基于某海上油田二級生產分離器油水界面的研究

袁勛(中海石油(中國)有限公司天津分公司遼東作業公司，天津 300456)

1 概述

某海上油田設置一套兩級原油脫水和穩定處理工藝流程。JZ25-1S WHPC平臺和JZ25-1S WHPD平臺的來液輸送到JZ25-1S CEPF平臺后，先進入段塞流捕集器進行氣液分離，氣相去往天然氣處理系統高壓氣緩沖罐，液相與通過棧橋輸送來的C平臺物流混合進入原油一級分離器進行油氣水三相分離。分離出來的氣進入天然氣處理系統中壓壓縮機入口，分離出來的水進入生產水處理系統，分離出來的含水30%的原油先經油/油換熱器與合格油換熱，再經生產加熱器加熱后，進入原油二級分離器進行脫水、脫氣、穩定處理。原油二級分離器出來的氣進入天然氣處理系統低壓壓縮機入口，二級分離器出來的水由生產水回摻泵輸送至原油一級分離器入口管線，以實現熱量回收，二級分離器出來的合格原油(含水率＜0.5%)進入原油緩沖罐進一步脫氣(TVP＜70 kPaG@35 ℃)，經原油外輸泵增壓后先與原油一級分離器出口原油換熱，然后通過棧橋經JZ25-1S WHPE和JZ25-1S WHPA輸送到JZ25-1S CEP，再通過JZ25-1S CEP至SZ36-1終端的外輸海管輸送到綏中終端廠[1]。

2 二級分離器結構原理與存在的問題

2.1 二級分離器結構原理

進入二級生產分離器的物流，首先進入入口旋風分離器，實現油氣水初步分離。氣體和被分離液體沿分離器筒體壁切線方向以一定速度進入分離器，并沿筒體內壁作旋轉運動。由于被分離液滴的密度遠大于氣體，因而液滴在此旋轉運動中被拋向筒體壁，并附著在筒體壁上，聚集成較大液滴而沿筒體壁向下流動，最后流入分離器的集流段而被排放出去。導液管起到導流的作用，將油水均勻分布，更利于油水分離，它的分路是經過計算和工作經驗確定[2]。

氣相通過兩級密度不同波紋板脫去液體，氣體經過波紋板時，可以使是液滴吸附在其表面，在液體的剪切作用下破壞水滴表面張力使液滴易于聚結，順著波紋板下沉，縮短沉降時間。再經出口捕霧器絲網捕霧器可以從氣流中除掉99%的粒徑大于10 μm的液滴，使氣體的帶液量不超過50 mg/m3，處理合格的天然氣去往低壓壓縮機。油水通過波紋板下方密度不同金屬TP板實現進一步分離，液體經過金屬TP板時，可以使是油滴吸附在其表面，在液體的剪切作用下破壞油滴表面張力使水滴易于聚結，順著金屬TP板下沉，縮短沉降時間。通過逐漸靜置分離液位建立，水通過底部水出口破渦器流出，去往生產水循環泵，處理合格的原油漫過堰板進入油室，從底部油出口破渦器流出，去往原油緩沖罐。二級分離器內部結構如圖1所示。

圖1 二級分離器內部結構簡圖

2.2 二級分離器存在的問題

二級分離器從看窗取樣觀察下方均是黑水，沒有明顯的油水界面，油水分離不理想，同時，對二級分離器看窗取樣離心后可觀察到原油有乳化現象。

為了達到外輸含水的要求，二級分離器混合室液位始終保持低水位運行，生產水循環泵入口濾網經常臟堵。二級水相出口生產水循環泵是一臺水泵，在這種工況下對泵的損傷嚴重，出現了多次泵的機封外漏的狀況。因此，對二級分離器油水界面的研究工作已經刻不容緩[3]。

