超稠油采出液處理系統(tǒng)過(guò)程能力分析與運(yùn)行效果評(píng)價(jià)

王昊　張晨

摘要：運(yùn)用過(guò)程能力分析方法對(duì)SAGD（蒸汽輔助重力驅(qū)）采出液摻入焦化柴油前后，超稠原油脫水系統(tǒng)運(yùn)行效果進(jìn)行了分析，用統(tǒng)計(jì)方法確定了摻焦化柴油不同摻入量工況條件下系統(tǒng)穩(wěn)定性的差異，結(jié)果表明，摻入5%的焦化柴油，超稠原油脫水系統(tǒng)一段沉降罐出口原油含水率均值從4.8%降低到3.1%，標(biāo)準(zhǔn)差從2.26降低到0.48，破乳劑濃度下降54%，系統(tǒng)過(guò)程能力CPK從0.71提高到2.15，為評(píng)價(jià)原油脫水系統(tǒng)運(yùn)行效果、實(shí)施持續(xù)改進(jìn)提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：超稠油;破乳;過(guò)程能力

1 引言

新疆油田風(fēng)城超稠原油聯(lián)合處理站（特一聯(lián)、特二聯(lián)）采用常規(guī)大罐沉降脫水工藝流程，年凈化超稠原油量超200萬(wàn)噸，超稠原油50℃密度大于0.92、表觀粘度大于18000mpa.s，采出液水相含油大于10000mg/L， 化學(xué)破乳劑使用濃度一度達(dá)到500mg/L，脫水難度較大。根據(jù)斯托克斯公式，提高油水分離效果的方法是降低內(nèi)相粘度以及提高內(nèi)外相密度差，前人在50℃粘度大于50000mpa.s的超稠原油中按1：0.7-2.0比例摻入石蠟基稀油，混合原油粘度小于400mpa.s實(shí)現(xiàn)稠油井筒舉升、油水分離，這種工藝技術(shù)方法需要大量石蠟基稀油資源，而且石蠟組分會(huì)影響后續(xù)深加工產(chǎn)品質(zhì)量。室內(nèi)研究表明在超稠原油采出液中摻入適量比例焦化柴油是較好選擇之一 。而采用過(guò)程能力分析方法評(píng)價(jià)焦化柴油摻入超稠原油采出液后脫水系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果，并為持續(xù)改進(jìn)提供依據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及分析未見研究報(bào)道。

2 實(shí)驗(yàn)研究部分

2.1研究對(duì)象

新疆油田公司風(fēng)城SAGD超稠原油采出液，凈化原油表觀粘度（50℃）18576mpa.s，原油密度（50℃）0.9295g/cm，凝固點(diǎn)24℃，含蠟量3.4%、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量25.69%，焦化柴油密度0.8648 g/cm（20℃），餾程107～357℃，閉口閃點(diǎn)56℃。

風(fēng)城油田特一聯(lián)來(lái)液處理工藝流程見圖1。

集油區(qū)來(lái)液（0.25～0.30MPa，80～90℃）進(jìn)管匯間，除砂后進(jìn)2×10000m一段沉降脫水罐。出口低含水原油升溫至95℃，進(jìn)7000m凈化油罐進(jìn)行二段熱化學(xué)沉降脫水。凈化油進(jìn)儲(chǔ)罐經(jīng)管道外輸。稠油脫水系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是一段沉降脫水罐，設(shè)計(jì)要求出口含水率小于10%為合格。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)備

GB/T8929原油水含量率測(cè)定法（蒸餾法）;SY/T0520-2008原油粘度測(cè)定旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)平衡法;原油含水率測(cè)定儀，山東聊城;Physica MCR302型模塊化智能型高級(jí)流變儀，奧地利安東帕有限公司;minitab16分析軟件（試用版）上海泰珂瑪信息技術(shù)有限公司;過(guò)程能力判定方法見表1：

