稠油處理站生產(chǎn)工藝優(yōu)化改造研究與應(yīng)用

程思南，高 娜，張 哲

（1.新疆油田公司重油開發(fā)公司，新疆克拉瑪依 834000；2.新疆油田公司采氣一廠，新疆克拉瑪依 834000）

稠油處理站生產(chǎn)工藝優(yōu)化改造研究與應(yīng)用

程思南1，高 娜1，張 哲2

（1.新疆油田公司重油開發(fā)公司，新疆克拉瑪依 834000；2.新疆油田公司采氣一廠，新疆克拉瑪依 834000）

近年來(lái)新疆油田逐漸進(jìn)入石油開采后期，原油含水率越來(lái)越高，稠油處理站原油處理系統(tǒng)已不能滿足開發(fā)后期的生產(chǎn)要求。針對(duì)此種情況，對(duì)原油處理系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改造，包括一段沉降罐擴(kuò)容，加熱工藝優(yōu)化以及其他細(xì)節(jié)上的優(yōu)化改造，效果顯著，達(dá)到了預(yù)期目的。

稠油處理；工藝改造；節(jié)能降耗

0 引言

新疆油田公司重油開發(fā)公司稠油處理站主要是針對(duì)開發(fā)中期的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)配套的，進(jìn)入開發(fā)后期后，采出液的乳化特性、介質(zhì)特性、溫度、含水等都有較大變化，原油集輸方式、設(shè)備結(jié)構(gòu)不能適應(yīng)這一變化的需要。所以公司近幾年不斷地查找處理站生產(chǎn)系統(tǒng)中存在的問題，對(duì)原有的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了合理的優(yōu)化改造。

1 一段沉降罐擴(kuò)容改造

對(duì)于現(xiàn)有的熱化學(xué)沉降脫水工藝來(lái)說(shuō)，沉降分離設(shè)備的效率起著關(guān)鍵作用。沉降罐主要利用水洗和重力沉降分離作用，實(shí)現(xiàn)油水分離。一段沉降罐在整個(gè)處理站的脫水工藝流程中占有重要地位，它可脫除作業(yè)區(qū)來(lái)液中的大部分泥沙、懸浮物、乳化油滴等，其脫水效果和脫水質(zhì)量直接影響著下游的毛油含水率及二段沉降罐的含水率，從而對(duì)最終的交油是否合格起著關(guān)鍵的作用。

1.1 改造前存在的問題

影響沉降罐效率的決定性因素是沉降時(shí)間。隨著超稠油和特超稠油的逐步開發(fā)，來(lái)液量逐年增加，含水率也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)， 這種情況對(duì)沉降罐的沉降時(shí)間提出了更高的要求。處理站原有容積為1 000 m3的一段沉降罐，在日來(lái)液6 000 m3、溫度約50℃的情況下，沉降時(shí)間不足5 h，加入一段沉降罐的破乳劑不能充分利用，致使毛油含水偏高；從污水處理角度考慮，一段沉降罐內(nèi)污水沉降分離空間狹小，使得污水沉降分離時(shí)間短，造成一段沉降罐污水含油較高，給后端處理帶來(lái)很大難度。

1.2 一段沉降罐改造后效果分析

2009年處理站投用3 000 m3一段沉降罐，改造后的3 000 m3一段沉降罐脫水時(shí)間為22 h（雙罐運(yùn)行），單罐運(yùn)行脫水時(shí)間為11 h。沉降時(shí)間的大幅度增加，對(duì)脫水效率起著積極的作用。圖1、2為改造前后毛油含水率對(duì)比和污水含油對(duì)比。

從圖1可以看出，一段沉降罐擴(kuò)容改造之前的原油脫水系統(tǒng)一直處于持續(xù)波動(dòng)狀態(tài)，表現(xiàn)為毛油含水在30%~50%波動(dòng)，一段沉降罐擴(kuò)容改造之后，毛油含水率明顯降低，含水率降低到10%以下。從圖2可看出，高出水管道和泵出口的污水含油大幅度減小，極大減輕了下游脫水工藝負(fù)擔(dān)。

由于處理站采用兩段熱化學(xué)沉降脫水工藝，加藥量和加藥濃度也受到來(lái)液影響，如表1所示。

表1 改造前后正反相破乳劑加入情況對(duì)比

由表1可明顯看出，3 000 m3一段沉降罐投用后，由于沉降時(shí)間的增加，正反相破乳劑的添加量大幅度減少，使稠油處理站生產(chǎn)運(yùn)行成本大大降低。

2 加熱工藝優(yōu)化

2.1 原有加熱工藝存在的問題

處理站原有的加熱工藝采用的是多組插管式摻熱器，它是一種將高壓節(jié)流后的高溫飽和蒸汽通過蒸汽噴頭直接注入原油的加熱裝置，包括油管道、蒸汽管道和彎型噴頭，高溫蒸汽經(jīng)歷由氣態(tài)變?yōu)檩^低溫度下液態(tài)的相變過程，釋放出大量的熱量，對(duì)原油進(jìn)行加熱和摻水以達(dá)到升溫和降黏的目的。由于總來(lái)液含水率偏高，加熱所需熱量大，蒸汽資源浪費(fèi)嚴(yán)重。圖3為原有摻熱器的簡(jiǎn)略流程。

原有加熱工藝在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中存在以下問題：（1）直接摻蒸汽傳熱效率低，加熱效果差。（2）摻蒸汽管道劇烈振動(dòng)，安全系數(shù)不夠。（3）兩段加熱工藝，能耗較大，生產(chǎn)運(yùn)行成本較高。

