根據(jù)罐體溫度確定熱化學(xué)沉降罐的液體分布情況

魏晉 龐麗莉 張洪彪（吉林油田扶余采油廠，吉林 松原 138000）

1 原油脫水標(biāo)準(zhǔn)及方法

對于采油工作來說，原油凈化是集輸工作的一個重點，隨著開發(fā)的深入必然逐步出現(xiàn)新問題，高含水帶來的脫水難是油田開發(fā)后期集輸工作的一個大問題，在原油處理中執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)主要有二個，一是優(yōu)質(zhì)原油含水率，即不大于0.5%。二是在罐中儲存和外輸溫度不高于60度。

在處理油、氣、水的過程中針對不同的情況采取不同的措施和方法，原油脫水常見的主要方法有：重力沉降脫水、化學(xué)破乳劑脫水、加熱法脫水、電脫水、機(jī)械脫水、離心脫水、蒸發(fā)脫水等多種方法。

2 采油廠脫水方法及工藝

一般油田，對原油脫水的處理采取的方法----主要是熱化學(xué)沉降法，即加熱法和化學(xué)破乳劑法兩種方法的綜合應(yīng)用（重力沉降脫水方法也應(yīng)用）。熱化學(xué)沉降法主要是通過二級分離過程，站外來液進(jìn)入分離器（二相分離器或三相分離器），進(jìn)行油氣分離，油氣分離后的液體進(jìn)入一級沉降罐，進(jìn)行一級油水分離，此時是靠重力原理進(jìn)行自然分離，溢流出的高含水油（含水30—50%）進(jìn)入緩沖罐，緩沖罐中的油水混合物依靠脫水泵抽出進(jìn)入鍋爐加熱，在此過程中加入破乳劑，一起進(jìn)入二級沉降罐，即熱化學(xué)沉降罐。熱化學(xué)沉降罐溢流出來的原油要低于0.5%。

隨著油田開發(fā)的深入，進(jìn)入二次開發(fā)后，原油含水較高，伴生氣較少，所以使用的都是立式沉降罐，沉降罐是熱化學(xué)沉降法原油凈化的主要設(shè)施。

沉降罐的工作原理是利用連通器平衡的原理制造的自動罐。沉降罐的工作過程是，油水在罐中通過破乳劑的作用逐步分離，通過重力作用，使油水逐漸分層，利用了油水密度差的原理進(jìn)行分離。工作過程是，經(jīng)過加溫和加入破乳劑的油水混合物從沉降罐入口管線進(jìn)入配液管中心匯管進(jìn)入罐中，再通過多條輻射狀配液管進(jìn)入沉降罐中部的水層內(nèi)，以逆時針旋轉(zhuǎn)狀態(tài)運動，以增加油水分離時間；當(dāng)油水混合物向上通過水層時，經(jīng)過水洗作用使原油中的游離水、破乳后粒徑較大的水滴、固體雜質(zhì)和親水性鹽類物質(zhì)等進(jìn)入水層，水洗過程在沉降罐配液管至油水界面這段水中完成。由于部分水從原油中分出，液體密度逐漸下降，所以從油水界面向上流動的原油上浮速度逐漸減慢，油中較小粒徑水滴進(jìn)一步分離。當(dāng)原油上升到沉降罐上部液面時，含水會降至很低。沉降分離后的原油在罐頂端由收集管收集后進(jìn)入中心管并排出沉降罐，進(jìn)入成品罐；罐內(nèi)底部污水經(jīng)底部收集管收集，運用U型管連通器原理，經(jīng)放水管排出，去污水罐。

由此看出，沉降罐內(nèi)主要靠水洗段的水洗作用和沉降段的重力沉降作用使油水分離。油水界面的高度根據(jù)水洗效果來確定，用出水管頂端的液力閥來調(diào)節(jié)，水洗段控制在1/3比較合理。

3 溫度法的產(chǎn)生與應(yīng)用

在實際生產(chǎn)中，油井所產(chǎn)出的液中不僅是油和水，還有很多其它物質(zhì)破壞破乳劑的破乳，打破理想的油水層段，這些少量雜質(zhì)逐漸積累對原油脫水產(chǎn)生很大的影響。很多老油田出現(xiàn)極細(xì)的礦物質(zhì)微粒懸浮于原油中（俗稱碳黑）。由于它的密度介于油水之間，所以它懸浮的位置是油水界面處。

以常見的5000方熱化學(xué)沉降罐為例，其配液管中心匯管的高度是3.1-3.6米，罐的有效高是10.6米，一般油水界面控制在5米左右。這些礦物質(zhì)微粒懸浮的位置就在3.7-4.8米之間，最厚時可降到3.5米以下位置，水洗層被破壞。

現(xiàn)有的破乳劑對礦物質(zhì)(碳黑)脫水效果差。所以懸浮在3.7-4.8米之間的礦物質(zhì)微粒（碳黑）含水較高，一般在10-20%之間。由于該雜質(zhì)懸浮的位置在配液管以上，所以當(dāng)原油顆粒上浮時會攜帶一定量的該物質(zhì)，造成原油含水高。

為了及時掌握礦物質(zhì)微粒（碳黑）在熱化學(xué)沉降罐中的密度和厚度，及時清除一部分該雜質(zhì)，使沉降罐有效的正常運行。通過摸索我們發(fā)現(xiàn)礦物質(zhì)微粒（碳黑）對熱傳感性及吸熱比較差，在罐中它的溫度低于水和油，在這三種物質(zhì)中，水的吸熱和傳導(dǎo)熱比較好、油次之、礦物質(zhì)微粒（碳黑）更差，它們存在著一定的溫度差。

通過實驗觀察，礦物質(zhì)微粒（碳黑）層越厚就越致密，溫度就越低。當(dāng)罐中溫差增大時，溢流含水就上升，一般的溫差在8度以下時，含水正常（在0.8以內(nèi)），超過10度后，含水會逐漸上升，當(dāng)超過12度時，含水達(dá)到1%，15度后，含水可達(dá)1.2-3%之間。在測試溫度變化曲線發(fā)現(xiàn)，罐高與溫度的關(guān)系是一個近似的U型曲線，如下圖：

實踐證明，根據(jù)罐外溫度的變化來判斷熱沉降罐液體分布情況的方法簡單、快捷、直觀。所以運用這種方法來指導(dǎo)生產(chǎn)，能夠快速，準(zhǔn)確地判斷沉降罐中雜質(zhì)的位置、厚度及密度，快速減少礦物質(zhì)微粒對凈化罐的影響，保證外輸原油含水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)是極其實用和有效可行的。

[1]馮叔初，郭揆常等.油氣集輸與礦場加工.中國石油大學(xué)出版社.

[2]李士倫,等.天然氣工程.石油工業(yè)出版社.

[3]葉慶全,袁敏.油氣開發(fā)常用名詞解釋.石油工業(yè)出版社（第三版）.