稠油脫水工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

王建波

摘要：從油田開發(fā)到中后期，原油的粘度增加，所產(chǎn)出油中的水含量上升，進(jìn)入聯(lián)合站的流體量會(huì)增加，導(dǎo)致地面工藝設(shè)施超負(fù)載，油水處理效果不足，不符合標(biāo)準(zhǔn)。本文對稠油脫水工藝技術(shù)進(jìn)行研究，對進(jìn)料原油進(jìn)行了初步脫水，一段熱化學(xué)脫水和兩段電脫水工藝，此方法在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：稠油;脫水工藝;技術(shù);應(yīng)用

引言

根據(jù)密度的不同，將原油分為稠油和稀油，其中，稠油的粘度高，瀝青質(zhì)含量高，難以脫水。作為重要的工業(yè)原料，稠油脫水工藝的改進(jìn)和創(chuàng)新一直是工業(yè)研究的重點(diǎn)。目前，國內(nèi)的原油脫水形成了較為完整系統(tǒng)的工藝體系，如常用的熱沉淀、離心分離法和化學(xué)脫水法等。不同方法的使用條件、脫水效果和不同方法的技術(shù)應(yīng)用成本也各不相同。本文提出了一種稠油脫水技術(shù)是基于管道破乳的，在實(shí)際應(yīng)用中已顯示出優(yōu)異的脫水效果和經(jīng)濟(jì)效益，具有很強(qiáng)的推廣價(jià)值。

1稠油脫水工藝原理

1.1工藝介紹

將產(chǎn)生的液體放入聯(lián)合站后，通過管道預(yù)處理技術(shù)將其部分游離水去除，殘留水質(zhì)的去除效果優(yōu)于沉淀池，脫除較低含水原油按照原始的脫水工藝過程進(jìn)行了徹底處理，達(dá)到減少熱負(fù)荷和化學(xué)消耗的目的。在預(yù)脫水之后，原油進(jìn)入熱化學(xué)脫水段，原油的含水量小于10%，通過采用高頻電脫水技術(shù)，達(dá)到了原油脫水的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能和原油脫水指標(biāo)達(dá)標(biāo)，而無需添加化學(xué)藥品或加熱。

1.2設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

研究表明，同一裝置的分離效果既與封裝的聚結(jié)有關(guān)，還與裝置內(nèi)的流動(dòng)特性有關(guān)。良好的流動(dòng)特性使流體的停留時(shí)間增加，否則，停留時(shí)間短。根據(jù)以下多相流體動(dòng)力學(xué)和流體相似性理論，使用諸如粒子圖像測速（IPV）和動(dòng)態(tài)液滴粒度分析等技術(shù)進(jìn)行停留時(shí)間分布、分離特性試驗(yàn)和液滴動(dòng)力學(xué)分析，優(yōu)化了每個(gè)功能的各個(gè)組成部分，最后根據(jù)各組分的不同功能將油氣水分離設(shè)備分為四個(gè)主要部分為人口、布液、聚結(jié)和液體收集。研究結(jié)果表明，優(yōu)化后的設(shè)備的流場特性接近于塞流，繼而形成穩(wěn)定的流場，為油水分離提供了良好的內(nèi)部環(huán)境。

1.3工藝條件的確定

在實(shí)驗(yàn)室測試研究中，熱化學(xué)沉淀脫水、稀釋劑脫水、電脫水和其他過程用于超稠油脫水測試。測試結(jié)果表明，正常的電脫水法不適合用于超稠油的脫水，而是使用稀釋劑（柴油，稀原油），雖然能獲得好的脫水效果，但考慮有限的稀釋劑資源，且由于脫水可以滿足超稠油脫水的需求，因此決定使用熱化學(xué)沉淀脫水技術(shù)并在現(xiàn)場實(shí)施。

1.4高頻電脫水工藝原理

電分離使用電場使液滴極化，從而導(dǎo)致相鄰的液滴碰撞并脫水。電介質(zhì)具有固有的伏秒斷裂特性，不同的乳液具有不同的臨界擊穿場強(qiáng)，短路形成和消失時(shí)間，高頻電水化技術(shù)可調(diào)節(jié)高壓電場的占空比（脈沖時(shí)間）和頻率以使電場產(chǎn)生脈沖。輸出時(shí)間短于原油乳液在電極之間形成短路以對含水原油進(jìn)行單次處理所需的時(shí)間。另外，乳液具有固有的振動(dòng)共振頻率，當(dāng)施加的電場的頻率接近液滴界面膜的共振頻率時(shí)，破乳劑的聚結(jié)效率最高。高頻電聚結(jié)脫水在材料表面使用高頻電場空間聚結(jié)和物理聚結(jié)，電場和流場相結(jié)合，形成了一個(gè)耦合效應(yīng)，使水和油的分離效率提高了幾倍[1]。

2高效稠油脫水技術(shù)的應(yīng)用

2.1管道破乳技術(shù)

管道破乳是高效稠油脫水技術(shù)的重要形式，該操作方法是在井口處放置高效的破乳劑，經(jīng)由原油在管道中的流動(dòng)以及與管道的碰撞，高效的破乳劑與油水完美混合，達(dá)到破乳的目的。甚至在原油破乳后，它仍繼續(xù)沿管道流動(dòng)，并且在油和水分離后，由于水密度更大，它總是沉入管道下方。接近終點(diǎn)時(shí)，在管道的末端安裝了一個(gè)分離裝置，以分離管道底部的水，并發(fā)揮稠油的脫水作用。除了能夠?qū)崿F(xiàn)油水分離外，管道中油水分離后的水的存在還降低了運(yùn)輸過程中的阻力，提高了重=稠油運(yùn)輸?shù)男屎徒档湍芰繐p失[2]。

