论文部分内容阅读
[摘 要]陈南站在保证生产正常运行的前提下，采用低温破乳脱水技术，通过降低一次沉降罐沉降温度来减少原油脱水工艺流程的加热温度，从而减少加热过程中加热炉所用的耗气量，达到节能降耗的目的。通过应用低温破乳剂，不仅可以节约大量能源，而且大大提高了设备的处理效率，节约了原油脱水生产成本。
[关键词]原油脱水 污水处理 粘度 破乳
中图分类号：TE39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0323-01
一、生产现状
1、陈南站工艺简介
陈南站主要担负着采油管理七区的井排来液、单井拉油的原油脱水及污水处理任务，处理的进站原油密度为1.0091g/cm3，50℃时运动粘度高达56150mpa.s的稠油和超稠油，原油特点是粘度大、密度高。原油脱水采用热化学及掺稀油降粘方式，采取“一级分水+一级加热+两级沉降”的处理工艺，陈南站化学处理工艺为在分水器出油管线上采取连续投加200kg/d的SH型破乳剂，并保持一次沉降罐90℃的沉降温度，处理后的合格原油外输至河东线。
2、低温破乳剂的应用
低温破乳剂的应用针对陈家庄油田稠油粘度高、破乳温度高，所需能耗大、加剂量大等特点，对破乳机理、破乳剂的结构和类型以及破乳效果进行了研究，通过分析陈南联合站稠油物性及稠油乳状液稳定性的影响因素，结合室内实验及现场破乳工作对稠油采出液低温破乳脱水技术的应用进行研究。
现场试验方案在保持陈南联合站运转正常，且最终原油含水率小于等于1.5%，本实验方案采取逐步改变陈南联合站工艺状况，分两个阶段实施。影响试验的主要因素：原油掺稀比、破乳剂浓度、破乳温度（沉降罐温度）。
1、第一阶段（10月19日-10月21日）：保持现场掺稀比1：1.5（430t稠油：650t稀油），预脱水剂2t/月，破乳温度保持不变，将SH型破乳剂更换为低温破乳剂，加药剂量保持不变（5.4t/月）。
具体实施方案：根据一次沉降罐运行时间12h，二次沉降罐运行时间15h，净化油罐运行时间18h，破乳剂有效作用时间为45h。因此更换破乳剂后两天内，每4个小时对各个沉降罐原油含水量进行检测，检测时间3天，分析破乳剂的破乳效果。
由图表可见，连续运行三天后一次、二次沉降罐的含水率下降一定幅度后保持稳定，净化油罐的含水率没有出现异常波动。开始进行第二阶段。
2、第二阶段（10月23日-10月25日）：保持现场掺稀比1：1.5不变，降低一次沉降罐运转温度到85℃，净化油罐保持80℃，每4个小时对各个沉降罐原油含水量进行检测，检测时间为三天。分析破乳剂的破乳效果。
连续运行三天过程中一次沉降罐的含水率在第一天有上升趋势、二次沉降罐的含水率在第二天开始升高。陈南站及时调整生产，对2#罐实施憋罐措施并进行罐顶加药，同时提高油气缓冲罐的温度，通过一系列措施后含水下降，净化油罐含水保持稳定。考虑到温度对稠油脱水的影响较大，同时考虑到冬季安全生产，温度没有进一步调低。一次、二次沉降罐和净化油罐含水稳定后开始进入第三阶段。
3、第三阶段（10月28日-10月30日）：依然保持现场掺稀比1：1.5不变，继续保持一次沉降罐运转温度到85℃，开始降低破乳剂的加入量。每4个小时对各个沉降罐原油含水量进行检测，检测时间为三天，分析破乳剂破乳效果。
连续运行三天后一次、二次沉降罐的含水有两个节点波动比较大，但是净化油罐的含水率一直保持稳定没有在破乳剂加入量减少的情况下出现含水超标的情况。通过前三个阶段的实验验证，实验效果良好。在实验的基础上对一次、二次沉降罐和净化油罐的含水率继续监测，无异常波动，探索进一步降低破乳剂的投加量。
4、现状阶段：维持一次沉降罐运转温度85℃，11月8日开始降低破乳剂的投加量到170kg/d，每4个小时对各个沉降罐原油含水量进行检测，计算出一次、二次沉降罐和净化油罐每天的平均含水，分析破乳剂破乳效果。
破乳剂的投加量降低到170kg/d后，一次沉降罐、二次沉降罐的含水相对前期有明显上升，净化油罐的含水浮动相对较小，外输含水在计划指标之内。目前还在继续监测过程中。
二、效果分析
1、技术指标完成情况
从技术指标完成情况可以看出，方案实施后，陈南站一次罐沉降温度逐步从90℃降至85℃，外输含水指标基本控制在计划指标之内，原油处理基本正常。
2、效益分析
1）经济评价
在一次罐沉降温度从90℃降至85℃的过程中，加熱炉的出口温度降低，加热相同质量液体所消耗的热量大大降低，根据热量消耗计算公式：
Q炉放=Q吸热=Q油+Q水=cm（t-t0）=cmt
