原油分離工藝優(yōu)化研究

董 菁

（中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司，北京 100085）

原油分離工藝優(yōu)化研究

董 菁

（中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司，北京 100085）

在油田地面工程設(shè)計(jì)時，流程工藝參數(shù)的優(yōu)化對投資估算，油田開發(fā)規(guī)劃、原油產(chǎn)量，有極大影響。使用ASPEN HYSYS軟件，建立原油處理工藝流程模型，針對油田地面工程的分離工藝，分析不同工藝流程對油田產(chǎn)量和設(shè)施負(fù)荷的影響，為工程設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。ASPEN HYSYS是AspenTech公司推出的一款功能強(qiáng)大的石油化工模擬軟件，廣泛應(yīng)用于石油天然氣處理、精細(xì)化工、制藥、石油煉制等領(lǐng)域。軟件由多種模塊構(gòu)成，可以進(jìn)行多種裝置單元的模擬計(jì)算，其龐大的物性數(shù)據(jù)庫可以進(jìn)行多種介質(zhì)的流程模擬。

HYSYS；流程模擬；工藝優(yōu)化

在油田地面工程設(shè)計(jì)階段，流程工藝參數(shù)的選取是后續(xù)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行順利開展的前提條件，合理的工藝流程和優(yōu)化設(shè)計(jì)，也是順利施工和裝置平穩(wěn)運(yùn)行的良好保證。本文針對伊拉克某油田地面工程項(xiàng)目，對原油處理流程的分離工藝：分離級數(shù)及分離壓力進(jìn)行優(yōu)化研究。

1 模擬軟件和狀態(tài)方程

1.1 模擬軟件

本研究使用仿真模擬軟件ASPEN HYSYS 8.6進(jìn)行建模計(jì)算。該軟件用于集成式工程環(huán)境中，單元操作之間由流程中的物流進(jìn)行聯(lián)系。ASPEN HYSYS 集成了功能強(qiáng)大的物性計(jì)算包，包括上萬個交互作用參數(shù)和1 000多個純物質(zhì)數(shù)據(jù)。在油田地面工程設(shè)計(jì)中，HYSYS軟件普遍應(yīng)用于各種原油處理流程的模擬計(jì)算。

1.2 熱力學(xué)模型及狀態(tài)方程

狀態(tài)方程的選擇是系統(tǒng)物性模擬計(jì)算準(zhǔn)確的關(guān)鍵，本文使用Peng-Robinson（PR）方程，PR狀態(tài)方程用于烴類混合物氣液平衡計(jì)算具有較高的精度，適用于含非極性分子的模擬計(jì)算，應(yīng)用范圍廣（溫度大于-271℃，壓力小于100MPa（G），PR狀態(tài)方程是最常用的狀態(tài)方程之一。

2 分離工藝優(yōu)化研究

伊拉克原油大多屬于重油，密度高，且外輸指標(biāo)苛刻，要求原油含H2S不大于50×10-6，雷氏蒸汽壓（RVP）不大于68.9kPa（A）。

針對這種特點(diǎn)的原油，通過使用HYSYS軟件進(jìn)行工藝模擬，分別對原油分離級數(shù)和分離壓力進(jìn)行優(yōu)化研究。

典型的原油處理工藝流程如圖1所示。

圖1 原油處理工藝流程示意圖

2.1 分離級數(shù)研究

分離級數(shù)的不同參數(shù)選取對原油物性及原油收率都存在影響，本節(jié)通過選取不同分離級數(shù)，進(jìn)行結(jié)果對比研究。

從理論上來講，原油處理工藝分離級數(shù)愈多，儲罐內(nèi)原油收率愈高，但過多的增加分離級數(shù)，原油收率的增加愈來愈少，而分離設(shè)備的投資和經(jīng)營費(fèi)用卻大幅度上升，經(jīng)濟(jì)效益下降。生產(chǎn)實(shí)踐證明，油氣比較高的高壓油田采用三級或四級分離，能得到較高的經(jīng)濟(jì)效益，但對于油氣比較低的低壓油田采用二級分離經(jīng)濟(jì)效益較好。因此對進(jìn)站兩級分離和三級分離工藝，進(jìn)行對比研究。比較結(jié)果如表1所示：

