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5。3、原油脫水5。3，1.原油脫水方法有熱化學沉降脫水，電化學脫水等多種、每種方法都有自己的特點和適用范圍、因此.脫水工藝應根據(jù)原油性質(zhì),含水率.乳狀液的乳化程度及采出液中三次采油驅(qū)油劑的類型和含量.破乳劑性能等,通過試驗和經(jīng)濟對比確定。試驗內(nèi)容包括.1 原油,水物性測試,測試原油，水黏度隨溫度的變化關系.測試油水相對,質(zhì)量。密度隨溫度的變化關系、2.乳狀液性質(zhì)測試.測試判斷乳狀液類型、測試乳狀液穩(wěn)定性及受化學藥劑種類和含量的影響.測試乳狀液的介電常數(shù)和擊穿場強 3。破乳劑研制.篩選.試驗、研制或篩選經(jīng)濟有效的破乳劑、4.進行含水原油的靜置分層試驗。評價破乳劑加入濃度,脫水溫度 沉降時間對沉降脫水效果的影響、給出熱化學沉降脫水可行性報告 5 進行原油電化學脫水模擬試驗，評價破乳劑加入濃度,脫水溫度,供電方式，極板布置方式、脫水場強等對原油脫水效果的影響,給出脫水電流隨時間變化的關系。給出原油電化學脫水可行性報告、根據(jù)上述試驗結果、設計不同的脫水工藝.進行經(jīng)濟對比后確定脫水工藝方案,5 3，2、脫除游離水通常用化學或熱化學沉降方法。并采用斜板,聚結材料 管道化學破乳、沉降等措施提高設備處理能力 處理乳狀液主要采用熱化學方法和電化學方法 原油性質(zhì)較好時可采用熱化學方法、高黏原油 乳化特別嚴重的原油則需采用電化學方法，我國多數(shù)油田的原油黏度和密度較高 乳狀液的處理比較困難.一般采用電化學方法處理乳狀液、大慶油田多年來一直采用熱化學沉降脫除游離水和電化學處理乳狀液的兩段脫水工藝 對這種脫水工藝積累了較多的經(jīng)驗，處理常規(guī)稀油乳狀液采用平掛電極電脫水器,處理聚合物驅(qū)乳狀液采用豎掛電極電脫水器，而且電脫水工藝耗電較少,處理1t凈化油耗電僅為0。2kW。h.隨著西部油田的開發(fā)建設,出現(xiàn)了一些低密度,低黏度原油,熱化學處理乳狀液工藝技術得到發(fā)展。如東河塘 石西油田已采用兩段熱化學沉降脫水工藝，采用高效三相分離器或高效壓力沉降罐進行熱化學脫水.在能夠滿足脫水要求時 經(jīng)濟效益是較好的,采用常壓熱化學沉降脫水、沉降時間較長，一般處理常規(guī)稀油沉降時間9h.24h，處理稠油一段沉降時間6h,24h，二段沉降時間10h,40h,沉降罐投資較大,占地面積較大 但由于有些稠油密度大 黏度高。電脫水的作用效果不好.只能采用常壓沉降進行脫水.總之。原油脫水工藝方式的選擇要根據(jù)各油田生產(chǎn)實際和原油物性特點等 通過技術經(jīng)濟對比確定 5,3、3、原油脫水工藝流程如下。1，整個化學沉降脫水包括注入破乳劑、混合、聚結 沉降四個步驟.這四步又可分為兩個相對獨立的階段。在液流呈紊流狀態(tài)時,在破乳劑作用下、使乳狀液部分地破壞和水滴聚結、在靜止或液流明顯地呈層流狀態(tài)時，使油水分離，這兩個階段要求液流處于兩個截然不同的流動狀態(tài) 顯然一般沉降罐不能兼有上述兩種作用、經(jīng)過計算和試驗.證明第一階段可在礦場集輸管道內(nèi)完成，第二階段可在油罐內(nèi)進行 2，原油脫水可采用污水回摻的工藝流程 即電脫水器排出污水與來油混合進沉降罐,通過一些油田的生產(chǎn)實踐 污水回摻有以下幾個作用，加熱原油 電脫水器脫出污水與站外來的含水原油有10，40。的溫差?；旌虾?使進沉降罐原油溫度升高.有利于提高化學沉降效果、沖洗破乳。水珠相遇會產(chǎn)生碰撞聚結 用大股水摻入含水原油中，會使原油中大顆粒的水珠并入摻水中實現(xiàn)、以水脫水,即水洗作用 沖洗除砂，原油中的泥砂粒徑多在0.01mm 1，0mm，懸浮在黏度較高的原油中不易沉降分出,用熱水攪拌沖洗,由于水的黏度遠小于原油，砂粒迅速下降分出，為了充分發(fā)揮水洗作用，摻水點距沉降罐應有一定的距離.