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1、新疆油田公司特稠油原油脱水工艺流程及参数分析姓 名：钟良指导教师：胡新玉单 位：风城油田作业区时 间：2012年8月摘要1#特稠油联合处理站是风城油田地面集输系统的重要组成部分，承担着油田各稠油区块的原油处理以及污水处理、原油外运交接等任务。风城油田稠油具有密度大、黏度高、沥青质和胶质含量高等特点，原油乳化液基本是由少量的W/O乳状液和深黄色的O/W乳状液两种类型并存或者更为复杂的多重乳液，采出液中油水中间层明显增加。所有这些因素导致了稠油采出液稳定性强，油水分离困难。本文针对稠油脱水所遇到的困难，根据现有生产工艺技术和2011年生产运行的数据，分析了加药浓度、掺蒸汽温度、沉降时间等对原油脱水
2、的影响,从而分析取得合理的运行参数;针对目前特一联原油处理能力超过100万吨，油田来液量大，开展了掺柴油试验。根据掺柴的数据结果,分析了掺柴对原油脱水的影响,保证原油处理系统能够安全，高效地运行。关键词：特稠油；脱水工艺；加药浓度；沉降时间；掺柴油；降粘目录1 绪论11.1 分析目的及意义11.2 国内外主要稠油脱水工艺技术现状11.3 论文主体思路11.4 1#特稠油联合处理站简介22 工艺流程现状22.1 管汇间32.1.1 管汇间来液情况32.1.2 来液温度及压力42.2 加药工艺42.2.1 加药工艺流程42.2.2 加药位置52.3 除砂工艺52.3.1 除砂间工艺流程52.3.2
3、 各项性能指标62.3.3 水力旋流除砂装置工作原理62.4 沉降罐油水分离72.4.1 沉降罐油水分离过程72.4.2 沉降罐负压排泥装置原理及运行参数82.5 净化罐采收工艺82.5.1 采收工艺及参数确定82.6 提升工艺流程及设备92.6.1 综合泵房工艺流程92.6.2 转油泵房工艺流程102.7 加热工艺102.7.1 掺蒸汽加热102.7.2 热媒炉加热原理113 工艺参数分析113.1 来液量及油量123.1.1 来液量和油量与加药浓度关系曲线123.1.2 来液对原油脱水的影响123.2 温度123.2.1 来液温度123.2.2 二段掺蒸汽温度133.2.3 温度对原油脱水
4、的影响143.3 来液压力143.4 加药浓度与含水率143.4.1 加药对原油脱水的影响143.5 二段沉降时间153.5.1 沉降时间曲线153.5.2 沉降时间与原油含水率153.5.3 沉降时间对原油脱水的影响164 掺柴油试验情况164.1 室内掺柴降粘试验164.2 室内掺柴油脱水试验174.3 现场动态掺柴油试验情况194.3.1 掺柴前后粘度变化194.3.2 掺柴前后沉降罐和提升泵含水率214.3.3 掺柴前后净化罐沉降时间214.3.4 掺柴前后破乳剂用量224.3.5 掺柴后药剂成本235 结论与认识246 谢辞257 参考文献26风城油田作业区2011-2012年实习答
5、辩论文1 绪论1.1 分析目的及意义稠油脱水工艺是稠油集输工艺流程中的一个重要环节，它与油田地面生产的各个环节都有着联系。本文分析的目的是弄清原油脱水工艺流程，分析各参数对原油脱水的影响，并且优化生产参数。从而保证原油处理系统能够安全，高效地运行。1.2 国内外主要稠油脱水工艺技术现状各稠油油田不断进行原油脱水工艺技术的研究和生产实践，设计并推广应用了适合各自油田油品性质和油水乳状液特点的综合破乳方法以及分段原油脱水工艺。国内外应用的稠油脱水技术相差不大，主要有下面几种技术：1、热化学沉降脱水1该工艺技术是将含水原油加热到一定温度，并在乳状液中加入适量的破乳剂充分混合。破乳剂利用自身的分散性到
