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摘 要：沉降罐是采油作业区采出液进行热化学沉降的重要设施，它脱水效果的好坏直接影响到后继脱水环节的处理难度。本文描述了采油作业区来液进入一段沉降罐前后含水变化的情况，突出了沉降罐在原油油处理中的重要作用，并以一段沉降罐为研究对象对沉降罐的结构及工作原理进行分析，并对影响沉降罐脱水技术的因素进行研究，尤其是沉降罐内布液管结构、高度及工作状况对沉降罐脱水技术的影响进行分析。
关键字：沉降罐 脱水技术 原油处理
1. 立式沉降罐脱水技术的研究
1.立式沉降罐结构及工作原理分析
图1 立式沉降罐平面图
从图1中可看出立式沉降罐主要部件有：1.罐体；2.进液管；3.进液分配管（布液管）；4.集油槽；5.出油管；6.集水管；7.油水界面平衡管；8.调节水箱；9.出水管；10；排液管；11.平衡管高度调节器；12.箱顶人孔。油罐附件（人孔、透光孔、清扫孔、通气管、盘梯等），图中未画出。
沉降罐工作原理：主要是依靠油水密度差进行油水分离，在沉降罐内，油水进一步发生重力分离，油向上浮升，水向下沉降。油水混合物由入口经中心汇管和辐射状布液管进入沉降罐水洗层内，水洗过程一直持续到沉降罐油水界面处终止。在水洗过程中，一部分含油污水排出，使原油含水量下降，原油向上流动速度减慢，又为小粒径水滴的沉降创造了有利条件，当原油上升到沉降罐上部时，原油含水已大为减少，经过破乳沉降的原油由集油槽原油排出管排出罐外，污水由出水管线排出。
当油水混合物由进液管线经中心汇管和辐射状布液管进入沉降罐水洗层内，油水混合物向上通过水层时，由于水的表面张力比较大，使油中破乳后的粒径较大的水滴、盐类和亲水的固体杂质都进入了水层，这一过程就是水洗过程。
2. 布液管对沉降罐脱水效果的影响
（1） 布液管结构对沉降罐脱水效果的影响
布液管是指沿管的长度方向上，在底部钻有若干小孔的多孔管，在罐中呈辐射状排。大多数布液管，是采用均布等径的圆孔，也有少数采用三级不同直径布置的孔。多根部液管呈辐射状分布，若其上采用均布等径布置的部液孔，会使罐中心的沉降面积小，负荷重，而边缘的沉降面积大，负荷轻，致使沉降罐表面的负荷率严重不均匀，因此沉降罐的脱水除油效果差，若是采用三级不同直径布置的布液孔，孔径是沿罐中心向罐壁方向的开孔逐渐增大，目的是使从孔中流出的油水混合物能沿罐界面均匀分布，使沉降罐各处的表面负荷率基本一致，从而充分利用罐的沉降空间，大大提高沉降罐的脱水和除油效果。
（2）布液管高度对沉降罐脱水效果的影响
布液管的作用是使进入罐中的油水混合物能在罐中均匀分配，充分利用罐的沉降面积以提高脱水效率，而布液管高度与沉降罐油水界面存在紧密联系，根据沉降罐工作原理及沉降罐设计要求，布液管高度要安装在油水界面1～1.5m以下，以保证沉降罐的“水洗”作用。
水洗作用：为了提高油水的分离效果，含水原油应在水层顶面以下一定深度沿进液管进入罐内，即降低了水的沉降高度，又因水比油的粘度小，故水的沉降速度加快，这就是所谓的“水洗”作用。
因此，要分析布液管高度对沉降罐脱水效果的影响，首先得清楚油水界面对沉降罐的影响。
从沉降罐结构可以知道，油水混合物由入口经中心汇管和辐射状布液管进入沉降罐进行沉降分离，在研究该分离过程时，大都引用斯托克斯定律。其公式如下：
式中：
u—水珠沉降速度；
ρ1-ρ2—油水两相密度差；
r —水珠半径；
g -----重力加速度；
η—连续相（稠油）粘度。
从式中可以看出，水滴沉降速度与水滴直径平方成正比，与油水密度差成正比，与外相油粘度成反比，与连续相稠油的粘度成反比。
但是生产实际中，水滴直径、原油粘度、操作温度下水和油的密度都随温度、乳化程度和含水量的变化而变化，直接利用斯托克斯定律确定沉降时间是十分困难的；来液进入沉降罐中心配液管，进入沉降罐底部，配液管上的微小喷淋孔上会喷射出压力较高的液柱，很大程度上搅动沉降罐的底部水层，甚至在水层偏低，控制不合理的工况条件下，会引起油层的波动，水滴并不能在重力作用下顺利沉降。为讨论沉降时间与油水界面之间的关系，我们引用下面公式。
