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5,3,原油脫水5,3、1,原油脫水方法有熱化學(xué)沉降脫水,電化學(xué)脫水等多種,每種方法都有自己的特點(diǎn)和適用范圍.因此，脫水工藝應(yīng)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(yàn)和經(jīng)濟(jì)對(duì)比確定。試驗(yàn)內(nèi)容包括、1。原油.水物性測(cè)試、測(cè)試原油 水黏度隨溫度的變化關(guān)系。測(cè)試油水相對(duì),質(zhì)量,密度隨溫度的變化關(guān)系、2。乳狀液性質(zhì)測(cè)試，測(cè)試判斷乳狀液類型，測(cè)試乳狀液穩(wěn)定性及受化學(xué)藥劑種類和含量的影響。測(cè)試乳狀液的介電常數(shù)和擊穿場(chǎng)強(qiáng)，3。破乳劑研制。篩選，試驗(yàn)。研制或篩選經(jīng)濟(jì)有效的破乳劑,4，進(jìn)行含水原油的靜置分層試驗(yàn),評(píng)價(jià)破乳劑加入濃度。脫水溫度、沉降時(shí)間對(duì)沉降脫水效果的影響。給出熱化學(xué)沉降脫水可行性報(bào)告.5,進(jìn)行原油電化學(xué)脫水模擬試驗(yàn)，評(píng)價(jià)破乳劑加入濃度。脫水溫度,供電方式.極板布置方式 脫水場(chǎng)強(qiáng)等對(duì)原油脫水效果的影響.給出脫水電流隨時(shí)間變化的關(guān)系、給出原油電化學(xué)脫水可行性報(bào)告,根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)不同的脫水工藝,進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對(duì)比后確定脫水工藝方案 5,3 2、脫除游離水通常用化學(xué)或熱化學(xué)沉降方法 并采用斜板,聚結(jié)材料，管道化學(xué)破乳、沉降等措施提高設(shè)備處理能力，處理乳狀液主要采用熱化學(xué)方法和電化學(xué)方法、原油性質(zhì)較好時(shí)可采用熱化學(xué)方法 高黏原油、乳化特別嚴(yán)重的原油則需采用電化學(xué)方法。我國(guó)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(xué)方法處理乳狀液，大慶油田多年來一直采用熱化學(xué)沉降脫除游離水和電化學(xué)處理乳狀液的兩段脫水工藝。對(duì)這種脫水工藝積累了較多的經(jīng)驗(yàn)。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(shè)、出現(xiàn)了一些低密度 低黏度原油 熱化學(xué)處理乳狀液工藝技術(shù)得到發(fā)展,如東河塘，石西油田已采用兩段熱化學(xué)沉降脫水工藝、采用高效三相分離器或高效壓力沉降罐進(jìn)行熱化學(xué)脫水.在能夠滿足脫水要求時(shí),經(jīng)濟(jì)效益是較好的 采用常壓熱化學(xué)沉降脫水。沉降時(shí)間較長(zhǎng)，一般處理常規(guī)稀油沉降時(shí)間9h，24h。處理稠油一段沉降時(shí)間6h，24h.二段沉降時(shí)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(jìn)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(shí)際和原油物性特點(diǎn)等 通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比確定，5，3，3、原油脫水工藝流程如下 1.整個(gè)化學(xué)沉降脫水包括注入破乳劑.混合 聚結(jié),沉降四個(gè)步驟 這四步又可分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的階段,在液流呈紊流狀態(tài)時(shí),在破乳劑作用下。使乳狀液部分地破壞和水滴聚結(jié)。在靜止或液流明顯地呈層流狀態(tài)時(shí)、使油水分離,這兩個(gè)階段要求液流處于兩個(gè)截然不同的流動(dòng)狀態(tài)、顯然一般沉降罐不能兼有上述兩種作用 經(jīng)過計(jì)算和試驗(yàn) 證明第一階段可在礦場(chǎng)集輸管道內(nèi)完成 第二階段可在油罐內(nèi)進(jìn)行。2。原油脫水可采用污水回?fù)降墓に嚵鞒獭⒓措娒撍髋懦鑫鬯c來油混合進(jìn)沉降罐、通過一些油田的生產(chǎn)實(shí)踐。污水回?fù)接幸韵聨讉€(gè)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.混合后。使進(jìn)沉降罐原油溫度升高 有利于提高化學(xué)沉降效果,沖洗破乳。水珠相遇會(huì)產(chǎn)生碰撞聚結(jié),用大股水摻入含水原油中。會(huì)使原油中大顆粒的水珠并入摻水中實(shí)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?dāng)嚢铔_洗 由于水的黏度遠(yuǎn)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(diǎn)距沉降罐應(yīng)有一定的距離、一般宜大于50m，當(dāng)采用接轉(zhuǎn)站沉降放水時(shí)、將電脫水排出的污水輸?shù)浇愚D(zhuǎn)站回?fù)?是很不合理的,另外.當(dāng)原油含水較高時(shí)。例如70、以上、污水回?fù)降淖饔貌蝗绲秃畷r(shí)顯著.因此。在具體工程設(shè)計(jì)時(shí) 是否采用污水回?fù)健?yīng)結(jié)合原油集輸系統(tǒng)的流程和布局.并經(jīng)過經(jīng)濟(jì)對(duì)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(qiáng).采用熱化學(xué)沉降脫水時(shí)通常需要較長(zhǎng)的沉降時(shí)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(qiáng),微弱的擾動(dòng)都會(huì)影響脫水效果、遼河油田對(duì)于此類原油采用二段熱化學(xué)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?fù)接幸韵聨讉€(gè)作用，1。確保輸往污水處理站的污水含油指標(biāo)穩(wěn)定 靜態(tài)沉降脫水采用泵抽底水工藝，出水口設(shè)在沉降罐的底部.抽底水泵操作時(shí),隨著罐內(nèi)油水界位下降.