6、达油-水界面膜上，降低油水界面表面张力，从而破坏乳状液的稳定性，使得小液滴破裂，小水滴聚结，以达到油水分离的目的。2、电脱水工艺2电脱水法的基本原理是利用水是导体，油是绝缘体这一物理特性，将W/O型原油乳状液置于电场中，乳状液中的水滴在电场作用下发生变形、聚结而形成大水滴从油中分离出来。用于电破乳的高强度电场有交流电、直流电、交直流电和脉冲供电等数种。3、稠油掺稀脱水3在稠油中掺加稀释剂(稀油、石脑油等)，有利于降低油水的相对密度差和粘度，实现稠油的降粘集输输送和油水的有效分离。该项技术适合应用在稀油资源丰富，或是其它脱水方法不易实施的地方。掺稀脱水虽然可以提高脱水效果，但是由于稀释剂的掺入，
7、影响了稠油和稀释剂的性质。1.3 论文主体思路风城稠油资源约3.7亿吨，具有粘度大、密度高、胶质和沥青质高、采出液稳定性强的特点，稠油的油水分离已成为制约油田生产的技术难题。那么加大对各区块原油的物性和脱水工艺研究，确定合理的运行参数,对解决目前存在的问题具有重要意义。本文的主体思路如下：（1）调研现有的稠油脱水工艺技术；（2）结合1#特稠油处理站实际运行情况，介绍原油脱水工艺流程；（3）根据2011年的来液量、温度、加药量、沉降时间等相关数据，分析原油脱水处理的运行效果；（4）从该过程中分析得出合理的运行参数。（5）根据掺柴油试验情况，分析掺柴对原油脱水的影响。1.4 1#特稠油联合处理站简
8、介风城1#特稠油联合处理站于2008年12月25日正式投产运行，位于世界魔鬼城景区、217国道旁，距离克拉玛依市100km。该站主要承担着风城油田作业区重32、重43、重检3井区、重18井区和SAGD试验区的稠油处理以及稠油污水处理、原油外运交接等任务。原油年处理能力为100104t，污水处理能力为2104m3/d。其平面图如图1-1所示：图1-1 特稠油联合处理站平面图2 工艺流程现状1#特稠油联合处理站原油处理采用二段热化学大罐沉降脱水处理工艺。一段脱水采用常规高位固定式收油槽收油工艺，进入脱水罐的混合液量等于出脱水罐的油、水量之和，油水界面能够维持基本不变，出油、出水是利用型管能量平衡原
9、理，利用油水密度差完成的高位收油和低水高出的功能。脱水罐能做到油走油路、水走水路，实现自身的自动化运行。二段脱水采用静态沉降脱水工艺，收油采用浮动式收油装置，各罐采用导热油盘管进行罐内保温，保持工作罐恒定脱水温度。总体工艺流程是:来液经汇总并加入一段破乳剂(正向)至除砂间，除去粒径大于74m的砂粒，除砂后的原油进入沉降罐沉降，沉降罐原油污水进入9000m3污水调储罐，其低含水原油(含水20%30%)进入毛油缓冲罐进行沉降缓冲，罐底水可以通过泵进行一段回掺，而缓冲罐底水层之上的较低含水原油(含水10%15%)通过泵提升经二段加热装置升温至95后进入净化油罐(67000m3)进行二段沉降脱水。当原
10、油处理合格后从净化罐进行外输。总的工艺流程如下图所示：图2-1 脱水工艺简化流程2.1 管汇间2.1.1 管汇间来液情况管汇来液主要有5个区块，分别为重检3、重32、重18、重43和SAGD试验区。管汇间工艺流程如图2-2所示：图2-2 管汇间工艺流程图2.1.2 来液温度及压力系统来液温度要求控制在85-95，温度不易过高，防止法兰垫变形刺漏或沉降罐因油温过高而冒顶。来液压力设计在0.25-0.3MPa，由于目前特一联处理能力超过100万吨，油田来液量大，实际管汇间运行压力在0.4MPa左右，比设计压力要高。2.2 加药工艺加药间主要负责对采出液进入沉降罐之前加入破乳剂，这种药剂能够破坏油-
