錦州油田集輸系統(tǒng)工藝優(yōu)化與應(yīng)用

孫俊

摘 要 錦州油田聯(lián)合站進(jìn)站原油含水率不斷升高，造成加熱負(fù)荷不斷增大，能耗持續(xù)增加;且由于采出油均為稠油，由于受其稠油物理性質(zhì)的影響，原油脫水效果大大降低，處理成本較高，運(yùn)行費(fèi)用也大大增加等問(wèn)題。通過(guò)調(diào)查研究，錦州油田稠油采出液可以采用稠油來(lái)液進(jìn)站摻入稀油，一段加入預(yù)脫水劑脫出大量游離污水，二段加入破乳劑進(jìn)行熱化學(xué)沉降的脫水工藝，從而能減少燃?xì)夂退巹┯昧浚?jié)約成本。

關(guān)鍵詞 稠油脫水 降成本 工藝優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TE9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2020）04-0029-03

1 前言

近幾年，錦州油田聯(lián)合站進(jìn)站原油含水率不斷升高，造成加熱負(fù)荷不斷增大，能耗持續(xù)增加;且由于采出油均為稠油，由于受其稠油物理性質(zhì)的影響，原油脫水效果大大降低，處理成本較高，運(yùn)行費(fèi)用也大大增加等問(wèn)題。以老三聯(lián)合站為例，藥劑費(fèi)和燃?xì)赓M(fèi)分別占總成本的47.9%和32.6%，因此，我們通過(guò)抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從燃?xì)?、藥劑兩方面著手進(jìn)行控制從而達(dá)到降低其處理成本的目標(biāo)。

通過(guò)對(duì)稠油脫水工藝技術(shù)的調(diào)查研究，采用預(yù)脫水工藝和稀油回?fù)浇嫡彻に?，不僅解決了錦州油田高含水稠油脫水加熱負(fù)荷過(guò)高的問(wèn)題，同時(shí)還解決了稠油由于粘度高脫水困難的問(wèn)題，降低了運(yùn)行費(fèi)用。錦州油田稠油采出液可以采用稠油來(lái)液進(jìn)站摻入稀油，一段加入預(yù)脫水劑脫出大量游離污水，二段加入破乳劑進(jìn)行熱化學(xué)沉降的脫水工藝，從而能減少燃?xì)夂退巹┯昧浚?jié)約成本。

2 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

2.1.1 開(kāi)拓聯(lián)合站節(jié)能降耗新思路

稀油回?fù)脚c預(yù)脫水工藝結(jié)合，改變了固有的稠油脫水方式，采用稀油回?fù)竭_(dá)到降低稠油粘度和密度的效果，預(yù)脫水工藝避免了對(duì)游離水的無(wú)效加熱，而稀油回?fù)奖ＷC了沉降罐的溢流更加流暢，也進(jìn)一步確保了預(yù)脫水工藝的安全性。

2.1.2 建立高效穩(wěn)定原油脫水系統(tǒng)，提高聯(lián)合站系統(tǒng)效率

原油脫水動(dòng)態(tài)沉降與好油“邊進(jìn)邊輸”相結(jié)合，使原油沉降時(shí)間縮短50%以上，大幅度降低脫水系統(tǒng)的熱量損失，使脫水系統(tǒng)熱效率提高18%以上。

2.1.3 完善集輸系統(tǒng)“分段控制、分段達(dá)標(biāo)”新體系

建立全新的“分段控制、分段達(dá)標(biāo)”體系，體系更細(xì)化分段指標(biāo)，通過(guò)橫向和縱向?qū)Ρ?，找出影響指?biāo)變化的關(guān)鍵因素，進(jìn)行分析和改進(jìn)，促進(jìn)集輸工藝的整體優(yōu)化。

2.2 降低燃?xì)饬抗に嚰夹g(shù)研究

針對(duì)錦州油田聯(lián)合站進(jìn)站原油含水率不斷升高，造成加熱負(fù)荷不斷增大，能耗持續(xù)增加的現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)聯(lián)合站近幾年的生產(chǎn)情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)：

（1）聯(lián)合站進(jìn)站原油含水率高達(dá)93%，水的比熱容是原油的2倍，且按照原生產(chǎn)工藝流程，一次加熱爐的熱量絕大部分被污水吸收，造成了能源的極大浪費(fèi)。

（2）未明確一次爐啟停爐時(shí)間。大隊(duì)共有一次加熱爐6臺(tái)，每年10月份起爐到次年3月底停爐，年運(yùn)行時(shí)間180天，耗氣約270萬(wàn)方。在啟停爐時(shí)間點(diǎn)的確定上僅憑經(jīng)驗(yàn)，并沒(méi)有確定明確的時(shí)間點(diǎn)。

（3）加熱流程長(zhǎng)。原油處理需要經(jīng)過(guò)四段溫升后方能合格外輸，沉降時(shí)間達(dá)90多個(gè)小時(shí)，在沉降過(guò)程中存在熱量浪費(fèi)的現(xiàn)象。

