超稠油采出液處理系統過程能力分析與運行效果評價

王昊　張晨

摘要：運用過程能力分析方法對SAGD（蒸汽輔助重力驅）采出液摻入焦化柴油前后，超稠原油脫水系統運行效果進行了分析，用統計方法確定了摻焦化柴油不同摻入量工況條件下系統穩定性的差異，結果表明，摻入5%的焦化柴油，超稠原油脫水系統一段沉降罐出口原油含水率均值從4.8%降低到3.1%，標準差從2.26降低到0.48，破乳劑濃度下降54%，系統過程能力CPK從0.71提高到2.15，為評價原油脫水系統運行效果、實施持續改進提供了依據。

關鍵詞：超稠油;破乳;過程能力

1 引言

新疆油田風城超稠原油聯合處理站（特一聯、特二聯）采用常規大罐沉降脫水工藝流程，年凈化超稠原油量超200萬噸，超稠原油50℃密度大于0.92、表觀粘度大于18000mpa.s，采出液水相含油大于10000mg/L， 化學破乳劑使用濃度一度達到500mg/L，脫水難度較大。根據斯托克斯公式，提高油水分離效果的方法是降低內相粘度以及提高內外相密度差，前人在50℃粘度大于50000mpa.s的超稠原油中按1：0.7-2.0比例摻入石蠟基稀油，混合原油粘度小于400mpa.s實現稠油井筒舉升、油水分離，這種工藝技術方法需要大量石蠟基稀油資源，而且石蠟組分會影響后續深加工產品質量。室內研究表明在超稠原油采出液中摻入適量比例焦化柴油是較好選擇之一 。而采用過程能力分析方法評價焦化柴油摻入超稠原油采出液后脫水系統的實際運行效果，并為持續改進提供依據的現場應用及分析未見研究報道。

2 實驗研究部分

2.1研究對象

新疆油田公司風城SAGD超稠原油采出液，凈化原油表觀粘度（50℃）18576mpa.s，原油密度（50℃）0.9295g/cm，凝固點24℃，含蠟量3.4%、膠質、瀝青質含量25.69%，焦化柴油密度0.8648 g/cm（20℃），餾程107～357℃，閉口閃點56℃。

風城油田特一聯來液處理工藝流程見圖1。

集油區來液（0.25～0.30MPa，80～90℃）進管匯間，除砂后進2×10000m一段沉降脫水罐。出口低含水原油升溫至95℃，進7000m凈化油罐進行二段熱化學沉降脫水。凈化油進儲罐經管道外輸。稠油脫水系統的關鍵設備是一段沉降脫水罐，設計要求出口含水率小于10%為合格。

2.2 實驗方法及設備

GB/T8929原油水含量率測定法（蒸餾法）;SY/T0520-2008原油粘度測定旋轉粘度計平衡法;原油含水率測定儀，山東聊城;Physica MCR302型模塊化智能型高級流變儀，奧地利安東帕有限公司;minitab16分析軟件（試用版）上海泰珂瑪信息技術有限公司;過程能力判定方法見表1：

2.3 研究過程及方法

根據室內研究結果進行現場試驗，收集超稠原油脫水系統一段沉降罐出口原油測定其含水率及原油粘度，形成時間序列數據，用minitab軟件進行數據統計分析，計算原油含水率標準差及過程能力指數，評價超稠原油脫水系統在不同工況條件下的運行效果。

3 研究結果與討論

3.1現場試驗結果

超稠原油采出液中摻入不同比例焦化柴油時特一聯原油脫水系統出口的凈化原油粘度變化趨勢見圖2。

圖2表明，現場脫水系統出口凈化稠油表觀粘度（80℃、20s）均值543.5mPa.s。摻5%焦化柴油原油表觀粘度均值281.0 mPa.s，降粘率48.3%，摻9%焦化柴油后原油表觀粘度均值190.1 mPa.s，降粘率65.0%。

摻焦化柴油聯合站系統過程能力分析結果見圖3-圖6。超稠原油中摻入不同比例的焦化柴油一段沉降罐表層原油含水變化趨勢見圖3。

超稠原油采出液摻入5%焦化柴油（按純油質量計算），脫水系統一段沉降罐出口原油含水率下降到3%左右，超稠原油破乳劑濃度從220mg/L下降到100mg/L。藥劑濃度下降54%，在確保脫水效果的同時，大幅度降低了破乳劑使用量。

脫水系統一段出口混合原油含水率穩定性、標準差分析結果見圖4。

超稠原油采出液中摻入5%、9%焦化柴油（按純油質量計算），聯合站一段沉降罐出口混合原油含水率數據的標準差從2.26分別降低到0.48和0.44。系統穩定性大幅度提高。

摻入不同比例焦化柴油的聯合站脫水系統含水原油過程能力分析結果見圖5、圖6 。

圖5數據分析結果表明，脫水系統摻入焦化柴油以前，系統過程能力參數CPK值為0.71，根據表1確定為系統過程能力不足，需要改進整個工藝流程。

圖6數據分析結果表明，超稠原油采出液中摻入5%焦化柴油，脫水系統一段沉降罐出口原油含水率均值3.06%，CPK值2.15，達到過程能力完全穩定的水平，不僅達到了預期效果，而且揭示了后續工藝改進的兩個方向：（1）降低焦化柴油加入量;（2）可進一步裁剪脫水系統流程，如縮短沉降時間、減少沉降罐個數、提高處理負荷等。

結論

1.超稠原油采出液按油量摻入5%（w/w）焦化柴油，超稠原油脫水系統一段沉降罐出口原油含水率均值從4.8%降低到3.1%，標準差從2.26降低到0.48;破乳劑濃度下降近50%，脫水系統穩定性大幅度提高;

2.過程能力分析方法實現了超稠原油脫水系統運行數據的有效分析，摻焦化柴油前后，聯合站脫水系統的過程能力值CPK從0.71提高到2.1，過程能力從Ⅳ級達到Ⅰ級，指明了系統運行過程能力間的區別，為進一步優化、創新超稠原油脫水工藝流程奠定了基礎。

3.超稠原油采出液中摻入5%焦化柴油，80℃時表觀粘度下降48.3%，表觀粘度值小于300mpa.s。與摻稀油降粘的文獻數據相比，焦化柴油的摻入比例小，降粘效率高，在國內首次實現了100km以上的超稠原油長距離不加熱集輸。

參考文獻：

[1] [美]P.貝歇爾.乳狀液理論與實踐[M]第一版.北京：科

[2]謝明政， 婁文欽， 蔣余巍，等. 超稠原油摻稀油采出液脫水工藝技術[J].油氣田地面工程，2005，24（8）：21.