一般宜大于50m。當采用接轉(zhuǎn)站沉降放水時、將電脫水排出的污水輸?shù)浇愚D(zhuǎn)站回摻 是很不合理的、另外,當原油含水較高時，例如70。以上、污水回摻的作用不如低含水時顯著、因此 在具體工程設計時，是否采用污水回摻，應結合原油集輸系統(tǒng)的流程和布局，并經(jīng)過經(jīng)濟對比確定、5 3、4。稠油黏度大，油水密度差小、且油水自乳化傾向強 采用熱化學沉降脫水時通常需要較長的沉降時間.因而適宜采用容積較大的常壓沉降罐、特稠油及超稠油黏度更大 油水密度差更小。油水自乳化傾向極強 微弱的擾動都會影響脫水效果 遼河油田對于此類原油采用二段熱化學沉降脫水,其中第二段脫水采用靜態(tài)沉降工藝，取得了較好的效果 污水回摻有以下幾個作用 1,確保輸往污水處理站的污水含油指標穩(wěn)定.靜態(tài)沉降脫水采用泵抽底水工藝,出水口設在沉降罐的底部、抽底水泵操作時 隨著罐內(nèi)油水界位下降 抽出污水含油量增加.操作不當時甚至會造成抽出原油情況發(fā)生,將這部分污水回摻。可避免輸往污水處理站的污水含油指標不穩(wěn)定情況的發(fā)生.2,加熱原油 通常第二段沉降脫出污水與站外來的含水原油有20。30 的溫差 混合后。使進沉降罐原油溫度升高.有利于提高化學沉降效果、3，藥劑回用，采用水溶性破乳劑脫水時 第二段熱化學沉降脫出污水中會溶解較多的破乳劑 污水回摻后這些破乳劑將在一段脫水中重復利用.5，3 5.對于輕質(zhì)及中質(zhì)原油、為避免油氣揮發(fā).脫水工藝應立足于密閉流程和設備 進入常壓沉降脫水罐的不穩(wěn)定原油。因含有大量的揮發(fā)氣體，所以應選用固定頂油罐、5 3 6、本條是原油脫水工藝參數(shù)應符合的一些規(guī)定 3。油水沉降時間、沉降時間指沉降罐內(nèi)沉降段的有效容積和單位時間處理液量的比值、當油,水匯管靠近罐頂與罐底時,可近似為沉降罐全容積和單位時間處理液量的比值,常壓沉降脫水罐的沉降時間應根據(jù)原油性質(zhì)。乳狀液的乳化程度。含水率 脫水罐的結構等的不同、通過試驗確定.壓力密閉沉降罐多數(shù)為臥式容器 其沉降面積隨油水界面的升降而改變，故在設計上采用沉降時間比采用表面負荷率更確切.臥式壓力沉降罐的沉降距離基本上是一定值，采用沉降時間可以反映沉降罐的效能，當采用臥式壓力沉降罐脫水時,熱化學脫水沉降時間一般為10min，30min 電化學脫水沉降時間一般為30min,60min,處理聚合物驅(qū)采出原油時.沉降時間可根據(jù)實際情況適當延長、電化學脫水沉降時間的設計見，原油電脫水設計規(guī)范,SY T,0045 2008。熱化學脫水沉降時間的設計主要參照下列資料，1,20世紀80年代初。河南油田雙河聯(lián)合站的,三合一,設備 采用平流式沉降分水罐、沉降部分有效容積為26m3,按六組數(shù)據(jù)平均處理量。90m3，h、計算、沉降時間僅18min。較長的沉降時間是24min.進口原油含水60。上下 出口原油含水小于20 該站集油采用雙管摻活性水流程。后來，河南油田設計院不斷改進沉降分水罐結構、脫水能力進一步提高,有些脫水罐的油水總沉降時間可以降至10min、2，據(jù)國外資料,對一般原油、包括經(jīng)加熱的重黏原油、油水混合液的沉降時間為3min、15min 如奧地利邵克欽油田接轉(zhuǎn)站上的加熱。分離,沉降,合一,設備。采用空罐沉降脫水,將含水70.90.的原油脫水到10。以下、沉降時間僅16min。據(jù)情報資料.國外游離水脫除器的沉降時間為2min.24min。3、按照美國石油學會標準,油氣分離器規(guī)范。API。Spec 12JR 2009，中規(guī)定，在三相分離器中液相的停留時間見表2,表2、三相分離器內(nèi)的液相停留時間、4。進電脫水器的原油含水率,在熱化學和電化學兩段脫水的處理流程中.