稠油脫水中摻稀比的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)*

稠油脫水中摻稀比的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)*

郭長(zhǎng)會(huì)1；2何利民1辛迎春2

1中國(guó)石油大學(xué)（華東）；2中國(guó)石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司

摻稀油降黏脫水是提高稠油脫水效率、降低脫水能耗的重要方法。為了進(jìn)行摻稀比的優(yōu)化，采用實(shí)驗(yàn)分析的方法，對(duì)稠油脫水中摻稀油的比例與脫水效果之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：混合原油含水降低，稠油的當(dāng)量含水不一定降低；存在稠油當(dāng)量含水最優(yōu)摻稀比。摻稀油工藝參數(shù)優(yōu)化時(shí)，應(yīng)以稠油當(dāng)量含水作為優(yōu)化指標(biāo)。

稠油；稀油；脫水；沉降；摻稀

目前稠油開(kāi)采越來(lái)越受到重視。重質(zhì)稠油采用熱化學(xué)沉降脫水工藝時(shí)，存在溫度高、沉降時(shí)間長(zhǎng)、原油剩余含水量高等問(wèn)題。摻稀油降黏脫水是提高稠油脫水效率、降低脫水能耗的重要方法。這一方法的優(yōu)越性為大量的工程應(yīng)用所證實(shí)[1-8]。

但是，大多數(shù)研究和應(yīng)用僅限于摻稀有利于脫水，沒(méi)有對(duì)摻稀油工藝參數(shù)的優(yōu)化方法進(jìn)行研究。邢富林指出，摻稀量大，液量增加，對(duì)脫水效果的改善作用不大。付大強(qiáng)提出，摻稀油量增加，混合液脫水時(shí)間縮短，并且對(duì)最優(yōu)的摻稀比進(jìn)行了估算。

為了進(jìn)行摻稀比的優(yōu)化，采用實(shí)驗(yàn)分析的方法，對(duì)稠油脫水中摻稀油的比例與脫水效果之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，提出了最優(yōu)摻稀比的分析評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)。

1 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)儀器。恒溫水浴、100mL具塞比色管、旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)。

（2）實(shí)驗(yàn)方法。執(zhí)行SY/T5281—2000標(biāo)準(zhǔn)。采用室內(nèi)瓶試進(jìn)行評(píng)價(jià)，取100mL新鮮原油倒入100mL具塞比色管中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的破乳劑，在實(shí)驗(yàn)溫度下恒溫15min后，左右手各搖100次，置于恒溫水浴中，恒溫靜置，記錄不同時(shí)間出水量，觀察油水界面、脫出水色和黏壁狀況。

（3）原油性質(zhì)。以勝利油田坨826和坨82混合后的重質(zhì)稠油和坨一稀油為研究對(duì)象，稠油密度為0.972g/cm3（20℃），黏度為4136mPa·s（80℃）；稀油密度為0.918g/cm3（20℃），黏度為46.36mPa·s（80℃）。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在80℃和破乳劑加藥量為200mg/L（按純油量計(jì)）的條件下，對(duì)不同摻稀比條件下的原油進(jìn)行沉降脫水模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 摻稀沉降實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著摻稀比的增加，脫水效果改善，混合原油的含水降低。

但是圖1中的沉降時(shí)間沒(méi)有考慮設(shè)備容積條件。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)備的容積一定，摻稀油增加，總液量增加，停留時(shí)間減少。因此在進(jìn)行不同摻稀比效果的優(yōu)化時(shí)，應(yīng)對(duì)實(shí)際沉降時(shí)間下的脫水效果進(jìn)行比較。

實(shí)際沉降時(shí)間隨摻稀比的不同而不同，因此以某一摻稀比時(shí)的沉降時(shí)間作為參照點(diǎn)，計(jì)算其他摻稀比時(shí)對(duì)應(yīng)的沉降時(shí)間。對(duì)于圖1，當(dāng)含水為30%、摻稀比為0.8的來(lái)液的停留時(shí)間分別為20、25和30h時(shí)，通過(guò)計(jì)算可以獲得這三個(gè)時(shí)間點(diǎn)上各摻稀比條件所對(duì)應(yīng)的停留時(shí)間，如表1所示。