式中，V1m 为1 m高度下容量；
ho为溢流口高度；
hw为水层高度；
V1h为单位时间出油量。
可以看出沉降罐中油水界面控制高度，与原油沉降时间有十分密切的关系，直接影响沉降罐脱水效率。
沉降时间就是油和水在沉降罐内的停留时间，它与脱出水量成正比。沉降時间越长，脱水量越大，脱后原油的含水率越低；但并不意味着可采用大幅度地降低水层的高度来延长沉降时间来提高脱水率，比如克浅处理站一段沉降罐油厚超过6m，则会出现高出水不畅的现象，因此沉降罐脱水需要综合考虑多方面因素，总的来说沉降罐脱水要有一个理想的油水界面才能更好的完成脱水任务。
油水界面过低影响溢流口含水百分数及乳化层高度，水层过低时，沉降罐内由于下部进液压力对油层的搅动与冲击，油水界面处于一片混沌状态，油层原油已经有一定程度的破乳，油水微观状态已经分离，但物质形态还处于无法分离，取出该层段油层剖面样，做油样蒸气含水实验，测试值往往很高，但若静置数十分钟时间，水自然分出，再测其含水基本为净化油水平。若水层偏低情况，长时间油和水物质形态得不到分离，加之破乳剂的作用，会再次形成乳化层。油水界面过低乳化层升高，破乳剂利用率降低，需要建立合理的油水界面保证原油脱水工艺平稳运行。油水界面过低还会影响沉降罐脱出水水质，污水含油率升高，因为在水洗油的过程中，污水外排也在进行中，部分原油来不及上升到油层中去，已随污水排出沉降罐，对外排污水含油率也有一定影响。 油水界面过高对沉降罐脱水将有如下影响，因为翻油槽距离水层过近，罐内油水都是存在过渡带的，这样会引起溢流口含水的超标，通过以上计算可以也看出若是油水界面过高则会导致沉降时间的严重不足，这样也会影响沉降罐的脱水效率，达不到脱水的要求。
（3） 布液管工作状况对沉降罐脱水效果的影响
沉降罐在工作中会发生结垢、杂质、絮凝物等堵塞布液管的现象，造成沉降罐布液不均匀，液体通过布液管时，流速增大，產生剧烈的搅动，破坏油水界面，降低“水洗”作用，降低油水沉降分离效果，此时需清罐，必要时酸洗或更换布液管；当布液管未被堵塞时，含水原油在进罐时流速低且进液平稳，通过布液管时。乳化程度小，从混油段到油面，含水逐渐变小，分离效果好
3. 影响沉降罐脱水效果其它因素的分析
从上面的分析可以知道，沉降罐布液管高度影响油层厚度、沉降时间从而影响沉降罐脱水效果，除了这三个因素外，影响沉降罐脱水效果的因素还有来液成分、化学破乳效果、温度。
（1）来液成分的影响
来液中若含所有老化油、酸洗液、压裂液、高分子聚合物等物质时，易造成原油脱水困难，破乳剂作用发挥不好，影响脱水效果。应及时分析来液成份，采取提高油温、增加沉降时间、增大破乳剂用量、优选破乳剂或采取单独处理等措施；
（2）化学破乳效果的影响
1） 破乳剂加入过早：破乳后游离出的水不能及时排出，在管道中会形成新的乳化液更不易破乳；
2） 破乳剂加入过晚：在脱水过程中，破乳剂不能充分发挥作用，造成药剂浪费；
选择合适的加入点：采用端点加药就是在转油站或来液线上加入破乳剂，使破乳剂与原油在管道中充分混合，达到提前破乳的效果，进到沉降罐后即可减少沉降时间，而破乳剂脱水效果好坏与温度有很多关系，温度的高低影响破乳剂的工作效果，从而温度也影响着沉降罐脱水效果。
4. 结论
（1）及时进行生产调节，控制好一段沉降罐的油层厚度便于提高沉降罐脱水效果
（2）关注采油作业区生产措施动态情况，合理调节好破乳剂的使用量，定时对破乳剂的脱水性进行检验
（3）根据生产实际情况，合理利用好沉降时间提高原油的脱水效果。■
参考文献
[1] 油气集输设计规范与工程技术标准及集输安全规范实用手册 中国科学文化出版社
[2] 杨永军 储罐式原油沉降罐的结构改造 油气田地面工程 第13卷第3期
作者简介：