首先需要確定進入電脫水器的原油含水指標、即一段熱化學沉降脫水把原油含水降到多少較為合理。這不僅影響電脫水器和加熱爐負荷，還影響到一段沉降設備的結構形式和數(shù)量。因此。這一指標應綜合考慮沉降脫水和電脫水兩個方面來確定 原油含水包括游離水和乳化水兩部分、乳化水沉降速度十分緩慢。只靠重力自然沉降。不能將乳化水脫下來、按照斯托克斯公式計算.原油黏度為30mm2,s時,大于300μm的水滴5min可以分離出來、100μm、300μm的水滴,分離時間要45min到3h,把油水混合物試樣靜止置于試管內(nèi)、觀察油水分層情況,水層厚度hw隨沉降時間的延續(xù)而增加、原油內(nèi)含水率降低,如圖1所示。開始水層厚度隨時間迅速增加、原油含水率迅速降低，一段時間 各種不同密度的原油 油水混合物性質(zhì)不同，時間長短不一、一般為3min 20min，后水層厚度基本不再增加。原油含水率的降低趨于平緩,此時已分出的水稱游離水 水層上方為水含量較多的油水混合物稱油水乳狀液 頂層為含少量水的原油、圖1 含水率隨沉降時間變化關系，上述計算和理論分析 已為沉降罐分層取樣資料所證實，將沉降罐分層取樣分析的原油含水率作為縱坐標、以沉降時間為橫坐標，作出沉降時間與沉降效果關系曲線.多數(shù)曲線具有明顯的折點 以大慶中三站為例，原油沉降的開始階段、大量的游離水迅速地沉下來、30min之內(nèi)含水由50 降到13、再延長沉降時間、雖然含水率還在降低,但由于基本上是乳化水或小顆粒的游離水.沉降速度已十分緩慢 經(jīng)過70min含水率才下降2個百分點,上述分析和實測資料說明，當采用熱化學沉降法和電化學法兩段脫水時.沉降脫水與電脫水有一合理的含水率界限.用沉降法脫除游離水比較有效，乳化水用電化學法脫除比較經(jīng)濟 沉降時間與沉降效果關系曲線的折點一般就是沉降罐出口比較合理的含水率，由于原油性質(zhì)。流動過程，破乳方法的不同,各油田不同地區(qū)的原油乳化程度差別較大。各條曲線的折點也有所不同、從大慶油田大罐沉降的實測數(shù)據(jù)看，折點所對應的含水率大多數(shù)為10，20。之間,按照原油電脫水的生產(chǎn)實踐 在電極結構合理 采用可控硅自動調(diào)節(jié)供電電壓.原油含水率在30,以下時，電脫水器均可以平穩(wěn)運行，產(chǎn)品質(zhì)量符合要求。5.3，7，臥式壓力脫水設備包括臥式壓力沉降罐和電脫水器、沉降脫水器單臺處理能力一般按液量核算。電脫水器的處理能力是指在一定含水率波動范圍內(nèi)的凈化油生產(chǎn)能力,這一能力不隨含水率的變化而變化、脫水設備的設計處理能力是按試驗的最大處理量 并留有適當?shù)挠嗟卮_定的 這是考慮到長期生產(chǎn)中控制參數(shù)和破乳劑質(zhì)量可能發(fā)生波動、電脫水器還要考慮保證凈化原油質(zhì)量穩(wěn)定，留有適當裕量 在原油生產(chǎn)中，臥式脫水設備進行檢修，除垢。清砂等作業(yè)，一般在3d內(nèi)可以完成.在短時間內(nèi).采用提高脫水溫度,改善熱化學沉降脫水效果。加大破乳劑用量，加強操作管理?？梢猿^設計處理能力20,運行,脫水質(zhì)量不會有明顯變化。考慮上述因素，條文中提出、當一臺脫水設備檢修、其余脫水設備負荷不大于設計處理能力 額定處理能力，的120.時，可不另設備用、若大于120。時,可設一臺備用。由于原油性質(zhì)的差別和單臺脫水器處理量的不同,我國各油田電脫水器的耗電量有很大差別。每臺脫水器對脫水站供電負荷相平衡的影響程度也不一樣。所以條文中僅提出。在確定電脫水器工作臺數(shù)時、應考慮到電負荷的相平衡因素,至于是否要求脫水器臺數(shù)必須是三的倍數(shù)，可按脫水站供電負荷相平衡情況確定,5 3.8、本條是添加破乳劑應符合的一些規(guī)定、1.考慮破乳劑加入部位，既要注意充分發(fā)揮破乳劑的效能,又要考慮方便管理，多年來。