【摘 要】
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随着油田开采进入三次采油期,采出液中含水率升高、物性日益复杂,脱水难度增加。目前所采用的原油脱水工艺能耗高、药剂用量大、效果差且环保压力大（VOCs、含油污泥等）,低成本、高效、密闭式采出液的脱水工艺开发成为油田地面工程建设中的急需解决的技术难题和研究热点。旋流分离器由于其结构简单、分离效率高、操作和维护费用低等优点,在石油、化工、煤炭、电力等行业运用普遍。针对胜利油田采出液脱水问题,本文采用实验
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随着油田开采进入三次采油期,采出液中含水率升高、物性日益复杂,脱水难度增加。目前所采用的原油脱水工艺能耗高、药剂用量大、效果差且环保压力大（VOCs、含油污泥等）,低成本、高效、密闭式采出液的脱水工艺开发成为油田地面工程建设中的急需解决的技术难题和研究热点。旋流分离器由于其结构简单、分离效率高、操作和维护费用低等优点,在石油、化工、煤炭、电力等行业运用普遍。针对胜利油田采出液脱水问题,本文采用实验研究和数值模拟相结合的方法,开展了密闭流程、旋流式低温预脱水工艺技术研究。首先,对胜利油田油井采出液的含水率、“密度-温度”、“粘度-温度”、表面张力和流变特性等物性参数进行测定分析,确定了实验介质的初始条件。采用RSM+Euler耦合模型基于分离效率对旋流预脱水器的导叶、锥段、底流管、溢流管四个关键部件进行正交优化,四种结构对效率的影响程度为:导流叶片数目>锥段角度>底流管直径>尾管长度>溢流管直径;最优参数为:导叶4片、锥段角度4°、底流管直径10mm、尾管长度300mm、溢流管直径10mm。进一步的,对结构优化后的旋流预脱水器内的压力场、速度场、相体积分布及其分离性能进行研究,考察操作参数对单级旋流预脱水器分离效率的影响。其次,为实现旋流预脱水器的脱水率最大化,同时保证旋流预脱出水中含油能够满足直接进入污水处理系统需要,将优化后的旋流预脱水器与已有的污水除油型旋流器串联设计,基于不同工况条件研究两级设备内的流场、相含率分布及其分离性能,分析溢流比、流量、系统压降及分离效率之间的关系,最终确定两级串联流程的最佳溢流比为0.31,单台旋流预脱水器的最佳处理量为3～3.5m3/h。最后,设计、加工两级串联式采出液预脱水现场小试装置,开展采出液预脱水现场试验。考察入口流量、溢流比对油水分离效果的影响,现场试验与模拟结果趋势相同;基于长周期运转,对两级串联工艺效果及其装置运行可靠性进行了验证;通过实验数据建立了操作参数和分离效率之间的数学经验模型,该数学模型可较为准确的预测两级串联系统的操作参数与其分离性能之间的关系,为后续大规模工业化装置设计与现场操作提供了依据。
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