罗川（1986-），女，汉族，四川南充市人，学士，克拉玛依职业技术学院，助讲，研究方向：油气田开发。
王平（1986-），新疆油田重油开发公司集输联合站。
刘志强（1983-），男，汉族，河南周口市人，学士，克拉玛依职业技术学院，助讲，研究方向：油气田开发。
关键字：沉降罐 脱水技术 原油处理
1. 立式沉降罐脱水技术的研究
1.立式沉降罐结构及工作原理分析
图1 立式沉降罐平面图
从图1中可看出立式沉降罐主要部件有：1.罐体；2.进液管；3.进液分配管（布液管）；4.集油槽；5.出油管；6.集水管；7.油水界面平衡管；8.调节水箱；9.出水管；10；排液管；11.平衡管高度调节器；12.箱顶人孔。油罐附件（人孔、透光孔、清扫孔、通气管、盘梯等），图中未画出。
沉降罐工作原理：主要是依靠油水密度差进行油水分离，在沉降罐内，油水进一步发生重力分离，油向上浮升，水向下沉降。油水混合物由入口经中心汇管和辐射状布液管进入沉降罐水洗层内，水洗过程一直持续到沉降罐油水界面处终止。在水洗过程中，一部分含油污水排出，使原油含水量下降，原油向上流动速度减慢，又为小粒径水滴的沉降创造了有利条件，当原油上升到沉降罐上部时，原油含水已大为减少，经过破乳沉降的原油由集油槽原油排出管排出罐外，污水由出水管线排出。
当油水混合物由进液管线经中心汇管和辐射状布液管进入沉降罐水洗层内，油水混合物向上通过水层时，由于水的表面张力比较大，使油中破乳后的粒径较大的水滴、盐类和亲水的固体杂质都进入了水层，这一过程就是水洗过程。
2. 布液管对沉降罐脱水效果的影响
（1） 布液管结构对沉降罐脱水效果的影响
布液管是指沿管的长度方向上，在底部钻有若干小孔的多孔管，在罐中呈辐射状排。大多数布液管，是采用均布等径的圆孔，也有少数采用三级不同直径布置的孔。多根部液管呈辐射状分布，若其上采用均布等径布置的部液孔，会使罐中心的沉降面积小，负荷重，而边缘的沉降面积大，负荷轻，致使沉降罐表面的负荷率严重不均匀，因此沉降罐的脱水除油效果差，若是采用三级不同直径布置的布液孔，孔径是沿罐中心向罐壁方向的开孔逐渐增大，目的是使从孔中流出的油水混合物能沿罐界面均匀分布，使沉降罐各处的表面负荷率基本一致，从而充分利用罐的沉降空间，大大提高沉降罐的脱水和除油效果。
（2）布液管高度对沉降罐脱水效果的影响
布液管的作用是使进入罐中的油水混合物能在罐中均匀分配，充分利用罐的沉降面积以提高脱水效率，而布液管高度与沉降罐油水界面存在紧密联系，根据沉降罐工作原理及沉降罐设计要求，布液管高度要安装在油水界面1～1.5m以下，以保证沉降罐的“水洗”作用。
水洗作用：为了提高油水的分离效果，含水原油应在水层顶面以下一定深度沿进液管进入罐内，即降低了水的沉降高度，又因水比油的粘度小，故水的沉降速度加快，这就是所谓的“水洗”作用。
因此，要分析布液管高度对沉降罐脱水效果的影响，首先得清楚油水界面对沉降罐的影响。
从沉降罐结构可以知道，油水混合物由入口经中心汇管和辐射状布液管进入沉降罐进行沉降分离，在研究该分离过程时，大都引用斯托克斯定律。其公式如下：
式中：
u—水珠沉降速度；
ρ1-ρ2—油水两相密度差；
r —水珠半径；
g -----重力加速度；
η—连续相（稠油）粘度。
从式中可以看出，水滴沉降速度与水滴直径平方成正比，与油水密度差成正比，与外相油粘度成反比，与连续相稠油的粘度成反比。
但是生产实际中，水滴直径、原油粘度、操作温度下水和油的密度都随温度、乳化程度和含水量的变化而变化，直接利用斯托克斯定律确定沉降时间是十分困难的；来液进入沉降罐中心配液管，进入沉降罐底部，配液管上的微小喷淋孔上会喷射出压力较高的液柱，很大程度上搅动沉降罐的底部水层，甚至在水层偏低，控制不合理的工况条件下，会引起油层的波动，水滴并不能在重力作用下顺利沉降。为讨论沉降时间与油水界面之间的关系，我们引用下面公式。
式中，V1m 为1 m高度下容量；
ho为溢流口高度；
hw为水层高度；
