高效分離器油室出口含水率偏高問題分析及處理

李海波，張笑龍，劉政偉，徐 航，張俊杰

(中海油能源發展股份有限公司采油服務分公司 天津300452)

0 引 言

某海上試采平臺具有試采、修井、油氣處理、原油儲存外輸等多項功能，由于其本身結構小、流程較短，隨著油井產能測試作業的需要，油井產液量波動較大，處理系統的負荷變化較大，處理相對困難，使化學藥劑的用量不斷提高，盡管如此，高效分離器油室出口含水率依然偏高。高效三相分離器在原油系統中是極為重要的環節，是油氣水分離的主要裝置，由于加大了下游電脫水器等設備的處理壓力，造成了電力資源等的浪費，并增加了現場操作人員的工作量及設備日常操作的風險性。為達到設備管理操作要求，必須確定影響高效分離器油室出口含水率的主要原因，針對原因提出具體解決措施，并進行現場驗證。

1 現狀調查

1.1 高效分離器工作原理

本平臺高效分離器為臥式油、水、氣三相分離器，分為沉降加熱室、電極室和原油緩存室共3 個腔室。來液從油氣入口直接進入該裝 ，在分氣包(旋風分離器)進行氣液分離，分出的氣體通過分氣管進入裝罝 ，經捕霧器二次捕霧后輸出。含水油從分氣包進入到沉降加熱段進行沉降脫水，沉降后的含水油通過換熱盤管加熱后經過堰板進入電脫水段，再經過變頻脈沖脫水電場脫水，進一步降低油中含水率，低含水油通過堰板進入油緩沖段，經緩沖后從油出口排出，輸至脫水泵。采用堰板式溢油法可使沉降加熱段及電脫水段在運行中液位保持恒定，不受來液及出液波動的影響。沉降加熱段和電脫水段脫出的污水分別由各段的水出口排出，進入污水艙，由各段油水界面儀和調節閥聯動，實現油水界面的調節，使油水界面保持穩定。油井伴生氣經該裝 處理后從氣出口排出，進入火炬放空總管。高效分離器的液相上部均有互通的氣相空間，為油氣分離提供了足夠的氣相空間，高效分離器結構見圖1。

圖1 高效三相分離器結構圖Fig.1 Structure diagram of high efficiency three-phase separator

1.2 現場使用情況

2017 年5 月至2017 年7 月在某油田臨時生產期間，上游來液經過WHPD 平臺預處理，運行中存在間斷性明水的情況，在該條件下，高效分離器油室出口含水率波動明顯，下游電脫水器運行電流亦隨之波動，使電脫水器運行負荷增大。2017 年10 月至2018 年4 月在另一油田試采作業期間，因井下作業較多，油井產出液成分變化較大，高效分離器油室出口含水率也出現明顯波動。具體數據見表1。

表1 高效分離器處理液量與油相出口含水率Tab.1 Treatment capacity of high efficiency separator and water content at oil phase outlet

2 現場問題分析及處理措施

2.1 油水界面的影響

根據油田采出油品的特性不同，對油水指標要求也不同，處理液量不同，因此要及時分析、調整合理的油水界面。在三相分離器運行中，合理的油水界面是高效發揮三相分離作用的必要條件。

現場對罐體各附屬管線及閥門進行檢查，確認管線無堵塞，調節閥動作靈敏，壓力/溫度參數正常。但是罐體液位計出現異常，顯示不準，導致中控不能準確判斷該分離器的真實液位，進而影響調節閥正常調節控制液位，造成原油中含水升高。

油水界面高度LI-2005 由LT-2005 射頻導納液位變送器回饋。該試采平臺的運營模式決定了它將會服務于不同的油田，而由于每個油田的油品性質不同，及時對LT-2005 進行標定是得到準確油水界面的前提。為了便于用單一介質進行標定，避免乳化液影響，利用U 型管的原理，在高效分離器的液位計底部穿入一根呈豎直狀的1 in(25.4 mm)硬管，通過此硬管將罐內上部的油引入液位計，有效提高了標定的精準性。改造后在各工況參數不變的情況下，現場化驗員加密取樣化驗油室出口含水率并記錄，含水率明顯降低，具體數據見表2。