抽出污水含油量增加 操作不當(dāng)時(shí)甚至?xí)斐沙槌鲈颓闆r發(fā)生 將這部分污水回?fù)?可避免輸往污水處理站的污水含油指標(biāo)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(jìn)沉降罐原油溫度升高,有利于提高化學(xué)沉降效果、3、藥劑回用。采用水溶性破乳劑脫水時(shí)、第二段熱化學(xué)沉降脫出污水中會(huì)溶解較多的破乳劑.污水回?fù)胶筮@些破乳劑將在一段脫水中重復(fù)利用，5.3、5,對(duì)于輕質(zhì)及中質(zhì)原油、為避免油氣揮發(fā) 脫水工藝應(yīng)立足于密閉流程和設(shè)備 進(jìn)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(yīng)選用固定頂油罐，5，3,6,本條是原油脫水工藝參數(shù)應(yīng)符合的一些規(guī)定,3、油水沉降時(shí)間 沉降時(shí)間指沉降罐內(nèi)沉降段的有效容積和單位時(shí)間處理液量的比值。當(dāng)油,水匯管靠近罐頂與罐底時(shí)，可近似為沉降罐全容積和單位時(shí)間處理液量的比值。常壓沉降脫水罐的沉降時(shí)間應(yīng)根據(jù)原油性質(zhì)，乳狀液的乳化程度，含水率 脫水罐的結(jié)構(gòu)等的不同.通過試驗(yàn)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(shè)計(jì)上采用沉降時(shí)間比采用表面負(fù)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(shí)間可以反映沉降罐的效能,當(dāng)采用臥式壓力沉降罐脫水時(shí)，熱化學(xué)脫水沉降時(shí)間一般為10min,30min.電化學(xué)脫水沉降時(shí)間一般為30min.60min，處理聚合物驅(qū)采出原油時(shí) 沉降時(shí)間可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)延長(zhǎng)、電化學(xué)脫水沉降時(shí)間的設(shè)計(jì)見,原油電脫水設(shè)計(jì)規(guī)范、SY T 0045、2008.熱化學(xué)脫水沉降時(shí)間的設(shè)計(jì)主要參照下列資料。1 20世紀(jì)80年代初、河南油田雙河聯(lián)合站的.三合一.設(shè)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(jì)算,沉降時(shí)間僅18min,較長(zhǎng)的沉降時(shí)間是24min.進(jìn)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(shè)計(jì)院不斷改進(jìn)沉降分水罐結(jié)構(gòu)。脫水能力進(jìn)一步提高。有些脫水罐的油水總沉降時(shí)間可以降至10min 2。據(jù)國(guó)外資料，對(duì)一般原油，包括經(jīng)加熱的重黏原油、油水混合液的沉降時(shí)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(shè)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(shí)間僅16min、據(jù)情報(bào)資料、國(guó)外游離水脫除器的沉降時(shí)間為2min.24min.3、按照美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，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(shí)間見表2。表2.三相分離器內(nèi)的液相停留時(shí)間，4，進(jìn)電脫水器的原油含水率，在熱化學(xué)和電化學(xué)兩段脫水的處理流程中。首先需要確定進(jìn)入電脫水器的原油含水指標(biāo)、即一段熱化學(xué)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(fù)荷。還影響到一段沉降設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式和數(shù)量 因此、這一指標(biāo)應(yīng)綜合考慮沉降脫水和電脫水兩個(gè)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(jì)算，原油黏度為30mm2。s時(shí)、大于300μm的水滴5min可以分離出來，100μm。300μm的水滴 分離時(shí)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(shí)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(shí)間迅速增加.原油含水率迅速降低 一段時(shí)間.各種不同密度的原油.油水混合物性質(zhì)不同，時(shí)間長(zhǎng)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(shí)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(shí)間變化關(guān)系。上述計(jì)算和理論分析 已為沉降罐分層取樣資料所證實(shí),將沉降罐分層取樣分析的原油含水率作為縱坐標(biāo)、以沉降時(shí)間為橫坐標(biāo)。作出沉降時(shí)間與沉降效果關(guān)系曲線。多數(shù)曲線具有明顯的折點(diǎn) 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(zhǎng)沉降時(shí)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(gè)百分點(diǎn)、上述分析和實(shí)測(cè)資料說明、當(dāng)采用熱化學(xué)沉降法和電化學(xué)法兩段脫水時(shí),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(xué)法脫除比較經(jīng)濟(jì)，沉降時(shí)間與沉降效果關(guān)系曲線的折點(diǎn)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(dòng)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(diǎn)也有所不同.