稠油脫水處理系統工藝的優化

孫 霖 孫靈念

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

稠油脫水處理系統工藝的優化

孫 霖1孫靈念2

1.長江大學石油工程學院, 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,勢必對聯合站稠油脫水生產產生影響,造成脫水設備超負荷運行,能耗增加且帶來極大的安全隱患。為此,通過對陳莊聯合站超稠油脫水處理工藝及處理設施進行研究,分析對比國內外稠油脫水工藝、自控水平及先進處理設施,結合該站生產實際,提出稠油脫水工藝和分水設施優化方案,增加了立式脫氣裝置,并對生產運行參數增加了信息采集和自動控制功能。優化改造后,降低了系統壓力,分水器和一次沉降罐的脫水取得了良好效果,同時多回收了伴生氣,節約了能耗,降低了安全隱患。

稠油脫水；分水器；脫氣裝置；工藝系統；信息化；自動化

0 前言

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

目前,勝利油田陳莊油田主要采用蒸汽驅開采技術,采出原油密度高、黏度高、含水高,由此造成聯合站脫水工藝不能適應稠油脫水生產的需要,故有必要對陳莊聯合站稠油脫水處理系統進行工藝優化,對處理設施的結構進行改造,對處理系統進行自動化、信息化技術提升,以達到提高脫水效果、降低脫水能耗的目的,對原油集輸系統高效、安全運行有著重要的意義[4-8]。

1 聯合站現狀及問題

1.1 現狀

陳莊聯合站始建于1991年,主要擔負著采油管理七區采出原油脫水、污水處理等任務。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 陳莊聯合站原油處理工藝流程

井排液量增加和原油性質的不斷變化,會降低管道和設備有效利用率,增加地面集輸系統的運行負荷和處理難度[9]。

1.2 問題

1.2.1 分水器超負荷運行

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,井排液進站壓力提高，超過0.55 MPa,最高時甚至超過0.6 MPa，導致井口回壓過高。井口回壓對原油產量和生產安全均造成影響[11-12],主要表現在: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),嚴重影響安全生產運行；井口輸送井排液能耗增加；油井產量降低。

1.2.3 沉降罐帶氣嚴重

2 系統優化

針對陳莊聯合站稠油脫水生產過程中存在的各類問題,對該站實施系統優化,有效提高聯合站集輸系統的運行效率[16-17]。

2.1 前端工藝簡化

針對分水器超負荷運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)、一級加熱(2臺加熱爐并聯)”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 改進分水器內部結構

為進一步提高分水器處理效率,方便油氣分離,對分水器[18]內部結構進行改造。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,加強聚結作用,增大油氣接觸面,達到提高前端分離效果的目的,內部結構改造見圖3。改造后前端分水器處理能力將達到24 000 m3/d,有效解決超負荷問題。

圖3 分水器內部結構改造

改造后,分離器運行壓力降至0.32 MPa,井排液進站壓力降至0.39 MPa,整個系統壓力下降超過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,經計算每年可節約燃氣消耗154.8×104m3,減少井排輸送電力42.2×104kW·h。

2.3 分水器增加自控調節裝置

圖4 分水器自控調節

為提高分水器控制精度,充分發揮分水器處理效果,對分水器增加自控調節裝置[19],根據射頻導納界面儀檢測的油水界面、雙法蘭液位計檢測的油室液位和分水器運行壓力分別調整出水、出油和出氣電動閥門的開度,分水器自控調節見圖4。通過增加自控調節裝置,并合理設置運行參數,分水器參數長時間保持穩定,既提高了調節精度,又大幅減輕了人工調節工作量。

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入天然氣回收系統,脫氣原油進入沉降罐脫水,改造后工藝流程見圖2。

立式脫氣裝置投產運行后,最大限度地將溶解氣脫除,一次沉降罐內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定。同時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數據對比

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

3 結論

通過對陳莊聯合站稠油原油脫水生產存在的問題進行分析,針對性地采取原油脫水工藝系統優化和自動化控制、分水器內部結構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,提高了稠油脫水節點參數的穩定性。優化改造后，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,產生了可觀的經濟效益,減少了安全生產隱患,同時也為其他油田稠油處理工藝優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,主要從事石油儲運專業學習研究工作。