錦州油田集輸系統工藝優化與應用

2020-06-13 14:11:28孫俊

科海故事博覽 2020年11期

孫俊

（遼河油田錦州采油廠，遼寧盤錦 121209）

1 前言

近幾年，錦州油田聯合站進站原油含水率不斷升高，造成加熱負荷不斷增大，能耗持續增加；且由于采出油均為稠油，由于受其稠油物理性質的影響，原油脫水效果大大降低，處理成本較高，運行費用也大大增加等問題。以老三聯合站為例，藥劑費和燃氣費分別占總成本的47.9%和32.6%，因此，我們通過抓住關鍵環節，從燃氣、藥劑兩方面著手進行控制從而達到降低其處理成本的目標。

通過對稠油脫水工藝技術的調查研究，采用預脫水工藝和稀油回摻降粘工藝，不僅解決了錦州油田高含水稠油脫水加熱負荷過高的問題，同時還解決了稠油由于粘度高脫水困難的問題，降低了運行費用。錦州油田稠油采出液可以采用稠油來液進站摻入稀油，一段加入預脫水劑脫出大量游離污水，二段加入破乳劑進行熱化學沉降的脫水工藝，從而能減少燃氣和藥劑用量，節約成本。

2 主要研究內容及技術創新點

2.1 技術創新點

2.1.1 開拓聯合站節能降耗新思路

稀油回摻與預脫水工藝結合，改變了固有的稠油脫水方式，采用稀油回摻達到降低稠油粘度和密度的效果，預脫水工藝避免了對游離水的無效加熱，而稀油回摻保證了沉降罐的溢流更加流暢，也進一步確保了預脫水工藝的安全性。

2.1.2 建立高效穩定原油脫水系統，提高聯合站系統效率

原油脫水動態沉降與好油“邊進邊輸”相結合，使原油沉降時間縮短50%以上，大幅度降低脫水系統的熱量損失，使脫水系統熱效率提高18%以上。

2.1.3 完善集輸系統“分段控制、分段達標”新體系

建立全新的“分段控制、分段達標”體系，體系更細化分段指標，通過橫向和縱向對比，找出影響指標變化的關鍵因素，進行分析和改進，促進集輸工藝的整體優化。

2.2 降低燃氣量工藝技術研究

針對錦州油田聯合站進站原油含水率不斷升高，造成加熱負荷不斷增大，能耗持續增加的現狀，通過對聯合站近幾年的生產情況調查發現：

（1）聯合站進站原油含水率高達93%，水的比熱容是原油的2 倍，且按照原生產工藝流程，一次加熱爐的熱量絕大部分被污水吸收，造成了能源的極大浪費。

（2）未明確一次爐啟停爐時間。大隊共有一次加熱爐6臺，每年10 月份起爐到次年3 月底停爐，年運行時間180天，耗氣約270 萬方。在啟停爐時間點的確定上僅憑經驗，并沒有確定明確的時間點。

（3）加熱流程長。原油處理需要經過四段溫升后方能合格外輸，沉降時間達90 多個小時，在沉降過程中存在熱量浪費的現象。

2.2.1 采用預脫水工藝，降低稠油系統燃氣成本

老三聯合站處理采二、四、五區稠油，每年11 月份運行四臺一次加熱爐，日耗氣量1 萬方，燃氣費每日高達1.906萬元，全年運行約150 天，一次爐燃氣費高達占總燃氣成本60%。同時一次爐溫升僅7-8℃，熱效率低。

采油作業區來液含水91%，水的比熱容為4.18KJ/(Kg℃)，原油的比熱大約為2-2.2KJ/(Kg℃)，是水的比熱的一半，在體積相同的情況下，含水越高，需要的熱量越大，加熱爐的耗氣量也隨之增大。由于含水過高，造成加熱爐的溫升僅7-8℃，造成燃氣極大浪費。

在2016 年3 月—8 月，進行了預脫水工藝改造。將一次爐加熱點后移至緩沖罐前端，減少了兩臺一次加熱爐，二次沉降罐后因為含水降低也只需一臺加熱爐，總計減少三臺一次爐的使用，同時提高了加熱爐的熱效率。由于原油不加熱直接進一次沉降罐沉降，大部分游離水直接外排到污水系統進行處理，再對后端的低含水油進行加熱，占總體積80%的游離水不再進行加熱，有效避免了一次加熱爐的能源浪費。通過加熱工藝優化，老三聯單方燃氣成本由2.2440 元/m3降低到1.3508 元/m3，降低0.8932 元，全年減少成本365 萬元，如圖1 所示。

圖1 預脫水工藝前后對比

2.2.2 明確一次加熱爐啟停爐節點

表1 聯合站藥劑單耗統計表

表2 錦一聯停運減少成本明細

表3 污水系統反映時間統計表

一次加熱爐的作用主要包括：降低稠油粘度，保證一次沉降罐的正常溢流；提高藥劑效果，保證污水水質的同時，降低藥劑使用量。

（1）冬季采出液進站溫度約為44℃，一次加熱后溫度在52℃，一次沉降后溫度為46℃，原油溢流正常。通過通過近5 年的生產數據，當最低氣溫高于0℃時，采油來液不加熱直接進一次沉降罐后，溢流溫度在46℃以上，能夠保證正常溢流。