（4）管道繁多，流程復(fù)雜。

2.2 加熱工藝改造后效果分析

2008年5月處理站停用了原加熱蒸汽管道，投用3臺(tái)自動(dòng)相變摻熱器。該裝置采用蒸汽摻熱、閉環(huán)負(fù)反饋、機(jī)械防振等加熱和控制技術(shù)，與傳統(tǒng)換熱器相比，具有功率大、傳熱效率高、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)?？梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)控制或手動(dòng)操作，且安裝、維護(hù)方便，易于管理，運(yùn)行費(fèi)用低。改造前后運(yùn)行參數(shù)對(duì)比見表2。

表2 改造前后摻熱器運(yùn)行參數(shù)對(duì)比

從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，處理站加熱工藝改造后，在達(dá)到交油要求條件下，蒸汽壓力由原來(lái)的0.48 MPa降低到0.20 MPa，這表明改造后的加熱工藝大大增強(qiáng)了原油升溫過程中的安全系數(shù)，且只需一次加熱即可達(dá)到所需溫度，說(shuō)明改造后的加熱工藝的加熱效率大幅度增加，加熱效果明顯提高。

按目前的生產(chǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算，處理站平均日來(lái)液Q總為6 000 m3左右，每天需加熱毛油約450 t，總來(lái)液含水率93%，毛油含水率按10%考慮，則經(jīng)計(jì)算可知，處理站加熱工藝改造后，日生產(chǎn)所需要蒸汽量從原來(lái)的4 491 kg/h降低到629.25 kg/h，達(dá)到了節(jié)能降耗的要求。

3 處理站其他工藝細(xì)節(jié)優(yōu)化改造

3.1 加藥點(diǎn)改造

為了更加充分利用破乳劑對(duì)油水混合物的破乳作用和提高加藥流程的應(yīng)變能力，處理站對(duì)正相二段加藥點(diǎn)和反相加藥點(diǎn)進(jìn)行了改造，即在毛油儲(chǔ)罐進(jìn)口管道上增設(shè)一個(gè)加藥點(diǎn)，而原有的轉(zhuǎn)油泵出口加藥點(diǎn)可以更換使用，使加藥方式更為靈活，將原來(lái)的污水罐進(jìn)口加藥點(diǎn)移到一段沉降罐高出水管道位置，這樣增大了反相破乳劑與含油污水的混合時(shí)間，使破乳效率有了一定的提高。

3.2 回?fù)剿艿赖母脑?/h3>

自3 000 m3一段沉降罐投用后，原來(lái)的回?fù)剿到y(tǒng)也經(jīng)過改造，即將二段脫出污水自壓到污水罐流程改造為將二段脫出污水自壓到回?fù)焦拗?，利用回?fù)奖么蛉胍欢蝸?lái)液線，這樣可重復(fù)利用回?fù)剿械臒崃亢推迫閯纳屏嗣撍Ч懊撍|(zhì)量。

3.3 轉(zhuǎn)油泵的改進(jìn)

稠油處理站早期選用中開式離心式油泵，該泵對(duì)輸送介質(zhì)的要求較高。由于原油進(jìn)大罐后出現(xiàn)油水分層，造成中開式離心式油泵氣蝕嚴(yán)重，頻繁損壞，設(shè)備維修工作量大，費(fèi)用高，且機(jī)泵效率低，輸送單耗偏高。因而處理站先后對(duì)兩臺(tái)轉(zhuǎn)油泵進(jìn)行了更新，由原來(lái)的100KY100-200CTJ中開式離心式油泵改為TLB-50（m3/h）/1.0（MPa）稠油泵，降低了揚(yáng)程，增大了排量，使輸油泵和工藝管道達(dá)到了最佳配合，泵的效率由62%增加到70%。

4 結(jié)束語(yǔ)

原油處理站經(jīng)過一段沉降罐的擴(kuò)容、原油加熱工藝以及有關(guān)細(xì)節(jié)的改造，使生產(chǎn)工藝得到優(yōu)化，簡(jiǎn)化了工藝流程操作,提高了脫水效率與脫水質(zhì)量，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且降低了原油處理站的運(yùn)行成本，達(dá)到了預(yù)期的目的，滿足了節(jié)能降耗的要求。

[1]楊世銘．傳熱學(xué)（第二版）[M]．北京：高等教育出版社，2002.

[2]許文．換熱器選型與制造工藝[M]．北京：北方工業(yè)出版社，2006.

[3]敬加強(qiáng)．儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備（第一版）[M]．成都：西南石油大學(xué)出版社，2002.）

Research and Application of Production Process Optimization and Upgrading at Heavy Oil Processing Station

CHENG Si-nan（Xinjiang Oilfield Heavy Oil Development Company,Kelamayi 834000,China）,GAO Na,ZHANG Zhe

In recent years,Xinjiang Oilfield has gradually gone into the later stage of production.With the water/oil ratio increasing more and more,the crude oil processing system at Heavy Oil Processing Station does no more satisfy the production requirements.Therefore the optimization and upgrading of the crude oil processing system are carried out,which include increasing capacity of primary sediment tank,heating process optimization and other detail optimization and upgrading.The results are remarkable and reach the expected goal.

heavy oil processing;process upgrading;energy saving and consumption reducing

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.01.022

程思南 （1986-），男，新疆克拉瑪依人,助理工程師,2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè),現(xiàn)從事稠油處理集輸方面的工作。

2011-04-14；

2011-11-23