從大慶油田大罐沉降的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)看.折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)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(shí)踐.在電極結(jié)構(gòu)合理，采用可控硅自動(dòng)調(diào)節(jié)供電電壓.原油含水率在30、以下時(shí).電脫水器均可以平穩(wěn)運(yùn)行、產(chǎn)品質(zhì)量符合要求，5 3 7 臥式壓力脫水設(shè)備包括臥式壓力沉降罐和電脫水器、沉降脫水器單臺(tái)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(dòng)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(shè)備的設(shè)計(jì)處理能力是按試驗(yàn)的最大處理量、并留有適當(dāng)?shù)挠嗟卮_定的.這是考慮到長(zhǎng)期生產(chǎn)中控制參數(shù)和破乳劑質(zhì)量可能發(fā)生波動(dòng) 電脫水器還要考慮保證凈化原油質(zhì)量穩(wěn)定 留有適當(dāng)裕量.在原油生產(chǎn)中、臥式脫水設(shè)備進(jìn)行檢修，除垢,清砂等作業(yè)。一般在3d內(nèi)可以完成 在短時(shí)間內(nèi).采用提高脫水溫度、改善熱化學(xué)沉降脫水效果，加大破乳劑用量。加強(qiáng)操作管理 可以超過設(shè)計(jì)處理能力20，運(yùn)行,脫水質(zhì)量不會(huì)有明顯變化,考慮上述因素,條文中提出，當(dāng)一臺(tái)脫水設(shè)備檢修、其余脫水設(shè)備負(fù)荷不大于設(shè)計(jì)處理能力,額定處理能力、的120,時(shí)?？刹涣碓O(shè)備用,若大于120。時(shí)。可設(shè)一臺(tái)備用 由于原油性質(zhì)的差別和單臺(tái)脫水器處理量的不同、我國(guó)各油田電脫水器的耗電量有很大差別、每臺(tái)脫水器對(duì)脫水站供電負(fù)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(tái)數(shù)時(shí)。應(yīng)考慮到電負(fù)荷的相平衡因素,至于是否要求脫水器臺(tái)數(shù)必須是三的倍數(shù)、可按脫水站供電負(fù)荷相平衡情況確定.5、3，8,本條是添加破乳劑應(yīng)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?cè)诰?，?jì)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(jì)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(xué)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(shí)際困難，條文中對(duì)破乳劑加入地點(diǎn)未作硬性規(guī)定?？砂凑粘浞职l(fā)揮破乳劑性能,又方便管理的原則,結(jié)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(jìn)入脫水容器之前充分混合 根據(jù)油田原油脫水的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn).當(dāng)采用脫水站加藥時(shí)。破乳劑應(yīng)盡量在進(jìn)站閥組處加入、加入點(diǎn)距脫水容器一般不小于50m,并應(yīng)設(shè)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(jì)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(dòng) 浪費(fèi)破乳劑、影響脫水效果.不宜采用，計(jì)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(jì)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(duì)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(shè)計(jì)中.輸往污水處理站的脫后污水含油量指標(biāo)在3000mg、L以下、污水處理站運(yùn)行良好.根據(jù)遼河油田經(jīng)驗(yàn) 對(duì)于普通稠油處理站 油系統(tǒng)出水含油量指標(biāo)控制在1000mg、L較為容易.對(duì)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(biāo)較難控制 如遼河油田冷一聯(lián)合站油系統(tǒng)出水含油達(dá)3000mg。L、特油公司二號(hào)處理站油系統(tǒng)出水含油達(dá)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(gè)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(xì)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(jī)械雜質(zhì)，膠質(zhì)瀝青質(zhì)，細(xì)菌 空氣 循環(huán)剪切等因素的作用下長(zhǎng)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(duì)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(shè)備的有效容積.降低了原油脫水設(shè)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(yùn)行及其脫水效果。給脫水站的運(yùn)行管理帶來了很大的困難,老化原油宜單獨(dú)處理。當(dāng)老化油數(shù)量較少,對(duì)系統(tǒng)影響不大時(shí).可以采用現(xiàn)有的工藝進(jìn)行回?fù)教幚?但是需要密切監(jiān)測(cè)聯(lián)合站的運(yùn)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(yùn)行,當(dāng)老化油數(shù)量較多。對(duì)聯(lián)合站的運(yùn)行產(chǎn)生了較大的影響時(shí)、需要建設(shè)獨(dú)立的老化油處理系統(tǒng)，對(duì)聯(lián)合站老化油進(jìn)行連續(xù)處理