表1 不同摻稀比的停留時(shí)間

對(duì)于圖1所示沉降曲線(xiàn)，按照不同摻稀比時(shí)的停留時(shí)間，得到三個(gè)時(shí)間點(diǎn)上不同摻稀比條件下的混合原油含水情況，如圖2所示。從圖2可以看出，三個(gè)沉降時(shí)間點(diǎn)上，隨著摻稀比的增加，處理后混合原油的含水降低，但是摻稀比較高時(shí)，混合原油含水降低的幅度較??；并且隨著沉降時(shí)間的延長(zhǎng)，含水隨摻稀比降低的幅度逐漸減小。

圖2 在容積一定條件下不同摻稀比混合原油含水

當(dāng)摻稀原油含水低于混合原油脫水后的含水時(shí)，稀油對(duì)混合原油含水具有稀釋作用，混合后原油的含水降低。稀釋作用降低含水可以在輸送中進(jìn)行，在脫水階段則會(huì)增加熱能和動(dòng)能的消耗。因此，有意義的摻稀脫水效果應(yīng)該是除去稀釋作用以后的效果。

稀油含水按照摻稀脫水前后不變考慮，將摻稀脫水后的混合原油含水，按照稠油和摻稀原油的比例，折算到稠油和稀油當(dāng)中，則可以計(jì)算出稠油含水，將該含水作為稠油當(dāng)量含水

式中ηh為摻稀處理中稠油當(dāng)量含水（%）；ηt為摻稀油處理后混合原油含水（%）；ηl為摻稀原油含水（%）；α為摻稀比（稀油∶稠油），無(wú)量綱。

稠油當(dāng)量含水為摻稀原油稀釋作用之外，稠油含水情況，可以反映摻稀脫水過(guò)程中稠油含水量的變化。

摻稀原油含水為0.5%，按照式（1）可以得到稠油的當(dāng)量含水曲線(xiàn)，如圖3所示。由稠油當(dāng)量含水與摻稀比的關(guān)系曲線(xiàn)可以看出，最優(yōu)的摻稀比為1.0左右，在最優(yōu)摻稀比之內(nèi)，隨著摻稀比的增加稠油當(dāng)量含水降低；超過(guò)最優(yōu)值后，摻稀比增加稠油的當(dāng)量含水也會(huì)增加。

圖3 稠油當(dāng)量含水與摻稀比的關(guān)系

這一最優(yōu)摻稀比說(shuō)明，即便混合原油含水降低，稠油的當(dāng)量含水也不一定降低。如果混合原油含水降低的幅度小于稀釋效果產(chǎn)生的降低含水的作用，那么混合原油所攜帶水量反而增加，并且表現(xiàn)為混合原油含水降低，而稠油當(dāng)量含水增加。稠油脫水的摻稀量并非越多越好，而且不能用混合原油含水衡量摻稀脫水的效果，如果達(dá)到最優(yōu)摻稀比之后脫水效果仍然達(dá)不到要求的指標(biāo)，則只能夠采用增加藥劑量、提高脫水溫度、延長(zhǎng)停留時(shí)間等方法來(lái)降低原油含水。

3 結(jié)論

（1）從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，摻稀原油可以有效地降低稠油脫水難度，提高稠油脫水效果。

（2）分析表明，混合原油含水降低，稠油的當(dāng)量含水不一定降低；存在稠油當(dāng)量含水最優(yōu)摻稀比。在最優(yōu)摻稀比之內(nèi)，混合原油含水隨摻稀比的增加而降低；超過(guò)最優(yōu)摻稀比，混合原油含水隨摻稀比增加而增加。

（3）在摻稀油脫水工藝的優(yōu)化中，應(yīng)以稠油當(dāng)量含水作為優(yōu)化指標(biāo)。

[1]王順華．勝利油田超稠油脫水工藝技術(shù)[J]．油氣田地面工程．2012，31（11）：27-28.

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（0546）8786111、changhuiguo@163.com

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.015

郭長(zhǎng)會(huì)：1996年獲西安石油大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位，現(xiàn)為中國(guó)石油大學(xué)（華東）儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院博士研究生，中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司油田地面工藝技術(shù)專(zhuān)家、高級(jí)工程師，主要從事油氣集輸與處理方面的科研工作。

基金論文：國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目任務(wù)“高溫高鹽油田化學(xué)驅(qū)提高采收率技術(shù)”（2011ZX05011—004）。