陶瓷填料在江漢油田的應(yīng)用

楊尚偉，劉 玉

（1.中海石油有限公司深圳分公司，廣州 518067；2.中國(guó)石化江漢油田分公司江漢采油廠，湖北 潛江433123）

1 現(xiàn)狀

江漢油田地處長(zhǎng)江中游的江漢平原，油田污水含鹽量高，有的區(qū)塊還含硫。隨著油田進(jìn)一步開(kāi)采，油井采出液含水上升，綜合含水高達(dá)87% 左右，含油污水性質(zhì)復(fù)雜，污水礦化度高達(dá) （20～30）×104mg／l，氯離子含量高達(dá) （10～17）×104mg／l，油田未經(jīng)處理的污水pH值在5.0～6.0之間，污水對(duì)鋼鐵平均腐蝕速率為（0.25～0.6）mm／a，點(diǎn)蝕速率為 （3.0～5.0）mm／a，最高達(dá) （7.2～8）mm／a，腐蝕性強(qiáng)。

1992年4月，江漢油區(qū)對(duì)原油脫水工藝進(jìn)行了改進(jìn)，淘汰了油田開(kāi)發(fā)初期建成的陶粒脫水、閃蒸罐低壓分氣、一段電脫、二段電脫的脫水工藝流程，研究并推廣應(yīng)用了處理液量大、脫水效率高的油氣水三相分離器以及在三相沉降室安裝不銹鋼高效脫水波紋填料，筒化了工藝，實(shí)現(xiàn)油氣水一次分離脫水，降低了成本。2013年，江漢原油脫水共安裝了28臺(tái)高效脫水三相分離器，脫水填料采用12.5型不銹鋼壓延波紋填料（1Ci18Ni9Ti），價(jià)格較高，由于江漢原油礦化度及氯離子含量較高，填料不耐酸、堿、鹽腐蝕，長(zhǎng)期浸泡在鹽水中，填料投用后不到兩年就腐蝕，失去脫水效果，給原油處理及生產(chǎn)管理帶來(lái)很大困難，直接影響了油田的正常生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益，為此，提出對(duì)陶瓷填料的試驗(yàn)研究，以非金屬填料代替金屬填料解決腐蝕問(wèn)題，延長(zhǎng)填料的使用壽命，節(jié)約成本。

2 PAC輕質(zhì)強(qiáng)化陶瓷填料

2.1 陶瓷填料結(jié)構(gòu)組成及技術(shù)參數(shù)

高硅瓷質(zhì)PAC型強(qiáng)化釉面波紋填料（250Y）由SiO2、AI2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O等材料經(jīng)高溫?zé)贫桑ㄒ?jiàn)圖1，表1、2）。

圖1 陶瓷填料的結(jié)構(gòu)示意圖

表1 陶瓷填料的主要化學(xué)成分表

表2 PAC輕質(zhì)強(qiáng)化陶瓷孔波紋填料（250Y）有關(guān)技術(shù)參數(shù)

2.2 原理

在三相分離器的適當(dāng)位置設(shè)置聚集陶瓷波紋填料，使分散的油相和水相聚集。該聚集裝置由4層陶瓷波紋填料組合而成，相鄰的兩組波紋板傾角的排列方式相反，使液流沿折線(xiàn)流過(guò)波紋板，分散的油水在波紋板表面聚集，以加速油水的分離，同時(shí)該裝置對(duì)氣體有較高的捕捉能力，處理預(yù)脫裝置的余氣。由于該裝置對(duì)油、氣、水都有良好的聚集作用，油氣水三相流經(jīng)該填料后，可以受到良好的分離作用。波紋填料設(shè)置在設(shè)備的截面上，為排出液體中的固體雜物，距設(shè)備400mm范圍內(nèi)不設(shè)波紋填料。

陶瓷表面可形成極薄的液膜。液膜的湍動(dòng)及氣流的傾斜曲折通道能促進(jìn)氣流但又不阻擋氣流流動(dòng)，使填料效率能與金屬波紋填料相匹敵，其耐腐蝕、耐高溫是金屬填料無(wú)法匹敵的。填料表面結(jié)構(gòu)有良好的濕潤(rùn)性能、使水滴不斷地在填料表面潤(rùn)濕，聚集成更大的水滴，能使液體加快流動(dòng)、使填料滯液量降至最低，從而降低了過(guò)熱、聚合和結(jié)焦的機(jī)會(huì)。液體混合物從入口進(jìn)入容器后，經(jīng)過(guò)陶瓷填料，油、氣、水在通過(guò)填料小孔后，油、水粒徑增大，增加了過(guò)流面積，改變了液體的流向，破壞了分子之間的結(jié)合力，加快了油水沉降分離速度，達(dá)到油、氣、水分離的目的。

