枣一联脱水系统优化研究与改进

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中图分类号：P18.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0026-01

枣一联脱水系统非常重要，主要处理合格的原油直接外输采油六厂的孔一联，进行交接；枣一联脱水系统非常复杂，首先由两具分离缓冲罐处理作业一区枣北地区来液，分离后的液体进入两具3000方沉降罐，再和专采作业区来液、泛华来液、自来屯来液混合，进行一段脱水，处理后的原油进入一具3000方沉降罐，进行二段脱水，处理后的原油进入好油罐、外输，另外枣园油田原油物性差，处理工作难上加难。

枣一联脱水系统运行

枣北来液经两具分离缓冲罐，气、液分离，天然气干燥后供加热炉燃烧，液进入两具3000方沉降罐，专采、泛华、自来屯直接进入沉降罐，原油脱水处理后进入二级沉降罐，再次沉降脱水后，提升泵倒入好油罐，和官一联、枣二联来油混合后，外输六厂的孔一联。沉降罐底部部分污水处理合格后、回注；部分反输到自来屯，部分加压升温后回掺。

节点一、分离缓冲罐

1、分离缓冲罐工作原理：

油气在分离缓冲罐内进行分离，主要是靠重力、离心力和粘着力的作用完成的。

1）重力沉降分离：依靠气液相对密度不同实现油气分离。重力分离只能除去100μm以上的液滴。

2）离心分离：当液体改变流向时，密度大的液体具有较大的惯性，就会与器壁相撞使液滴从油气中分离出来，适用于初级分离阶段。

3）碰撞分离：气流遇到障碍改变流向和速度，使气体中的液滴不断地在障碍物表面聚结；由于表面张力的作用形成油滴，靠重力沉降下来。

2、影响分离效果的重要因素

1）分离温度和分离压力，提高来液温度，降低控制压力。

2）分离时间和分离面积，要提高分离时间和分离面积，分离时间的影响要大于分离面积的影响。

1、设计上：在出液口前增加一道挡砂板（高度0.5米）；首次使用了倒吸式排泥技术。

2、使用上：液位调节控制在1.5-1.8米，压力控制在0.16-0.18MPa；15天冲砂一次。

3、节点目标：多产气150m3/d，回压下降0.02MPa，避免了天然气进罐。

节点二、原油沉降罐

1、原油分离沉降原理：

依靠油水密度不同和下部水层的水洗作用，上部原油中水滴的沉降作用使油水分离。

水洗就是油水混合物经配液管中心汇管和辐射状配液管流入沉降罐底部的水洗层内，当油水混合物向上通过水层时，由于水的表面张力较大，使原油中破乳后粒径较大的水滴与亲水固体杂物等进入水层。

2、影响沉降分离的重要因素：

1）水中油粒浮升速度与油粒直径平方成正比。

2）油珠自由浮升速度与油水密度差成正比。

3）油珠自由浮升速度与水的粘度成反比，水的粘度随水温增加而减少。

1、液位调节，控制在8.0-8.5米（2#罐高出口7.5米，3#罐高出口7.0米），确保脱水泵抽上面0.5-1.0米的油；油位调节，控制在2.0-4.5米运行。

2、调整并延长上游输油时间，减少对沉降罐的冲击；调整沉降罐的温度，保证冬季温度达到56℃。

3、节点目标：沉降罐出口原油含水（脱前含水）下降了1-2%，控制在16-17%。

节点三、化学破乳工艺

1、原油乳状液：是指油田原油和水在乳化剂作用下所形成的乳状液体。其形成具备三个条件：有原油和水；有胶质、沥青、地层岩屑、泥沙等乳化剂；有集输过程中管道、机泵等充分搅拌混合的外力作用。

2、化学破乳机理归纳为4点：表面活性作用、反向作用、“润湿”和“渗透”作用、反离子作用。化学破乳脱水技术，现场加入破乳剂，破坏乳化剂的稳定作用，使乳状液完全破坏。

