高效三相分離器在姬塬油田原油脫水中的應用

李 慧，喬光輝，張小龍，周 江，茍利鵬

（1.長慶油田第五采油廠，陜西西安 710200；2.西安長慶科技工程有限責任公司，陜西西安 710018）

高效三相分離器在姬塬油田原油脫水中的應用

李 慧1，喬光輝2，張小龍1，周 江1，茍利鵬1

（1.長慶油田第五采油廠，陜西西安 710200；2.西安長慶科技工程有限責任公司，陜西西安 710018）

根據(jù)姬塬油田原油特性，在原油脫水處理中引進油氣水三相分離技術(shù)，使原油得到初步處理，同時實現(xiàn)伴生氣有效回收。文章介紹了三相分離器的結(jié)構(gòu)、工作原理、現(xiàn)場應用情況。結(jié)果表明，此三相分離器對原油脫水處理具有明顯的效果。

姬塬油田；原油特性；三相分離技術(shù)

0 引言

隨著油田開發(fā)的不斷深入，姬塬油田通過推廣成熟技術(shù)和新技術(shù)研究，形成了一整套適合姬塬油田地面特點的系列技術(shù)，包括優(yōu)化布站技術(shù)、單井計量技術(shù)、伴生氣綜合利用技術(shù)、油氣水三相分離及采出水處理技術(shù)、樹枝狀穩(wěn)流配水技術(shù)等。其中油氣水三相分離技術(shù)的應用不僅有效降低了集輸站點生產(chǎn)過程中的油氣損耗，提高了原油處理效率，而且進一步保證了采出水回注水質(zhì)的達標，對環(huán)境保護和節(jié)能降耗工作起到了重要作用。

本文介紹了高效三相分離器在姬塬油田的應用情況，結(jié)果表明，此技術(shù)的應用能有效降低原油的含水率；通過分析現(xiàn)場應用中存在的問題，提出了合理的應對措施和建議。

1 三相分離器的技術(shù)工藝設(shè)計

1.1 三相分離器工作原理 （見圖1）

圖1 三相分離器

油水混合物進入預分離室，經(jīng)過整流、消泡、聚集等處理后，進入沉降室分離，形成油水層。上部的油層溢流至油室，底部的水層通過導水管進入水室。通過調(diào)節(jié)水室內(nèi)導水管的高度，從而使沉降室內(nèi)形成穩(wěn)定的油水界面。

1.2 三相分離器的適用條件

試驗表明，三相分離器要想達到較好的運行效果，必須滿足下列條件：

（1）采用端點加藥管道破乳技術(shù)。在每條集油干線的端點按比例連續(xù)投加破乳劑，實現(xiàn)管道破乳、三相分離器沉降放水的目標。

（2）從結(jié)構(gòu)和沉降脫水的原理看，來液含水率越高，分離效果越好。

（3）進液溫度必須保持在40℃以上。

2 三相分離器在姬塬油田的現(xiàn)場應用

2.1 流體性質(zhì)分析

（1）原油物性 （見表1）。

表1 原油物性分析

姬塬油田原油密度為0.83～0.86 t/m3，含蠟量為8%～15%，50℃原油黏度為4.0～10.7 mPa·s，原油凝固點15～23℃，初餾點58.5～76.2℃，氣油比為43.2～98.6 m3/t。

（2）地層水物性 （見表2）。

表2 地層水物性

由表2可知，姬塬油田地層水水型主要是CaCl2， 礦化度為 57.52～81.17 g/L。 長 4+5和長1、長2兩套層系同時開發(fā)，不同層系采出水物性差異大、不配伍。

（3）姬塬地區(qū)伴生氣組分見表3。由表3可知，姬塬油田伴生氣組分以C1～C3為主。

表3 伴生氣組分統(tǒng)計

2.2 現(xiàn)場應用

姬塬油田聯(lián)合站最初采用的工藝流程見圖2。

圖2 姬源油田聯(lián)合站原有工藝流程

在運行過程中，為了保證脫水所需的能力，必須保持分離緩沖罐的一定壓力。當壓力降低時，溶解在液相里的氣體就會逸出，不僅損失了油氣資源，也造成了環(huán)境污染，并且存在一定的安全隱患。

