴容，加熱工藝優化以及其他細節上的優化改造，效果顯著，達到了預期目的。

稠油處理；工藝改造；節能降耗

0 引言

新疆油田公司重油開發公司稠油處理站主要是針對開發中期的特點而設計配套的，進入開發后期后，采出液的乳化特性、介質特性、溫度、含水等都有較大變化，原油集輸方式、設備結構不能適應這一變化的需要。所以公司近幾年不斷地查找處理站生產系統中存在的問題，對原有的生產工藝進行了合理的優化改造。

1 一段沉降罐擴容改造

對于現有的熱化學沉降脫水工藝來說，沉降分離設備的效率起著關鍵作用。沉降罐主要利用水洗和重力沉降分離作用，實現油水分離。一段沉降罐在整個處理站的脫水工藝流程中占有重要地位，它可脫除作業區來液中的大部分泥沙、懸浮物、乳化油滴等，其脫水效果和脫水質量直接影響著下游的毛油含水率及二段沉降罐的含水率，從而對最終的交油是否合格起著關鍵的作用。

1.1 改造前存在的問題

影響沉降罐效率的決定性因素是沉降時間。隨著超稠油和特超稠油的逐步開發，來液量逐年增加，含水率也呈現上升趨勢， 這種情況對沉降罐的沉降時間提出了更高的要求。處理站原有容積為1 000 m3的一段沉降罐，在日來液6 000 m3、溫度約50℃的情況下，沉降時間不足5 h，加入一段沉降罐的破乳劑不能充分利用，致使毛油含水偏高；從污水處理角度考慮，一段沉降罐內污水沉降分離空間狹小，使得污水沉降分離時間短，造成一段沉降罐污水含油較高，給后端處理帶來很大難度。

1.2 一段沉降罐改造后效果分析

2009年處理站投用3 000 m3一段沉降罐，改造后的3 000 m3一段沉降罐脫水時間為22 h（雙罐運行），單罐運行脫水時間為11 h。沉降時間的大幅度增加，對脫水效率起著積極的作用。圖1、2為改造前后毛油含水率對比和污水含油對比。

從圖1可以看出，一段沉降罐擴容改造之前的原油脫水系統一直處于持續波動狀態，表現為毛油含水在30%~50%波動，一段沉降罐擴容改造之后，毛油含水率明顯降低，含水率降低到10%以下。從圖2可看出，高出水管道和泵出口的污水含油大幅度減小，極大減輕了下游脫水工藝負擔。

由于處理站采用兩段熱化學沉降脫水工藝，加藥量和加藥濃度也受到來液影響，如表1所示。

表1 改造前后正反相破乳劑加入情況對比

由表1可明顯看出，3 000 m3一段沉降罐投用后，由于沉降時間的增加，正反相破乳劑的添加量大幅度減少，使稠油處理站生產運行成本大大降低。

2 加熱工藝優化

2.1 原有加熱工藝存在的問題

處理站原有的加熱工藝采用的是多組插管式摻熱器，它是一種將高壓節流后的高溫飽和蒸汽通過蒸汽噴頭直接注入原油的加熱裝置，包括油管道、蒸汽管道和彎型噴頭，高溫蒸汽經歷由氣態變為較低溫度下液態的相變過程，釋放出大量的熱量，對原油進行加熱和摻水以達到升溫和降黏的目的。由于總來液含水率偏高，加熱所需熱量大，蒸汽資源浪費嚴重。圖3為原有摻熱器的簡略流程。

原有加熱工藝在實際生產應用中存在以下問題：（1）直接摻蒸汽傳熱效率低，加熱效果差。（2）摻蒸汽管道劇烈振動，安全系數不夠。（3）兩段加熱工藝，能耗較大，生產運行成本較高。

（4）管道繁多，流程復雜。

2.2 加熱工藝改造后效果分析

2008年5月處理站停用了原加熱蒸汽管道，投用3臺自動相變摻熱器。該裝置采用蒸汽摻熱、閉環負反饋、機械防振等加熱和控制技術，與傳統換熱器相比，具有功率大、傳熱效率高、適應性強的特點。可以實現自動控制或手動操作，且安裝、維護方便，易于管理，運行費用低。改造前后運行參數對比見表2。