3、升高温度可以降低乳化剂的吸附性，减少物质的粘度，增加液滴碰撞的机会达到破乳。

1、一段加药，进分离缓冲罐前，冬季温度达到56℃；二段加药，进入热化学脱水器前，经过脱水泵提升、脱水炉升温，冬季温度达到76℃。

2、二段加药，由脱水泵后改在脱水泵前，在乳化液×医涟枨凹右，提高破乳效果。

3、节点目标：药量降低了30Kg/d；脱前含水降到16-17%，热化学脱水器出口含水降到6%以内。

节点四、超声波脱水器

1、超声波脱水机理：超声波破乳是基于超声波作用于性质不同的流体介质产生的“位移效应”来实现油水分离的。由于“位移效应”的存在，水粒子将不断向波幅或波节运动、聚结并发生碰撞，生成直径较大的水滴，并在重力作用下与油分离。

2、影响超声波脱水效果的因素：处理时间、脱水温度、超声波输出功率，不同参数组合的超声波破乳脱水效果对比发现，这三者可以相互弥补，达到同样的破乳脱水效果。

1、脱水器增加了数量，1#-4#脱水器，2009年11月投产，单台处理量12m3/h，处理时间短，2013年6月份又增加了4具。

2、降低砂对脱水器的影响，脱水器进口工艺调整，由低进改为高进；1#-4#脱水器15天冲砂一次。

3、脱水器处理原油的温度保持76℃；为了保证超声波输出功率，控制柜由板房移到了砖房，并增加了空调，保证了输出电流在2-4A，效果最好。

4、节点目标：脱水器运行时率达到了96%；热化学脱水器出口原油含水下降了1%，控制在5-6%。

节点五、热化学脱水器

1、热化学脱水器的分离过程：

低含水原油进入设备并引至设备中心底部缓冲区，设置缓冲区有2种作用，能使低含水原油达到水洗的目的，脱出原油中的游离水；减少进液时的搅拌，使进入油水分离沉降区的液体相对稳定。

2、影响热化学脱水器处理效果的因素：原油温度、处理排量、控制压力。

3、枣一联热化学脱水器现状：原有3具（￠3000×13600），1988年投产，2009年油系统改造中，拆除了2具，再原位置更换了两具分离缓冲罐，剩下一具过渡投用至今。

1、排量调节：油量调节在50-60m3/h，水量调节在15-20m3/h，最大处理量控制在80m3/h，延长了处理时间。

2、温度调节，来油温度控制在75-77℃，达到处理效果最好；完善了冲砂流程，15天冲洗一次，减少泥砂对原油乳状液脱水的影响。

3、节点目标：热化学脱水器出口含水下降了1%，控制在5-6%。

二、取得成果与创新点

1、枣一联脱水系统优化研究与改进，一级沉降罐出口原油含水达到16%；热化学脱水器出口达到5%；二级沉降罐出口达到3%。

2、通过对超声波脱水器的研究，从处理时间、脱水温度、超声波输出功率三个方面改进，脱水器运行时率达到了96%，提高了效果。

3、该项目取得很好的综合效益，系统回压下降0.02MPa，分离缓冲罐增加脱气量150m3/d，破乳剂用量减少30kg/d。

三、成果应用情况

1、枣一联脱水系统优化研究与改进，采用节点控制法，每个节点逐一分析研究、{整提高，实现了节点目标，脱前含水和脱后含水明显下降，并指导了其它联合站的脱水处理。2、枣一联分离设备首次使用倒吸式排泥技术，冲砂效果明显，之后，枣二联两具、官二期两具和官一联两具分离设备，也应用了倒吸式排泥技术。

3、该项目成功实施，从技术路线方面，我们分析了热化学脱水设备对枣一联脱水的适应性，需要更换两具；该项目实施也为官一联脱水系统改造提供了实践经验。

成果经济与社会效益分析

1、原油脱水系统优化改进后，一段、二段沉降罐原油含水含水均下降，而破乳剂用量却降低，实现了脱水系统的节能降耗。

2、分离设备优化改进后，控制压力下降，天然气脱出量增加，提高了脱出效果，还降低了采油站回压。

3、原油分离设备和一段脱水优化改进后，一段沉降罐出口污水水质显著提高，为实现水质的持久达标奠定了基础，同时也改善了掺水水质。