11、水界面膜，降低油水界面膜的表面张力，从而破坏乳状液的稳定性，改变乳状液的类型，以达到油水分离的目的。2.2.1 加药工艺流程原油从管汇间出来后加入一段正相破乳剂，经过除砂、沉降罐一段沉降、毛油缓冲罐、提升泵提升后加入二段正向破乳剂来实现破乳。加药工艺流程如图2-3所示，其包含正相加药装置和反相加药装置。图2-3 加药间工艺流程图2.2.2 加药位置加入破乳剂的位置选择也很重要。一般来说，末端加药法是最佳的，在末端加入破乳剂，经地面管线的搅拌，使采出液与破乳剂充分混合，防止W/O型原油乳状液的生成。虽然末端加药能起到很好的效果，但由于风城稠油地层与井口温度较高（160-200），而非离子型破乳剂
12、最高承受温度为130，过高的温度反而会使破乳剂失效。所以作业区目前主要采取的破乳剂加药方式是原油处理站的集中加药处理方式。该站分别在管汇间出口至除砂间进行一段加药，毛油缓冲罐出口至净化油罐进行二段加药并掺蒸汽，两段加药提高了原油破乳效果，降低了原油含水率。2.3 除砂工艺除砂间主要是将来液中的砂分离出来，并进行清洗，装置配有除砂器、洗砂器、集砂器、液下泵、污油泵、砂池。2.3.1 除砂间工艺流程流程图如图2-4所示：图2-4 除砂间流程图来液经进口汇管（1）进入除砂器（2）进行油砂分离，分离后的含油砂排入联合砂池（3）中。启动液下泵1（4）将含油砂经洗砂器进口管（5）提升至洗砂器（6）进行清洗
13、分离，分离后的液体由洗砂器出口管（7）排回联合砂池（3）。然后启动液下泵2（8）将清洗过的砂粒经集砂器进口管（9）提升入集砂器（10）进行二级清洗分离，分离后的液体由集砂器出口管（11）返回联合砂池（3），砂粒沉积后排出外运。而砂池中的洗砂污水依次流入污油池，由污油泵输回系统。2.3.2 各项性能指标性能指标如表2-1所示：表2-1 性能指标处理液量m3/d洗砂粒径m洗净砂含油mg/kg最高工作压力MPa最高工作温度输入功率KW300007430000.61009212台DN400除砂器。最大处理液量30000m3/d；设计压力0.6MPa；设计温度120；除砂粒径：74mm。粒径74m进站采
14、出液除砂选择水力旋流除砂装置，砂粒径74m的携砂为进站总体砂量的40%；粒径74-0.1m占总体砂量40%的进站采出液携砂进入一段沉降罐进行洗砂及重力沉降后沉积于罐底，罐底沉砂采用负压排泥装置进行清除；粒径0.1m以下的20%进站采出液携砂进入净化油罐（二段沉降罐），通过洗砂沉积在二段沉降罐底部，而此部分砂定期采用人工清除的方式。根据现场实际除砂效果分析，旋流除砂装置进出口压差控制在0.080.1MPa，每1h排砂1次，能够达到良好的效果。2.3.3 水力旋流除砂装置工作原理油砂分离的主要设备为水力旋流器，它主要是利用两种混合在一起但不互溶的液体之间的密度差，在水力旋流器体内进行离心分离。其内液流模型如图2-5所示。 图2-5水力旋流除砂器水力旋流除砂器是根据离心力场远大于重力场的原理发展起来的用于分离液体混合物的设备。液体沿切向进入旋流器时，在圆柱内产生高速旋转流场，混合物中密度大的组分在旋转流场的作用下同时沿轴向向下运动、沿径向向外运动，在到达锥体段沿器壁向下运动，并由底流口排出，这样就形成了外旋涡流场；密度小的组分向中心轴线调和运动，并在轴线中心形成一向上运动的内旋涡，然后由溢流口排出，这样就达到了两相分离的目的。2.4 沉降罐油