2.2脫水效果分析

該石油礦山有六個(gè)煉油廠，2014年4月，對稠油脫水工藝進(jìn)行了改進(jìn)，并用了管道破乳劑對稠油進(jìn)行脫水。經(jīng)過長期觀察，效果如下：（1）這是過去礦山中使用的一種脫水工藝，脫水效果不穩(wěn)定所以重油含水率忽高忽低。應(yīng)用管道破乳技術(shù)后，稠油的含水率始終控制在2%以內(nèi)，這不僅顯著提高了脫水效果，還提高了穩(wěn)定性。（2）我們創(chuàng)新地采用了在工作站內(nèi)外同時(shí)添加藥物的方法，但是所使用的高效破乳劑的總量沒有變化，在相同的成本下，稠油的脫水時(shí)間將延長，分離器的排量將從每天50立方米增加到80立方米，從而提高了脫水效果。

2.3活性水強(qiáng)化水洗破乳

油和水的混合物穿過整個(gè)容器，進(jìn)入分離器底部的水層，由于水表面張力大，將原油中的游離水、破乳侯粒徑大的水滴、親水性固體雜質(zhì)摻入水層中，此過程叫水洗。過去，在沉降罐中分離沉淀池中的自由水是水洗在原油脫水中的主要應(yīng)用。引入清洗工藝后，我們對HNS型分離器進(jìn)行了現(xiàn)場檢測，明顯提高了設(shè)備分離效果。在此分析中，我們認(rèn)為用水洗滌不僅能快速分離出游離水，而且還可以分離出原油中的大部分水。同時(shí)，它也可以通過洗衣房中油水混合物的碰撞、摩擦、滴落和攪拌而起到二次破乳作用。目前，關(guān)于破乳機(jī)理的研究仍處于起步階段，等待進(jìn)一步研究[3]。

3稠油破乳劑的選用

3.1高效稠油破乳劑

首先，進(jìn)行原油的油水分離和水分含量分析。在某些條件下，重油的性質(zhì)和外部因素使分離油和水變得困難。分析原油中的水分可以幫助分析和確定原油的乳化水。結(jié)合以往的破乳劑測試結(jié)果，選擇高分子量、兩性偏油性、表面活性強(qiáng)、潤濕性、聚結(jié)能力強(qiáng)、絮凝能力強(qiáng)，同時(shí)適用低溫度、低費(fèi)用、低腐蝕和通用性好的破乳性。就組成而言，除油水分離的活性成分外，高效重油破乳劑還添加了不同種類的非離子表面活性劑。對于實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用，只需少量的這種稠油破乳劑即可實(shí)現(xiàn)理想的破乳和脫水效果。而且，分離出的水相對純凈，并且油含量低[4]。

3.2化學(xué)破乳劑

簡而言之，在化學(xué)破乳中，將化學(xué)破乳劑添加到含水的原油中以降低表面張力并破壞乳化狀態(tài)。破乳后，水滴聚結(jié)并分離。使用化學(xué)破乳劑的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：首先，化學(xué)破乳劑添加適量的活性物質(zhì)，這在進(jìn)行油水分離過程時(shí)會(huì)加快反應(yīng)速度。另外，化學(xué)破乳劑不僅可以破壞原始稠油穩(wěn)定的水油界面，而且可以形成新的界面膜。其次，化學(xué)破乳劑具有高度的溶解性，并具有一定的吸附能力。這樣可以固定稠油游離水，并在分離階段將游離水除去，從而使剩余的稠油幾乎不含水。但是，化學(xué)破乳劑也有實(shí)際的缺點(diǎn)。例如，在分離階段，分離出的產(chǎn)物除化學(xué)破乳劑和水外還含有一定量的稠油，無形中形成資源浪費(fèi)[5]。

結(jié)束語

近年來，所有領(lǐng)域?qū)κ偷男枨蠖荚谠黾樱碛偷拿撍侵苽涔I(yè)油的步驟之一，此后其脫水效果也對油的質(zhì)量有很大影響。當(dāng)前使用的各種原油脫水方法中，幾乎沒有合適的用于稠油脫水的技術(shù)方法。由于其低效率和高成本限制，因此能夠滿足重油脫水要求的幾種方法尚未在實(shí)際應(yīng)用中被廣泛采用。通過實(shí)際應(yīng)用，已證明本文檔中提出的高效管道破乳技術(shù)具有極好的應(yīng)用價(jià)值。無論是在脫水效果還是在經(jīng)濟(jì)效益上，都比以前的稠油脫水技術(shù)有明顯的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]王永勝，張德勝.稠油脫水裝置智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2020（03）：77-79+83.

[2]解金良.稠油脫水工藝技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石化技術(shù)，2019，26（12）：195-196.

[3]王文.論高效稠油脫水工藝技術(shù)研究及應(yīng)用[J].清洗世界，2019，35（09）：57-58.

[4]盧洪源.遼河稠油火驅(qū)開發(fā)地面工藝關(guān)鍵技術(shù)[J].天然氣與石油，2019，37（04）：27-31.

[5]解金良.稠油采出液管式預(yù)脫水工藝技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石化技術(shù)，2019，26（07）：41-42.