2.2.1 現(xiàn)場工藝改進

針對姬塬油田綜合含水率低的特點，為保證系統(tǒng)密閉，原油脫水工藝流程改進為：油氣水混合來液進入三相分離器后，初步進行氣液分離；伴生氣通過一級分離、二級捕霧器后，進入氣處理系統(tǒng)；油水混合物進入分離室，形成油水界面，沉降室內(nèi)上部的油溢流進油室，底部的水通過導水管流入水室，從而達到油水分離的目的。

2.2.2 設(shè)備改進

在流態(tài)模擬的基礎(chǔ)上，對三相分離器結(jié)構(gòu)做了如下改進：

（1）捕霧器由單級改為雙級絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，降低分離器帶液率。

（2）油室入口加裝集油槽，降低油室進液速度。

（3）水室進口加裝污水抑制裝置，防止旋渦的形成，保持沉降室出水區(qū)流態(tài)平穩(wěn)，控制出水含油及攜氣。

2.2.3 破乳劑篩選

對姬一聯(lián)合站所有來油取混合油樣，經(jīng)過破乳脫水試驗，對破乳劑脫水效果進行分析與評價，選擇合適的破乳劑，達到用量少、脫水時間短、脫水率高、脫出水質(zhì)清澈、基本無乳化層的目的。

配制加藥質(zhì)量分數(shù)分別為150×10-6和200×10-6的兩個原油混合樣進行脫水試驗。取油樣50 mL，試驗溫度40℃，原油混合樣含水13%，分別讀取15、30、60、120 min時的出水量，最后計算出不同時間下的脫水率。分別對9種破乳劑進行試驗室評價 （見表4、表5），從而確定出適用于姬塬油田原油脫水的3種破乳劑 （JL-B02，JL-A 和 XL-6）。

根據(jù)高效、經(jīng)濟的原則，在40℃、綜合含水13% （原油混合樣）、加藥質(zhì)量分數(shù)150×10-6的條件下，考慮選擇型號為XL-6的破乳劑，該藥劑脫水率超過90%，符合現(xiàn)場使用要求。

2.2.4 運行參數(shù)的確定

根據(jù)生產(chǎn)參數(shù)、原油物性及破乳劑試驗情況，分離器選用HXS3.015.6-0.6/1型高效油氣水三相分離器，并確定如下運行參數(shù)：

（1）平穩(wěn)進液：上游連續(xù)平穩(wěn)輸油，保證瞬時進液波動在設(shè)計值的±15%之內(nèi)，日處理液量1 680 m3/d，處理氣量3 000 m3/d。

（2）高效破乳：加藥質(zhì)量分數(shù)110×10-6，24 h連續(xù)加藥。

使用格拉斯哥預后評分（Glasgow Outcome Scale，GOS）對患者術(shù)后半年臨床效果進行評定[6]：恢復良好-患者恢復正常生活，GOS評分為5分；中殘-生活能基本自理，GOS評分為4分；重殘-無法獨立生活，GOS評分為3分；植物生存-長期保持植物生存狀態(tài)，GOS評分為2分；死亡-GOS評分為1分。采用美國國立衛(wèi)生院神經(jīng)功能缺損評分（NIH Stroke，NIHSS）評分對患者的神經(jīng)功能進行評定[7]：總分為42分，分數(shù)越高則患者神經(jīng)功能越差。記錄患者術(shù)后腦積水、切口疝、顱內(nèi)感染和癲癇等并發(fā)癥發(fā)生情況。

（3）運行溫度：50～60℃，下限45℃。

表4 原油脫水試驗結(jié)果 （加藥質(zhì)量分數(shù)150×10-6，油樣含水13%）

表5 原油脫水試驗結(jié)果 （加藥質(zhì)量分數(shù)200×10-6，油樣含水13%）

（4） 運行壓力： 0.12～0.25 MPa。

（5）主要技術(shù)指標：分離器出口原油含水率≤0.5%；污水含油≤300 mg/L；出口氣中帶液率≤0.005 g/m3。

2.3 現(xiàn)場應用效果

姬一聯(lián)合站于2004年建成投運， 2006年10月在該站安裝了2臺高效三相分離器。主要用于處理姬一聯(lián)合站全部進液，平均日進液量2 200 m3/d，超過三相分離器的設(shè)計負荷，處理后原油含水率在1%左右，污水含油達500 mg/L，處理效果一般。