其中：C油=2.1×103J/kg℃ C水=4.2×103J/kg℃
Q—放（吸）热 c--比热容 m---质量
t---温度变化 t0--初温 t--末温
通过公式，可计算出，一次罐沉降温度从90℃降至85℃，共节约热量
Q差=CM（T2-T1）=2.1×103*581*（90-85）=6100500（千卡）
Q差=CM（T2-T1）=4.2×103*868*（90-85）=18228000（千卡）
天然气的低热值B气=8600千卡/方
一次沉降罐温度下降5℃后所节约的天然气Q/B气=（6100500/8600）+（18228000/8600）=2829方
日节气量：2829方。
2）社会效益
节能降耗，低碳排放是清洁生产、保护环境的迫切要求，低温破乳剂的应用对减少热能消耗，提高油田开发效益具有重要现实意义。陈南站一次沉降罐的温度降低之后，整个系统温度都相应的减低，降低了系统的能耗，安全隐患大大减低，职工的工作环境也相应得到一定的改善。
四、下一步设想
随着油田进入高含水的开发后期，油田系统的运行成本也不断提高，因此降低能源消耗及系统的运行成本，提高联合站的整体经济效益，从而达到降低费用，提高集输系统效率的目的，是联合站的当务之急。前期，稠油低温脱水良好的试验基础使我们有信心有计划、按步骤，分次逐步降低沉降温度和加药量，找出生产运行最佳合适点。后期，在能保证安全生产的前提下，我们设想可以进行以下三种节能降耗的措施。
1、加装立式脱气筒
沉降前先脱气，进一步优化节点参数：我站脱水工艺最大问题就是，一次罐气多导致脱水效率低，建议在一次罐之前加装立式脱气筒，同时降低一次罐水位，延长沉降时间，能进一步提升一次脱水效果。短流程改造，实现稠油高效率脱水目标：经过以上两步改造，在二漂含水稳定在外输指标之内时，可以从一次罐直接漂油进4#罐，通过4#罐浮动收油装置外输，预计能回收3℃的原油热能，真正实现稠油低温高效脱水目标。
2、探索掺稀油新方式
目前稀油全部掺到井排，相当将低含水油重新乳化一遍再脱水，可以考虑以下两种掺稀油方式。一种是进行流程改造，一部分稀油掺井排，确保分水器能正常脱水，一部分稀油直接接入分水器出油管线，确保原油储罐能稳定脱水，在生产运行中调节两部分的合理掺混比。第二种方式是将全部稀油直接掺入分水器的上部油层中，需要改造分水器内部结构，利用分水器内部的加热盘管，在进液处附近均匀打上眼，确保稠油稀油掺混均匀。
[关键词]原油脱水 污水处理 粘度 破乳
中图分类号：TE39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0323-01
一、生产现状
1、陈南站工艺简介
陈南站主要担负着采油管理七区的井排来液、单井拉油的原油脱水及污水处理任务，处理的进站原油密度为1.0091g/cm3，50℃时运动粘度高达56150mpa.s的稠油和超稠油，原油特点是粘度大、密度高。原油脱水采用热化学及掺稀油降粘方式，采取“一级分水+一级加热+两级沉降”的处理工艺，陈南站化学处理工艺为在分水器出油管线上采取连续投加200kg/d的SH型破乳剂，并保持一次沉降罐90℃的沉降温度，处理后的合格原油外输至河东线。
2、低温破乳剂的应用
低温破乳剂的应用针对陈家庄油田稠油粘度高、破乳温度高，所需能耗大、加剂量大等特点，对破乳机理、破乳剂的结构和类型以及破乳效果进行了研究，通过分析陈南联合站稠油物性及稠油乳状液稳定性的影响因素，结合室内实验及现场破乳工作对稠油采出液低温破乳脱水技术的应用进行研究。
现场试验方案在保持陈南联合站运转正常，且最终原油含水率小于等于1.5%，本实验方案采取逐步改变陈南联合站工艺状况，分两个阶段实施。影响试验的主要因素：原油掺稀比、破乳剂浓度、破乳温度（沉降罐温度）。
1、第一阶段（10月19日-10月21日）：保持现场掺稀比1：1.5（430t稠油：650t稀油），预脱水剂2t/月，破乳温度保持不变，将SH型破乳剂更换为低温破乳剂，加药剂量保持不变（5.4t/月）。
具体实施方案：根据一次沉降罐运行时间12h，二次沉降罐运行时间15h，净化油罐运行时间18h，破乳剂有效作用时间为45h。因此更换破乳剂后两天内，每4个小时对各个沉降罐原油含水量进行检测，检测时间3天，分析破乳剂的破乳效果。
由图表可见，连续运行三天后一次、二次沉降罐的含水率下降一定幅度后保持稳定，净化油罐的含水率没有出现异常波动。开始进行第二阶段。
