論高含水油田原油脫水節(jié)能措施

摘 要：在今后一段時間，低油價可能成為新常態(tài)。中國石油化工股份有限公司（以下簡稱中國石化）油田地面工程工作將更加突出以效益為中心，加強(qiáng)節(jié)能減排、提質(zhì)增效。目前，中國石化東部油田開發(fā)已進(jìn)入中后期，采出液含水高，稠油、特稠油比例大，原油脫水溫度要求高，聯(lián)合站加熱系統(tǒng)能耗大。針對聯(lián)合站高含水原油脫水處理典型流程的加熱系統(tǒng)節(jié)能潛力、設(shè)備保溫降低能耗等方面進(jìn)行了分析，提出針對高含水原油脫水處理過程的節(jié)能對策，旨在為低油價下中國石化老油田開發(fā)降低生產(chǎn)成本和節(jié)能減排起到借鑒作用。

關(guān)鍵詞：油田；高含水；原油脫水；原油聯(lián)合站；節(jié)能；熱力能耗

1 概述

國內(nèi)多數(shù)油田已進(jìn)入開發(fā)中后期，采出液含水高。聯(lián)合站原油脫水處理過程中，多數(shù)采用加熱工藝，加熱原油含水量高，稠油、特稠油比例越來越大，原油脫水溫度要求高，加熱系統(tǒng)能耗大。降低原油處理站熱力能的消耗，可有效地降低成本，從而提高油田開發(fā)整體的經(jīng)濟(jì)效益。隨著油田的不斷開發(fā)，稠油、特稠油（原油相對密度0.92以上）比例越來越大。由于處于油田開發(fā)中后期，所有處理站進(jìn)站來液含水高達(dá)90%以上，最高達(dá)到96%。聯(lián)合站脫水過程中，多數(shù)采用加熱工藝，含水量高，加熱系統(tǒng)能耗大。

原油聯(lián)合站站內(nèi)能耗主要包括燃料的熱能消耗、電能消耗和化學(xué)能消耗三個方面，主要是熱力能的消耗，并且所涉及的方面較多，系統(tǒng)復(fù)雜。通過現(xiàn)場調(diào)研，只對加熱系統(tǒng)熱能消耗進(jìn)行研究，分析節(jié)能潛力，旨在降低生產(chǎn)成本。

2 原油脫水流程節(jié)能潛力分析

聯(lián)合站原油脫水處理系統(tǒng)能耗大小與被加熱原油含水率高低有關(guān)。通常采用三相分離器游離水預(yù)脫除技術(shù)來降低站內(nèi)熱能能耗。根據(jù)進(jìn)站原油油品性質(zhì)及其加熱工藝不同，結(jié)合油田原油進(jìn)站脫水處理實際，將原油脫水處理流程分為四類并分別進(jìn)行能耗分析。

2.1 流程I類：一級加熱+大罐多級沉降化學(xué)脫水

普通稠油（原油相對密度0.92～0.95）、特超稠油（原油相對密度大于0.95）開發(fā)比例逐步增加。

對于該類進(jìn)站高含水稠油、特稠油，可采用一級加熱+大罐沉降化學(xué)脫水流程進(jìn)行處理。

2.2 流程II類：二級加熱+大罐多級沉降化學(xué)脫水（或加電脫水）

采用三次采油或聚合物驅(qū)開發(fā)的油田稠油，這類原油共同特點是原油黏度高，油水密度差縮小，原油脫水難度比較大，脫水流程長，原油脫水溫度高。通常采用二級加熱+大罐多級沉降化學(xué)脫水流程，或采用二級分離+二級加熱+大罐多級沉降化學(xué)脫水流程。

2.3 流程III類：三相分離器預(yù)分水+電脫水+原油穩(wěn)定

這類流程主要適應(yīng)于油品密度（原油相對密度低于0.9）較低中質(zhì)油。進(jìn)站原油經(jīng)過三相分離器、大罐沉降預(yù)分水后，加熱爐僅僅對電脫水器處理后的低含水原油進(jìn)行加熱，加熱系統(tǒng)能耗相對較低。

2.4 流程IV類（脫水站）：一次加熱+大罐沉降化學(xué)脫水

進(jìn)站原油油品相對密度較小，站內(nèi)將含水油進(jìn)行加熱沉降后，輸送到聯(lián)合站處理，不直接外輸合格原油。

綜合來看，隨著稠油油田開采及三次采油、注聚合物等影響，普通稠油、超稠原油相對密度大、黏度高，站內(nèi)原油脫水溫度要求高，加熱水負(fù)荷（超過60%以上）比例大，原油脫水系統(tǒng)能耗大。

根據(jù)對油田現(xiàn)場調(diào)研，噸油處理耗能折算耗油平均高達(dá)8～14kg，有很大的節(jié)能潛力（第I、II類流程）。

對于相對密度較小、黏度略低的原油，直接采用三相分離器預(yù)分水后，進(jìn)行加熱脫水處理，系統(tǒng)能耗較低（第III類流程），噸油處理耗能折算耗油平均為2～4kg，節(jié)能潛力不大。對于處理原油相對密度低的脫水站（第IV類流程），站內(nèi)噸油處理耗能折算耗油平均為1kg左右，系統(tǒng)能耗低，基本沒有節(jié)能潛力。