通過分析，影響三相分離器分離效果的主要原因有：一是進入聯(lián)合站的單井組來油較多，含水率較高；二是進液量波動幅度大；三是部分上游站點的凈化油進一步增加了處理負荷。

采取的相應措施：第一，上游站點馬家山脫水站和姬二聯(lián)來油含水率均低于0.5%，無需再經(jīng)三相分離器處理，將來油經(jīng)加熱爐一次加熱后直接進入凈化油罐，減小三相分離器運行負荷；第二，將作業(yè)區(qū)單井組和增壓點來油經(jīng)過三相分離器處理，同時保持平穩(wěn)進液。

3 存在問題及建議

3.1 存在問題

（1）進液量不穩(wěn)定且單車卸油影響大。部分站點屬于非連續(xù)性輸油；隨著姬塬油田的滾動開發(fā)，集輸站點均存在單車卸油、液量不平穩(wěn)、且來油含水較高、溫度較低等問題，三相分離器的進液量和進液溫度均無法得到保證。

（2）堵塞問題。在三相分離器底部出現(xiàn)不同程度的積砂，尤其是沉降分離段積砂更為嚴重，造成沉降艙容積變小，導致沉降時間縮短，分離效果變差。2007年馬家山脫水站曾出現(xiàn)三相分離器堵塞，經(jīng)過人工清理后才解決了堵塞問題。

3.2 建議

（1）下游站點與各上游站點加強溝通，確保平穩(wěn)且連續(xù)性輸油。

（2）增加清洗裝置 （不開人孔可進行清洗的裝置），減少波紋板的堵塞。

（3）定期對液位計調(diào)節(jié)機構(gòu)的零部件進行檢修，及時更換已結(jié)垢或腐蝕損壞的閥芯和閥座，保證液位計的正常運行。

4 結(jié)束語

（1）油氣水三相分離技術(shù)的應用解決了密閉集輸流程終端氣相的分離，減少了油氣損耗，降低破乳劑用量，有利于生產(chǎn)管理。

（2）在老油田地面改造中減少占地面積，節(jié)約地面工程投資。

（3）三相分離器在井站來液穩(wěn)定的條件下，可以把來油一次處理為凈化油，縮短了原油處理時間。

（4）該技術(shù)自動化水平高，操作簡單，控制平穩(wěn)，降低了人工的勞動強度，提高了原油處理系統(tǒng)的技術(shù)含量，為聯(lián)合站油氣密閉處理系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ)。

[1]楊守國.濮城油田高效三相分離器沉降脫水技術(shù)的應用[J].油氣田地面工程，2002，21（2）：116-117.

[2]王軍.三相分離器分離油氣水效果分析及對策淺談[J].石油礦場機械，2004，33（增刊）：118-120.

[3]安錦.三相分離器現(xiàn)場試驗及應用評價[J].油氣井測試，2004，13（2）:71-73.

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[5]范廷騫，王建華，李樹青，等.高效三相分離技術(shù)在原油脫水中的應用[J].石油工程建設(shè)，2005，（S1）：85-88.

Application of Efficient Three-phase Separator in Crude Oil Dehydration in Jiyuan Oilfield

LI Hui（PetroChina Changqing Oilfield Fifth Oil Production Plant,Xi’an 710200,China）,QIAO Guang-hui

According to the characteristics of crude oil from Jiyuan Oilfield,an high efficient three-phase separator was used for oil dehydration.Thus the crude oil was separated preliminarily and the associated gas was recycled effectively.This article introduces the structure,working principle and field application of the three-phase separator.The results indicate that the three-phase separator is efficient for crude oil dehydration processing.

Jiyuan Oilfield;crude oil properties;oil dehydration;three-phase separation technique

TE963

B

1001－2206（2011）04－0067－04

李 慧 （1983-），女，寧夏中寧人，助理工程師，2005年畢業(yè)于西安石油大學油氣儲運專業(yè)，現(xiàn)從事石油集輸管理工作。

2010-11-25；

2011-05-27