V1h为单位时间出油量。
可以看出沉降罐中油水界面控制高度，与原油沉降时间有十分密切的关系，直接影响沉降罐脱水效率。
沉降时间就是油和水在沉降罐内的停留时间，它与脱出水量成正比。沉降時间越长，脱水量越大，脱后原油的含水率越低；但并不意味着可采用大幅度地降低水层的高度来延长沉降时间来提高脱水率，比如克浅处理站一段沉降罐油厚超过6m，则会出现高出水不畅的现象，因此沉降罐脱水需要综合考虑多方面因素，总的来说沉降罐脱水要有一个理想的油水界面才能更好的完成脱水任务。
油水界面过低影响溢流口含水百分数及乳化层高度，水层过低时，沉降罐内由于下部进液压力对油层的搅动与冲击，油水界面处于一片混沌状态，油层原油已经有一定程度的破乳，油水微观状态已经分离，但物质形态还处于无法分离，取出该层段油层剖面样，做油样蒸气含水实验，测试值往往很高，但若静置数十分钟时间，水自然分出，再测其含水基本为净化油水平。若水层偏低情况，长时间油和水物质形态得不到分离，加之破乳剂的作用，会再次形成乳化层。油水界面过低乳化层升高，破乳剂利用率降低，需要建立合理的油水界面保证原油脱水工艺平稳运行。油水界面过低还会影响沉降罐脱出水水质，污水含油率升高，因为在水洗油的过程中，污水外排也在进行中，部分原油来不及上升到油层中去，已随污水排出沉降罐，对外排污水含油率也有一定影响。 油水界面过高对沉降罐脱水将有如下影响，因为翻油槽距离水层过近，罐内油水都是存在过渡带的，这样会引起溢流口含水的超标，通过以上计算可以也看出若是油水界面过高则会导致沉降时间的严重不足，这样也会影响沉降罐的脱水效率，达不到脱水的要求。
（3） 布液管工作状况对沉降罐脱水效果的影响
沉降罐在工作中会发生结垢、杂质、絮凝物等堵塞布液管的现象，造成沉降罐布液不均匀，液体通过布液管时，流速增大，產生剧烈的搅动，破坏油水界面，降低“水洗”作用，降低油水沉降分离效果，此时需清罐，必要时酸洗或更换布液管；当布液管未被堵塞时，含水原油在进罐时流速低且进液平稳，通过布液管时。乳化程度小，从混油段到油面，含水逐渐变小，分离效果好
3. 影响沉降罐脱水效果其它因素的分析
从上面的分析可以知道，沉降罐布液管高度影响油层厚度、沉降时间从而影响沉降罐脱水效果，除了这三个因素外，影响沉降罐脱水效果的因素还有来液成分、化学破乳效果、温度。
（1）来液成分的影响
来液中若含所有老化油、酸洗液、压裂液、高分子聚合物等物质时，易造成原油脱水困难，破乳剂作用发挥不好，影响脱水效果。应及时分析来液成份，采取提高油温、增加沉降时间、增大破乳剂用量、优选破乳剂或采取单独处理等措施；
（2）化学破乳效果的影响
1） 破乳剂加入过早：破乳后游离出的水不能及时排出，在管道中会形成新的乳化液更不易破乳；
2） 破乳剂加入过晚：在脱水过程中，破乳剂不能充分发挥作用，造成药剂浪费；
选择合适的加入点：采用端点加药就是在转油站或来液线上加入破乳剂，使破乳剂与原油在管道中充分混合，达到提前破乳的效果，进到沉降罐后即可减少沉降时间，而破乳剂脱水效果好坏与温度有很多关系，温度的高低影响破乳剂的工作效果，从而温度也影响着沉降罐脱水效果。
4. 结论
（1）及时进行生产调节，控制好一段沉降罐的油层厚度便于提高沉降罐脱水效果
（2）关注采油作业区生产措施动态情况，合理调节好破乳剂的使用量，定时对破乳剂的脱水性进行检验
（3）根据生产实际情况，合理利用好沉降时间提高原油的脱水效果。■
参考文献
[1] 油气集输设计规范与工程技术标准及集输安全规范实用手册 中国科学文化出版社
[2] 杨永军 储罐式原油沉降罐的结构改造 油气田地面工程 第13卷第3期
作者简介：
罗川（1986-），女，汉族，四川南充市人，学士，克拉玛依职业技术学院，助讲，研究方向：油气田开发。
王平（1986-），新疆油田重油开发公司集输联合站。
刘志强（1983-），男，汉族，河南周口市人，学士，克拉玛依职业技术学院，助讲，研究方向：油气田开发。