人們曾在井口,計量站 接轉(zhuǎn)站。脫水站等集輸流程的各部位加過破乳劑。從發(fā)揮破乳劑最佳效能來講。在油井井口加入破乳劑可從根本上抑制油包水型乳化液的生成，若在計量站或接轉(zhuǎn)站加入、可起。破乳降黏 作用,其效能已為管道化學破乳脫水所證明，若在脫水站加入。那就只起破乳作用 從管理的角度出發(fā)。在脫水站加入最方便。在接轉(zhuǎn)站加入一般還是可行的，在井口加破乳劑,由于受交通。氣候。破乳劑溶液配制等條件限制，在管理上有很多實際困難、條文中對破乳劑加入地點未作硬性規(guī)定.可按照充分發(fā)揮破乳劑性能。又方便管理的原則 結合工藝流程,按具體情況確定,無論在哪里加入、都要保證破乳劑與含水原油在進入脫水容器之前充分混合、根據(jù)油田原油脫水的實踐經(jīng)驗 當采用脫水站加藥時。破乳劑應盡量在進站閥組處加入，加入點距脫水容器一般不小于50m。并應設靜態(tài)混合器以確保破乳劑與含水原油的充分混合,3,破乳劑的加入方式.以前曾采用天然氣壓送，用計量泵或比例泵輸入幾種方式 天然氣壓送方式 由于天然氣壓力變化 閥門調(diào)節(jié)誤差等原因 破乳劑加入量經(jīng)常發(fā)生波動，浪費破乳劑 影響脫水效果 不宜采用 計量泵體積小 維修工作量較小 近幾年已逐漸取代比例泵,因此，一般宜采用計量泵定量，連續(xù)。均勻地將破乳劑加入含水油管道.5,3、10,聚合物驅(qū)采出原油的脫水與水驅(qū)采出原油相比.難度有較大幅度的提高.尤其是脫后污水含油量較高.因聚合物屬親水性表面活性劑。對W。O型乳狀液具有一定的破壞作用,阻礙W、O型乳狀液的生成,卻有助于O，W型乳狀液的生成致使污水含油量較高、聚合物使水相黏度增大、影響水層狀態(tài),使水中的油不易分離,造成污水含油量較高、大慶北十三聯(lián)合站是專門處理聚合物驅(qū)采出液的聯(lián)合站.在設計中 輸往污水處理站的脫后污水含油量指標在3000mg.L以下。污水處理站運行良好，根據(jù)遼河油田經(jīng)驗，對于普通稠油處理站 油系統(tǒng)出水含油量指標控制在1000mg L較為容易.對于特稠油。超稠油處理站由于油水密度接近,油系統(tǒng)出水含油量指標較難控制。如遼河油田冷一聯(lián)合站油系統(tǒng)出水含油達3000mg,L。特油公司二號處理站油系統(tǒng)出水含油達4000mg。L、5.3。12，老化油的產(chǎn)生受諸多因素的影響,主要來源于幾個方面.從脫水系統(tǒng)的污水沉降罐和污水處理系統(tǒng)的沉降除油罐中回收的污油,三次采油形成的乳化液顆粒、鉆井.作業(yè)及原油輸送過程中形成的乳化液.回收的落地油、細菌作用下產(chǎn)生的含油懸浮物。老化原油是原油生產(chǎn)和處理過程中，在藥劑.機械雜質(zhì)。膠質(zhì)瀝青質(zhì)。細菌、空氣、循環(huán)剪切等因素的作用下長期積累形成的。乳化狀態(tài)穩(wěn)定的、采用常規(guī)藥劑和處理方法無法處理的.對原油脫水系統(tǒng)有較大影響的原油乳狀液、老化油大都集中在沉降罐，污油池.污水站內(nèi)，以油水中間過渡層等形式存在,并且在站內(nèi)不定期地循環(huán)、占用了沉降罐 電脫水器等脫水設備的有效容積。降低了原油脫水設備的利用率,增大了原油沉降脫水的難度,影響了原油電脫水器的安全平穩(wěn)運行及其脫水效果 給脫水站的運行管理帶來了很大的困難，老化原油宜單獨處理 當老化油數(shù)量較少.對系統(tǒng)影響不大時,可以采用現(xiàn)有的工藝進行回摻處理，但是需要密切監(jiān)測聯(lián)合站的運行參數(shù)、防止老化油的數(shù)量增加,影響聯(lián)合站的穩(wěn)定運行,當老化油數(shù)量較多.對聯(lián)合站的運行產(chǎn)生了較大的影響時,需要建設獨立的老化油處理系統(tǒng) 對聯(lián)合站老化油進行連續(xù)處理.