2、第二阶段（10月23日-10月25日）：保持现场掺稀比1：1.5不变，降低一次沉降罐运转温度到85℃，净化油罐保持80℃，每4个小时对各个沉降罐原油含水量进行检测，检测时间为三天。分析破乳剂的破乳效果。
连续运行三天过程中一次沉降罐的含水率在第一天有上升趋势、二次沉降罐的含水率在第二天开始升高。陈南站及时调整生产，对2#罐实施憋罐措施并进行罐顶加药，同时提高油气缓冲罐的温度，通过一系列措施后含水下降，净化油罐含水保持稳定。考虑到温度对稠油脱水的影响较大，同时考虑到冬季安全生产，温度没有进一步调低。一次、二次沉降罐和净化油罐含水稳定后开始进入第三阶段。
3、第三阶段（10月28日-10月30日）：依然保持现场掺稀比1：1.5不变，继续保持一次沉降罐运转温度到85℃，开始降低破乳剂的加入量。每4个小时对各个沉降罐原油含水量进行检测，检测时间为三天，分析破乳剂破乳效果。
连续运行三天后一次、二次沉降罐的含水有两个节点波动比较大，但是净化油罐的含水率一直保持稳定没有在破乳剂加入量减少的情况下出现含水超标的情况。通过前三个阶段的实验验证，实验效果良好。在实验的基础上对一次、二次沉降罐和净化油罐的含水率继续监测，无异常波动，探索进一步降低破乳剂的投加量。
4、现状阶段：维持一次沉降罐运转温度85℃，11月8日开始降低破乳剂的投加量到170kg/d，每4个小时对各个沉降罐原油含水量进行检测，计算出一次、二次沉降罐和净化油罐每天的平均含水，分析破乳剂破乳效果。
破乳剂的投加量降低到170kg/d后，一次沉降罐、二次沉降罐的含水相对前期有明显上升，净化油罐的含水浮动相对较小，外输含水在计划指标之内。目前还在继续监测过程中。
二、效果分析
1、技术指标完成情况
从技术指标完成情况可以看出，方案实施后，陈南站一次罐沉降温度逐步从90℃降至85℃，外输含水指标基本控制在计划指标之内，原油处理基本正常。
2、效益分析
1）经济评价
在一次罐沉降温度从90℃降至85℃的过程中，加熱炉的出口温度降低，加热相同质量液体所消耗的热量大大降低，根据热量消耗计算公式：
Q炉放=Q吸热=Q油+Q水=cm（t-t0）=cmt
其中：C油=2.1×103J/kg℃ C水=4.2×103J/kg℃
Q—放（吸）热 c--比热容 m---质量
t---温度变化 t0--初温 t--末温
通过公式，可计算出，一次罐沉降温度从90℃降至85℃，共节约热量
Q差=CM（T2-T1）=2.1×103*581*（90-85）=6100500（千卡）
Q差=CM（T2-T1）=4.2×103*868*（90-85）=18228000（千卡）
天然气的低热值B气=8600千卡/方
一次沉降罐温度下降5℃后所节约的天然气Q/B气=（6100500/8600）+（18228000/8600）=2829方
日节气量：2829方。
2）社会效益
节能降耗，低碳排放是清洁生产、保护环境的迫切要求，低温破乳剂的应用对减少热能消耗，提高油田开发效益具有重要现实意义。陈南站一次沉降罐的温度降低之后，整个系统温度都相应的减低，降低了系统的能耗，安全隐患大大减低，职工的工作环境也相应得到一定的改善。
四、下一步设想
随着油田进入高含水的开发后期，油田系统的运行成本也不断提高，因此降低能源消耗及系统的运行成本，提高联合站的整体经济效益，从而达到降低费用，提高集输系统效率的目的，是联合站的当务之急。前期，稠油低温脱水良好的试验基础使我们有信心有计划、按步骤，分次逐步降低沉降温度和加药量，找出生产运行最佳合适点。后期，在能保证安全生产的前提下，我们设想可以进行以下三种节能降耗的措施。
1、加装立式脱气筒
沉降前先脱气，进一步优化节点参数：我站脱水工艺最大问题就是，一次罐气多导致脱水效率低，建议在一次罐之前加装立式脱气筒，同时降低一次罐水位，延长沉降时间，能进一步提升一次脱水效果。短流程改造，实现稠油高效率脱水目标：经过以上两步改造，在二漂含水稳定在外输指标之内时，可以从一次罐直接漂油进4#罐，通过4#罐浮动收油装置外输，预计能回收3℃的原油热能，真正实现稠油低温高效脱水目标。
2、探索掺稀油新方式
目前稀油全部掺到井排，相当将低含水油重新乳化一遍再脱水，可以考虑以下两种掺稀油方式。一种是进行流程改造，一部分稀油掺井排，确保分水器能正常脱水，一部分稀油直接接入分水器出油管线，确保原油储罐能稳定脱水，在生产运行中调节两部分的合理掺混比。第二种方式是将全部稀油直接掺入分水器的上部油层中，需要改造分水器内部结构，利用分水器内部的加热盘管，在进液处附近均匀打上眼，确保稠油稀油掺混均匀。