（2）對藥劑效果進行實驗的結果表明，在溫度45-50-55℃之間，預脫水劑效果沒有明顯差別。

通過以上分析，2016 年聯合站于3 月15 日停運一次加熱爐，比往年早停18 天，節省天然氣28 萬方。2016 年下半年延遲一個月啟運一次加熱爐，同比節約天然氣45 萬方，共計節約73 萬方。

2.2.3 停用錦一聯、新三聯外輸加熱爐

將錦一聯、新三聯的原油靜態沉降方式改為動態沉降方式，即好油罐“邊進邊輸”方式，沉降時間由95 小時降低到48 小時，減少熱量損失，使好油罐出口溫度上升15℃；確保停用錦一聯和新三聯外輸加熱爐的可操作性，經老站外輸爐加熱后統一外輸。4 月份措施實施后，日節氣0.35萬方，預計年節約燃氣52.5 萬方。

2.3 降低藥劑量工藝技術研究

集輸大隊原油脫水分為三個系統：老三聯、新三聯和錦一聯，各系統功能相同，但處理原油性質不同，效果差別較大。同為稠油脫水系統，老三聯脫水成本高達0.9869 元，較錦一聯高出0.6133 元，如表1 所示。

通過分析，老三聯處理稠油藥劑單耗高主要原因如下：

（1）老三聯處理的稠油50℃動力粘度2900mp.s，而錦一聯處理3 區稠油的粘度只有991.1mp.s，粘度高導致原油的流動性差，水滴不易聚集，沉降時間較長。

（2）老三聯處理的稠油相對密度達到0.9719，稠油與水密度差很小，原油中含水在重力作用下沉降較慢。

針對粘度高和密度高的問題，借鑒稠油井摻油原理，對原外輸工藝進行調整，將摻油由外輸位置調整到小站來液，通過回摻稀油達到降低粘度和密度的效果。

2.4 錦一聯停運，降低集輸系統整體負荷

通過調查歡三聯老站負荷率28%，歡三聯新站負荷率27.5%，錦一聯負荷率19.3%，三座聯合站負荷率低，原油脫水效果降低，噸油噸液處理成本較高，運行費用高。

重點從生產負荷能力、原油脫水和污水處理工藝適應性、藥劑篩選與評價、工程改造工作量大小、投資回報率等五個方面開展研究，認為關停錦一聯合站，能夠滿足采油廠集輸系統處理需求，同時降低集輸系統負荷率。錦一聯停運減少成本明細（如表2 所示）。

2.5 化學驅加藥點前移，降低化學驅系統藥劑成本

污水處理工藝采用“曝氣沉降、氣浮浮選、兩級過濾”的處理工藝，因來液中含聚濃度的不斷增加，造成曝氣沉降罐、浮選機除油能力下降和積泥量大，過濾罐處理效果變差，濾料失效快等，污水處理不達標。

通過對大慶含聚污水處理站、常規污水、錦16 聚/表復合驅污水處理系統的藥劑反應時間進行對比，發現大慶含聚污水處理系統中，藥劑反應時間最短為14h，最長可達36h，在常規污水處理系統中，藥劑反應時間最短為14h，而錦16 聚/表復合驅預脫水器沉降時間為1.7h，污水處理站只有0.5h，導致脫水和污水藥劑不能有效反應，藥劑效果變差，藥劑單耗達到1400ppm，最高時達到4.89 元/m3（如表3 所示）。

為了增加前端的反應時間，開展了加藥流程優化實驗，試驗結果表明，若經過120 分鐘的藥劑作用，藥劑單耗能夠達到最佳經濟點（450ppm）。嘗試將加藥點前移至距離歡三聯4.3 公里外的43#站，實現了延長藥劑作用時間135min，不僅實現了脫水器外排污水水質達標，還降低了藥劑成本和浮渣產生量，單方藥劑成本由4.89 元降低到2.65元，降低2.24 元。

3 現場應用情況及經濟效益分析

3.1 降低燃氣量

在節省燃氣的工藝技術研究中，我們先后采取了預脫水工藝改造提高加熱效率、明確一次爐啟停節點、停運外輸加熱爐3 項節氣措施，通過上述3 項措施，年節約燃氣170.5 萬方，每方1.906 元，合計節約成本324.97 萬元。

節省燃氣費用=燃氣量*單價=170.5×1.906=324.97 萬元

3.2 降低藥劑使用量

通過將摻油由外輸摻入調整小站來液摻入，保障了老三聯和站預脫水工藝投產成功，降低了稠油處理系統原油脫水粘度，回摻后原油粘度由2914mp.s 降低到870mp.s，密度由0.9719 降低到0.9638，達到降低粘度和密度的效果，使原油脫水速度有效提高。實施后，單方成本由0.9869 元降低到0.4342 元，降低0.5527 元，年降低藥劑費226 萬元。

年節約成本=年處理液量×（措施前單方成本-措施后單方成本）

3.3 錦一聯合站停運

錦一聯停運實現了歡三聯老站的負荷率由28%提高到57%，噸液成本由2.03 元/方降低至1.59 元/方，年節約運行成本387.58 萬元，節省員工40 人。

年節約成本=電費+燃氣費+藥劑費+維修費+零星費

3.4 化學驅加藥點前移

化學驅加藥點前移后實現了脫水器外排污水水質達標，降低了藥劑成本和浮渣產生量，單方藥劑成本由4.89 元降低到2.65 元，降低2.24 元，全年減少藥劑成本249 萬元。