表2 改造后高效分離器油室出口含水率Tab.2 Water content at outlet of oil chamber of high efficiency separator after reconstruction

2.2 介質溫度的影響

高效分離器加熱室加熱盤管可能結垢嚴重，導致加熱效果差，造成原油脫水效果差，油室出口含水率升高。現場調查，高效分離器設有溫度控制設備，根據設定溫度和實時溫度，通過調節閥調節熱介質油流量實現溫度的自動控制，在生產期間溫度控制無異常，高效分離器內部液體溫度達到設定值，證明加熱效果良好。在停產期間，對高效分離器進行開罐檢修，發現加熱盤管結垢并不嚴重，不影響加熱效果。

2.3 電場強度的影響

高效分離器變壓器供電不穩定，電壓、頻率等波動將會造成脫水效果波動、油室出口含水率波動。現場調查，高效分離器變壓器在平臺MCC 設有專用控制柜，可實現電壓、頻率的調整與監測，瞬時電流值可直接讀取。在生產期間，巡檢發現變壓器運行穩定，在油室出口含水率出現波動時，變壓器運行仍然處于正常狀態，未見異常。

2.4 設備腐蝕穿孔影響

高效分離器內部附件損壞(如堰板腐蝕、穿孔等)，可能造成分離后的油水互竄，出口原油含水率升高。現場調查，該平臺建成投產時間較短，平臺設備均屬于經過檢驗合格的新設備，高效分離器內部加裝防腐鋅塊，有效降低設備的腐蝕速率，并且在停產期間對其開罐檢修，對防腐鋅塊進行更換，對內部附件進行清潔、檢查，各內部附件未見明顯腐蝕，均處于良好狀態。

2.5 破乳劑注入濃度的影響

根據藥劑作用機理，藥劑濃度過高或過低，都不利于藥劑與原油充分進行反應，只有當藥劑濃度最佳時效果較好。但是在現場實際工況，工藝流程來液量存在波動以及流體性質不穩定的現象，在藥劑加入之后，沒有足夠的作用促進脫水，破乳效果不夠理想，一直存在乳化層，所以通過精細化管理，針對實際流體性質，考慮篩選破乳劑最佳加入濃度，來達到促進脫水效果的目的，見表3。

表3 破乳劑濃度試驗表Tab.3 Demulsifier concentration test table

根據藥劑濃度調整試驗結果，之前做的短期實驗的結果破乳劑濃度為18 g/L 時效果最佳。2018年2月5 日開始進行現場原油系統處理流程劑濃度調整長期試驗，在此期間現場操作人員密切關注藥劑泵沖程及下藥量的情況，并對藥劑注入點進行改造。根據藥劑注入點優化實驗結果及查閱高效分離器完工資料，影響高效分離器脫水性能的因素中第4 條為化學藥劑：一般來說化學藥劑對旋流器的分離沒有直接的關系，但可以采用在旋流器的上游通過添加藥劑來增大油滴粒徑或消除乳化，提高旋流器的分離效果(其他因素如油滴粒徑、顆粒、自由溶解氣等因素均不可控)。據此，在高效分離器入口處旋風分離器前增加破乳劑注入點。

3 效果評價

通過對策的有效實施，在確保原油處理系統穩定、達標的前提下，高效分離器油室脫水效果有了明顯的改善，高校分離器油室出口含水率由最初的3.5%降至0.5%以下，降低了下游設備電脫水器的處理壓力，進一步減少了人工時。同時由于優化破乳劑注入點，破乳劑每日加藥濃度由28 mg/L 調整為18 mg/L 后，既減少了現場加藥頻率，又減少了藥劑的消耗量，表明以上對策的實施是行之有效的。通過以上分析得出，液位計讀數不準確、破乳劑加藥濃度不合適，二者是影響該試采平臺高效分離器油室出口含水率偏高的主要原因。而往往在實際生產中，影響高效分離器油室出口含水率的因素有很多種，在實際運營管理中，可參考以上分析及采取的措施，進行逐條核對，找出問題的結癥所在，以合理的措施完成處理。