3 設(shè)備不保溫?zé)崮苣芎姆治?/p>

設(shè)備、管道的散熱是熱力系統(tǒng)中熱量損失的重要組成部分，選擇性價比較為合理的保溫材料對降低熱能損失，提高效益非常重要。通常，站內(nèi)油氣處理系統(tǒng)的管線及處理設(shè)備多數(shù)進(jìn)行了保溫?，F(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，部分油田儲油罐沒有進(jìn)行保溫。每個罐由于原油的停留時間不同，溫降是不同的，最高溫降達(dá)12℃，存在一定的熱能損耗。

對于站內(nèi)油罐具體保溫工程，須根據(jù)不同的氣候及站內(nèi)工藝流程及參數(shù)進(jìn)行大罐傳熱計算、節(jié)能分析、合理選擇保溫材料及厚度，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析比較。當(dāng)其他條件相同時，沉降罐的罐容越大，則每經(jīng)過一次沉降過程，節(jié)約的原油就愈多，節(jié)能效果越明顯；而當(dāng)其他條件相同時，氣候條件越惡劣，則保溫的效益就越好。通常，在計算其經(jīng)濟(jì)效益時，影響因素較多，如罐的外型尺寸、罐的充滿程度、進(jìn)罐溫度、停留時間、保溫形式等。

4 站內(nèi)原油脫水系統(tǒng)節(jié)能對策

低油價條件下，中國石化緊緊圍繞經(jīng)濟(jì)效益這個中心，地面工程節(jié)能減排、降本增效任重道遠(yuǎn)。

中國石化老油田開發(fā)進(jìn)入中后期，隨著稠油油田開采及三次采油、注聚合物等影響，稠油或超稠原油相對密度（0.90以上）大、黏度高，脫水溫度要求高，站內(nèi)加熱能耗大。因此，這類站（I類、II類流程）原油脫水處理能耗節(jié)能潛力很大，是油田聯(lián)合站脫水系統(tǒng)節(jié)能改造的重點。

4.1 積極推廣預(yù)分水技術(shù)

中國石化勘探開發(fā)研究院地面所目前已經(jīng)成功研制出國內(nèi)首套一體化預(yù)分水裝置，預(yù)分水的分水比達(dá)到50%，大大降低加熱負(fù)荷。在原油處理站采用先脫水后加熱流程，降低加熱原油的含水率，實施節(jié)能改造。

4.2 優(yōu)化控制加熱爐運行

近些年，最新的傳熱、換熱和燃燒技術(shù)在加熱爐制造中得以應(yīng)用，新產(chǎn)品主要有真空加熱爐、常壓高效節(jié)能水套加熱爐、分體相變加熱爐等，設(shè)計效率最高可達(dá)到90%。通過測試，熱效率達(dá)到約89%，高于此前在用水套爐13個百分點。

4.3 加強(qiáng)站內(nèi)流程換熱改造，提升熱能利用效率

在聯(lián)合站原油穩(wěn)定后凈化油直接外輸。通常，原油穩(wěn)定塔出口原油穩(wěn)定高達(dá)90℃以上，在原油外輸之前使其與進(jìn)加熱爐的含水原油進(jìn)行換熱，又能提高加熱爐的進(jìn)油溫度，減少了燃油量。

4.4 加強(qiáng)稠油、特稠油脫水專項技術(shù)研究

許多老油田的原油綜合含水高達(dá)90%以上，注聚合物開發(fā)使液體性質(zhì)變差，油水分離效果差，原料油進(jìn)加熱爐含水高，消耗掉大量燃料。

稠油、高含水含聚合物原油和含鹽原油等所占的比例越來越大，需要地面工程進(jìn)一步創(chuàng)新原油處理技術(shù)。如何提高稠油、特稠油處理站的分水率還應(yīng)開展一系列破乳、分水專項技術(shù)研究工作，節(jié)能潛力巨大。

參考文獻(xiàn)

[1]吳斌賢.孤東油田一號聯(lián)原油處理工藝簡析[J].內(nèi)江科技，2014（11）.

[2]李琛，白帆，王燕.濮陽原油蠟沉積特性實驗[J].油氣田地面工程，2014（11）.

[3]楊英，張春剛，藍(lán)冰冰.中七聯(lián)改造后應(yīng)用效果評價[J].油氣田地面工程，2014（11）.

[4]阮少陽，于兵川.酸化返排液對原油破乳脫水的影響研究[J].石油天然氣學(xué)報，2014（12）.

[5]谷風(fēng)寶，陳魯，張曉光，等.破乳劑與原油管道混合流動的數(shù)值模擬[J].青島科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014（6）.

[6]吳梅，張海兵，馬忠庭，等.風(fēng)城超稠油摻稀預(yù)處理工藝研究[J].新疆石油天然氣，2014（4）.