表2 改造前后摻熱器運行參數對比

從表2中的數據可以看出，處理站加熱工藝改造后，在達到交油要求條件下，蒸汽壓力由原來的0.48 MPa降低到0.20 MPa，這表明改造后的加熱工藝大大增強了原油升溫過程中的安全系數，且只需一次加熱即可達到所需溫度，說明改造后的加熱工藝的加熱效率大幅度增加，加熱效果明顯提高。

按目前的生產數據計算，處理站平均日來液Q總為6 000 m3左右，每天需加熱毛油約450 t，總來液含水率93%，毛油含水率按10%考慮，則經計算可知，處理站加熱工藝改造后，日生產所需要蒸汽量從原來的4 491 kg/h降低到629.25 kg/h，達到了節能降耗的要求。

3 處理站其他工藝細節優化改造

3.1 加藥點改造

為了更加充分利用破乳劑對油水混合物的破乳作用和提高加藥流程的應變能力，處理站對正相二段加藥點和反相加藥點進行了改造，即在毛油儲罐進口管道上增設一個加藥點，而原有的轉油泵出口加藥點可以更換使用，使加藥方式更為靈活，將原來的污水罐進口加藥點移到一段沉降罐高出水管道位置，這樣增大了反相破乳劑與含油污水的混合時間，使破乳效率有了一定的提高。

3.2 回摻水管道的改造

自3 000 m3一段沉降罐投用后，原來的回摻水系統也經過改造，即將二段脫出污水自壓到污水罐流程改造為將二段脫出污水自壓到回摻罐中，利用回摻泵打入一段來液線，這樣可重復利用回摻水中的熱量和破乳劑，改善了脫水效果及脫水質量。

3.3 轉油泵的改進

稠油處理站早期選用中開式離心式油泵，該泵對輸送介質的要求較高。由于原油進大罐后出現油水分層，造成中開式離心式油泵氣蝕嚴重，頻繁損壞，設備維修工作量大，費用高，且機泵效率低，輸送單耗偏高。因而處理站先后對兩臺轉油泵進行了更新，由原來的100KY100-200CTJ中開式離心式油泵改為TLB-50（m3/h）/1.0（MPa）稠油泵，降低了揚程，增大了排量，使輸油泵和工藝管道達到了最佳配合，泵的效率由62%增加到70%。

4 結束語

原油處理站經過一段沉降罐的擴容、原油加熱工藝以及有關細節的改造，使生產工藝得到優化，簡化了工藝流程操作,提高了脫水效率與脫水質量，減輕了工人勞動強度，而且降低了原油處理站的運行成本，達到了預期的目的，滿足了節能降耗的要求。

[1]楊世銘．傳熱學（第二版）[M]．北京：高等教育出版社，2002.

[2]許文．換熱器選型與制造工藝[M]．北京：北方工業出版社，2006.

[3]敬加強．儲運設備（第一版）[M]．成都：西南石油大學出版社，2002.）

Research and Application of Production Process Optimization and Upgrading at Heavy Oil Processing Station

CHENG Si-nan（Xinjiang Oilfield Heavy Oil Development Company,Kelamayi 834000,China）,GAO Na,ZHANG Zhe

In recent years,Xinjiang Oilfield has gradually gone into the later stage of production.With the water/oil ratio increasing more and more,the crude oil processing system at Heavy Oil Processing Station does no more satisfy the production requirements.Therefore the optimization and upgrading of the crude oil processing system are carried out,which include increasing capacity of primary sediment tank,heating process optimization and other detail optimization and upgrading.The results are remarkable and reach the expected goal.

heavy oil processing;process upgrading;energy saving and consumption reducing

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.01.022

程思南 （1986-），男，新疆克拉瑪依人,助理工程師,2008年畢業于大慶石油學院油氣儲運工程專業,現從事稠油處理集輸方面的工作。

2011-04-14；

2011-11-23