2.4 特點(diǎn)

1）填料必須是親水而不親油，所以在填料表面上釉解決了親油而不親水的問(wèn)題。

2）陶瓷填料在原三相分離器金屬填料的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，考慮到原油帶有一定的泥砂，比表面積也未變，將孔徑由Φ3mm增大至Φ8mm，孔距稍增長(zhǎng)，而流經(jīng)孔的液量與原金屬填料不變。

3）由原來(lái)的6層改為現(xiàn)在的4層，共2.28m3。在保證油水分離效果不變的情況下，減少了氣液流經(jīng)填料的阻力。

4）流通量大、分離效率高，能滿(mǎn)足原油脫水的需要，原油經(jīng)填料脫水后，出口含水小于0.5%，污水含油小于1000mg／l。

5）抗酸、堿，尤其是H2S、氯離子的腐蝕，使用壽命達(dá)到10－15年。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

陵76井區(qū)有油井16口，日產(chǎn)液量188t，日產(chǎn)油量100t，綜合含水46.83%，建有Φ2200×6600三相分離器2臺(tái)，脫水填料采用不銹鋼波紋填料（1Cr18Ni9Ti），填料共2.3m3。由于填料長(zhǎng)期浸泡在鹽水中，不耐酸、堿、鹽的腐蝕，投用后不到兩年就腐蝕穿孔，失去脫水效果，不得不停用檢修，重新更新填料，不但影響正常生產(chǎn)，而且增加了容器清洗、檢修費(fèi)用，用于填料更新費(fèi)用3.68萬(wàn)元。針對(duì)上述問(wèn)題，在三相分離器沉降室內(nèi)安裝了250Y型PAC輕質(zhì)強(qiáng)化陶瓷波紋填料代替不銹鋼波紋填料，4層共2.28m3。在脫水溫度、操作壓力、加藥量不變的情況下，投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，三相出口含水平均在0.5% 以下，污水帶油達(dá)到規(guī)定要求，操作運(yùn)行平穩(wěn)，解決了填料長(zhǎng)期浸泡在鹽水中的腐蝕問(wèn)題，效果良好（見(jiàn)表2）。

表2 陵76站陶瓷填料脫水有關(guān)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況看，陶瓷填料用于原油脫水是可行的，油水混合物流經(jīng)陶瓷填料被迫不斷改變著流速和方向，增加了水滴的碰撞聚集概率。同時(shí)，填料表面的親水憎油特性使水滴不斷地在填料表面潤(rùn)濕，聚集成更大的水滴，加快了油水的分離，達(dá)到了原油脫水的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

1）陶瓷填料投產(chǎn)運(yùn)行后，在脫水溫度、操作壓力、破乳劑投加量不變的情況下，脫水效果與原不銹鋼填料相同，解決了油田開(kāi)發(fā)后期高含水采出液的分離脫水和金屬填料長(zhǎng)期浸泡在鹽水中的腐蝕問(wèn)題。

2）填料表面層上釉解決了親油而不親水，在比表面不變的情況下，孔徑增大，孔距增長(zhǎng)，減少了沉積物對(duì)填料的堵塞，保證了原油脫水的質(zhì)量，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為油田高含水原油脫水以及腐蝕問(wèn)題提供了一條有效新途徑。該項(xiàng)成果如果在油田推廣應(yīng)用，每臺(tái)三相分離器每年可節(jié)約填料維護(hù)更新費(fèi)用2.8萬(wàn)元，清洗、安全費(fèi)用5.0萬(wàn)元。全油田28臺(tái)高效三相分離器，每年可節(jié)約填料維護(hù)更新費(fèi)用218.4萬(wàn)元。

［1］HG／T21559.2－2005.中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

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

［3］楊秀瑩.淺談高含水期油氣集輸處理工藝技術(shù)［J］.油氣田地面工程，2002，21（2）:42－43.

［4］許敏.邊遠(yuǎn)零散井站地面建設(shè)系統(tǒng)的探討［J］.小型油氣藏，2002，7（2）:62～63.