3 二級油水界面研究方法

3.1 溫度

為研究溫度對二級油水界面的影響，在查閱原油生產系統溫度分布點位圖和2016年熱量和物料平衡圖后，推薦目前的工況下，加熱器出口的溫度應該達到80 ℃。從目前的設備情況，以及整個流程最優處理工況考慮，現將加熱器的設定溫度從75 ℃提至80 ℃，二級分離器相應的運行溫度從70 ℃提高至75 ℃。

3.2 二級分離器結構原理

油水通過波紋板下方密度不同金屬TP板實現進一步分離。液體經過金屬TP板時，可以使是油滴吸附在其表面，在液體的剪切作用下破壞油滴表面張力使水滴易于聚結，沿金屬TP板下沉，下方金屬TP板距離罐底的距離是800 mm(分離器設計參數)。目前二級分離器油水界面的高度在1 000 mm左右。從結構原理上分析，吸附在金屬TP板表面的油滴，可能在一定的程度上影響二級水質的處理效果。

為了減少金屬TP板吸附油滴對二級處理水質的影響，定期對二級分離器進行沖砂處理，對下方金屬TP板進行沖洗。

3.3 流程分析

JZ25-1S WHPC平臺經過5.6 km的海管和JZ25-1S WHPD平臺的來液經過6.6 km的海管輸送到JZ25-1S CEPF平臺。長距離的海管中均存在段塞流情況，段塞流造成劇烈的擾動，這樣會加劇乳化液的形成。WHPC平臺、WHPD平臺至CEPF平臺出口分別由PV-1531B、PV-1531A控制海關的壓力，通過減少調節閥連續的波動可以減少段塞的形成，在保證工藝流程穩定的情況下，對PV-1531B設置了60下限，PV-1531A設置了45下限，保證海管運行的穩定性，盡可能減少段塞[4]。

目前WHPC平臺來液綜合含水0.1%,為了盡可能減少海管段塞形成乳化液，WHPC平臺暫時停止破乳劑的注入，由CEPF平臺統一注入。

3.4 滯留時間

為了保證二級分離器穩定的處理效果，二級分離器設計要求，最短滯留時間為25 min。經過計算，目前工況下二級分離器的滯留時間為70 min，滿足設計的要求。滯留時間計算工藝流程如圖2所示，滯留時間計算工參數如表1所示。

表1 滯留時間計算工藝參數表

圖2 滯留時間計算工藝流程簡圖

4 結語

二級分離器目前的運行溫度維持在75 ℃，WHPC平臺來液綜合含水0.1%,為了盡可能減少海管段塞形成乳化液，WHPC平臺暫時停止破乳劑的注入。經過反復的實驗，破乳劑的濃度按照WHPC平臺和WHPE平臺總產液量計算在30 mg/L，清水劑WHPC平臺、WHPD平臺和WHPE平臺總產液量在40 mg/L時，二級分離器的處理效果最優。按在查閱相關資料，緩蝕劑和絮凝劑都對破乳劑有一定影響。考慮到緩蝕劑影響破乳劑的沉降速度和脫水效果，結合目前的流程運行情況，平臺停止了緩蝕劑的注入，絮凝劑有優化破乳劑的處理效果的作用。由于絮凝劑為水系統藥劑，考慮到平臺降本增效，未進行絮凝劑的注入。經過上述工況的調整，二級分離器有穩定的白水。二級分離器油水界面在有4～5個白水時，經化驗水中含油遠小于1 000 mg/L，可以啟動二級水泵啟動將水轉至斜板撇油器，避免流程的波動，同時保證一級分離器的穩定處理，二級水泵機封問題也得到解決。

目前，二級分離器仍存在一些問題：第一，二級分離器油相出口和看窗出均有乳化液的現象。日積月累的乳化液，只能經過定期的處理；第二，間歇性啟停二級水泵轉至斜板需要油崗人員時刻關注二級分離器的水相液位，避免油進入水系統，污染水質，這樣勢必會加重油崗人員的工作量；第三，二級分離器物流不能轉至一級入口，二級分離器熱能不能被一級分離器利用。這些問題都有待于進一步的研究和分析。