表1 不同分離級數(shù)對原油收率的影響

根據(jù)模擬結(jié)果可以得出，對于本油田工藝流程，二級分離+一級穩(wěn)定和三級分離+一級穩(wěn)定對原油收率基本無影響，從經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮推薦使用二級分離+一級穩(wěn)定的工藝流程。

2.2 分離壓力研究

2.2.1 一級分離壓力研究

在選擇分離壓力時，要按原油組成、集輸壓力條件，經(jīng)相平衡計(jì)算后，選擇其優(yōu)者。根據(jù)井口回壓不大于2.0MPa（G）的原則進(jìn)行站外集輸系統(tǒng)模擬計(jì)算，本油田處理設(shè)施進(jìn)站壓力最大值，選取為1.1MPa（G）；二級最低分離壓力根據(jù)采出水能夠靠生產(chǎn)壓力進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，選取最低為0.3MPa（G），由流程反推進(jìn)站壓力最低為0.7MPa（G），因此綜合對比進(jìn)站壓力1.1MPa（G）和0.7MPa（G）下，原油處理系統(tǒng)的能耗和原油收率見表2。

表2 不同進(jìn)站壓力對原油收率的影響

由以上分析數(shù)據(jù)得出，一級分離器操作壓力越大，收率越高，總壓縮機(jī)功率越小，進(jìn)站壓力提高可以有效的提高原油產(chǎn)出率，并降低氣體壓縮的能耗，基于以上結(jié)論選取進(jìn)站壓力1.1MPa（G）。

2.2.2 二級分離壓力研究

分析對比不同的二級分離壓力對原油收率的影響，二級分離如前所述最低分離壓力0.3MPa（G），下表中列出二級分離壓力0.6MPa（G）和0.3MPa（G）下，原油收率及各級壓縮機(jī)功耗，如表3所示：

表3 不同二級分離壓力對原油收率的影響

根據(jù)以上結(jié)果可以得出，二級分離壓力對于原油收率及壓縮機(jī)功率有一定影響，二級分離器壓力降低可提高原油收率，但會增加二級分離器出口壓縮機(jī)功率。經(jīng)濟(jì)評價中原油回收率起主導(dǎo)因素，因此采用較低的二級分離壓力。

3 結(jié)束語

基于原油處理工藝流程模擬計(jì)算分析，本油田項(xiàng)目適宜的分離級數(shù)和分離壓力是：二級分離，一級分離壓力1.1MPa（G），二級分離壓力0.3MPa（G）。在此工況下能實(shí)現(xiàn)原油回收率較高，經(jīng)濟(jì)投資較少和設(shè)施能耗較低的優(yōu)化組合。目前此工藝流程已在油田一期和二期工程中應(yīng)用，原油處理設(shè)施已順利投產(chǎn)，原油回收率達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期，外輸原油品質(zhì)合格。

[1] 馮叔初，郭揆常.油氣集輸與礦場加工[J].2006，（5）.

Study on Optimization of Crude Oil Separation Process

Dong Jing

In the design of oilfield surface engineering，the optimization of process parameters has great influence on investment estimation，oilfield development planning and crude oil production.In this paper，the ASPEN HYSYS software is used to establish the process model of crude oil treatment.The paper analyzes the effect of different processes on oil field production and facility load，and provides guidance for engineering design.ASPEN HYSYS is AspenTech company introduced a powerful petrochemical simulation software，widely used in oil and gas processing，fine chemicals，pharmaceuticals，oil refining and other fields.The software consists of a variety of modules，can be a variety of device unit simulation，the huge database of physical properties can be a variety of media flow simulation.

HYSYS；process simulation；process optimization

TE624.1

A

1003–6490（2016）10–0048–02

2016–09–05

董菁（1980—），男，北京人，工程師，主要研究方向?yàn)橛吞锏孛婀こ淘O(shè)計(jì)。