2.3 研究過(guò)程及方法

根據(jù)室內(nèi)研究結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，收集超稠原油脫水系統(tǒng)一段沉降罐出口原油測(cè)定其含水率及原油粘度，形成時(shí)間序列數(shù)據(jù)，用minitab軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算原油含水率標(biāo)準(zhǔn)差及過(guò)程能力指數(shù)，評(píng)價(jià)超稠原油脫水系統(tǒng)在不同工況條件下的運(yùn)行效果。

3 研究結(jié)果與討論

3.1現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果

超稠原油采出液中摻入不同比例焦化柴油時(shí)特一聯(lián)原油脫水系統(tǒng)出口的凈化原油粘度變化趨勢(shì)見圖2。

圖2表明，現(xiàn)場(chǎng)脫水系統(tǒng)出口凈化稠油表觀粘度（80℃、20s）均值543.5mPa.s。摻5%焦化柴油原油表觀粘度均值281.0 mPa.s，降粘率48.3%，摻9%焦化柴油后原油表觀粘度均值190.1 mPa.s，降粘率65.0%。

摻焦化柴油聯(lián)合站系統(tǒng)過(guò)程能力分析結(jié)果見圖3-圖6。超稠原油中摻入不同比例的焦化柴油一段沉降罐表層原油含水變化趨勢(shì)見圖3。

超稠原油采出液摻入5%焦化柴油（按純油質(zhì)量計(jì)算），脫水系統(tǒng)一段沉降罐出口原油含水率下降到3%左右，超稠原油破乳劑濃度從220mg/L下降到100mg/L。藥劑濃度下降54%，在確保脫水效果的同時(shí)，大幅度降低了破乳劑使用量。

脫水系統(tǒng)一段出口混合原油含水率穩(wěn)定性、標(biāo)準(zhǔn)差分析結(jié)果見圖4。

超稠原油采出液中摻入5%、9%焦化柴油（按純油質(zhì)量計(jì)算），聯(lián)合站一段沉降罐出口混合原油含水率數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差從2.26分別降低到0.48和0.44。系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅度提高。

摻入不同比例焦化柴油的聯(lián)合站脫水系統(tǒng)含水原油過(guò)程能力分析結(jié)果見圖5、圖6 。

圖5數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，脫水系統(tǒng)摻入焦化柴油以前，系統(tǒng)過(guò)程能力參數(shù)CPK值為0.71，根據(jù)表1確定為系統(tǒng)過(guò)程能力不足，需要改進(jìn)整個(gè)工藝流程。

圖6數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，超稠原油采出液中摻入5%焦化柴油，脫水系統(tǒng)一段沉降罐出口原油含水率均值3.06%，CPK值2.15，達(dá)到過(guò)程能力完全穩(wěn)定的水平，不僅達(dá)到了預(yù)期效果，而且揭示了后續(xù)工藝改進(jìn)的兩個(gè)方向：（1）降低焦化柴油加入量;（2）可進(jìn)一步裁剪脫水系統(tǒng)流程，如縮短沉降時(shí)間、減少沉降罐個(gè)數(shù)、提高處理負(fù)荷等。

結(jié)論

1.超稠原油采出液按油量摻入5%（w/w）焦化柴油，超稠原油脫水系統(tǒng)一段沉降罐出口原油含水率均值從4.8%降低到3.1%，標(biāo)準(zhǔn)差從2.26降低到0.48;破乳劑濃度下降近50%，脫水系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅度提高;

2.過(guò)程能力分析方法實(shí)現(xiàn)了超稠原油脫水系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的有效分析，摻焦化柴油前后，聯(lián)合站脫水系統(tǒng)的過(guò)程能力值CPK從0.71提高到2.1，過(guò)程能力從Ⅳ級(jí)達(dá)到Ⅰ級(jí)，指明了系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程能力間的區(qū)別，為進(jìn)一步優(yōu)化、創(chuàng)新超稠原油脫水工藝流程奠定了基礎(chǔ)。

3.超稠原油采出液中摻入5%焦化柴油，80℃時(shí)表觀粘度下降48.3%，表觀粘度值小于300mpa.s。與摻稀油降粘的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)相比，焦化柴油的摻入比例小，降粘效率高，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了100km以上的超稠原油長(zhǎng)距離不加熱集輸。

參考文獻(xiàn)：

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