2.2.1 采用預(yù)脫水工藝，降低稠油系統(tǒng)燃?xì)獬杀?/p>

老三聯(lián)合站處理采二、四、五區(qū)稠油，每年11月份運(yùn)行四臺(tái)一次加熱爐，日耗氣量1萬(wàn)方，燃?xì)赓M(fèi)每日高達(dá)1.906萬(wàn)元，全年運(yùn)行約150天，一次爐燃?xì)赓M(fèi)高達(dá)占總?cè)細(xì)獬杀?0%。同時(shí)一次爐溫升僅7-8℃，熱效率低。

采油作業(yè)區(qū)來(lái)液含水91%，水的比熱容為4.18KJ/（Kg℃），原油的比熱大約為2-2.2KJ/（Kg℃），是水的比熱的一半，在體積相同的情況下，含水越高，需要的熱量越大，加熱爐的耗氣量也隨之增大。由于含水過(guò)高，造成加熱爐的溫升僅7-8℃，造成燃?xì)鈽O大浪費(fèi)。

在2016年3月—8月，進(jìn)行了預(yù)脫水工藝改造。將一次爐加熱點(diǎn)后移至緩沖罐前端，減少了兩臺(tái)一次加熱爐，二次沉降罐后因?yàn)楹档鸵仓恍枰慌_(tái)加熱爐，總計(jì)減少三臺(tái)一次爐的使用，同時(shí)提高了加熱爐的熱效率。由于原油不加熱直接進(jìn)一次沉降罐沉降，大部分游離水直接外排到污水系統(tǒng)進(jìn)行處理，再對(duì)后端的低含水油進(jìn)行加熱，占總體積80%的游離水不再進(jìn)行加熱，有效避免了一次加熱爐的能源浪費(fèi)。通過(guò)加熱工藝優(yōu)化，老三聯(lián)單方燃?xì)獬杀居?.2440元/m?降低到1.3508元/m?，降低0.8932元，全年減少成本365萬(wàn)元，如圖1所示。

2.2.2 明確一次加熱爐啟停爐節(jié)點(diǎn)

一次加熱爐的作用主要包括：降低稠油粘度，保證一次沉降罐的正常溢流;提高藥劑效果，保證污水水質(zhì)的同時(shí)，降低藥劑使用量。

（1）冬季采出液進(jìn)站溫度約為44℃，一次加熱后溫度在52℃，一次沉降后溫度為46℃，原油溢流正常。通過(guò)通過(guò)近5年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，當(dāng)最低氣溫高于0℃時(shí)，采油來(lái)液不加熱直接進(jìn)一次沉降罐后，溢流溫度在46℃以上，能夠保證正常溢流。

（2）對(duì)藥劑效果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，在溫度45-50-55℃之間，預(yù)脫水劑效果沒(méi)有明顯差別。

通過(guò)以上分析，2016年聯(lián)合站于3月15日停運(yùn)一次加熱爐，比往年早停18天，節(jié)省天然氣28萬(wàn)方。2016年下半年延遲一個(gè)月啟運(yùn)一次加熱爐，同比節(jié)約天然氣45萬(wàn)方，共計(jì)節(jié)約73萬(wàn)方。

2.2.3 停用錦一聯(lián)、新三聯(lián)外輸加熱爐

將錦一聯(lián)、新三聯(lián)的原油靜態(tài)沉降方式改為動(dòng)態(tài)沉降方式，即好油罐“邊進(jìn)邊輸”方式，沉降時(shí)間由95小時(shí)降低到48小時(shí)，減少熱量損失，使好油罐出口溫度上升15℃;確保停用錦一聯(lián)和新三聯(lián)外輸加熱爐的可操作性，經(jīng)老站外輸爐加熱后統(tǒng)一外輸。4月份措施實(shí)施后，日節(jié)氣0.35萬(wàn)方，預(yù)計(jì)年節(jié)約燃?xì)?2.5萬(wàn)方。

2.3 降低藥劑量工藝技術(shù)研究

集輸大隊(duì)原油脫水分為三個(gè)系統(tǒng)：老三聯(lián)、新三聯(lián)和錦一聯(lián)，各系統(tǒng)功能相同，但處理原油性質(zhì)不同，效果差別較大。同為稠油脫水系統(tǒng)，老三聯(lián)脫水成本高達(dá)0.9869元，較錦一聯(lián)高出0.6133元，如表1所示。

通過(guò)分析，老三聯(lián)處理稠油藥劑單耗高主要原因如下：

（1）老三聯(lián)處理的稠油50℃動(dòng)力粘度2900mp.s，而錦一聯(lián)處理3區(qū)稠油的粘度只有991.1mp.s，粘度高導(dǎo)致原油的流動(dòng)性差，水滴不易聚集，沉降時(shí)間較長(zhǎng)。

（2）老三聯(lián)處理的稠油相對(duì)密度達(dá)到0.9719，稠油與水密度差很小，原油中含水在重力作用下沉降較慢。

針對(duì)粘度高和密度高的問(wèn)題，借鑒稠油井摻油原理，對(duì)原外輸工藝進(jìn)行調(diào)整，將摻油由外輸位置調(diào)整到小站來(lái)液，通過(guò)回?fù)较∮瓦_(dá)到降低粘度和密度的效果。

2.4 錦一聯(lián)停運(yùn)，降低集輸系統(tǒng)整體負(fù)荷

通過(guò)調(diào)查歡三聯(lián)老站負(fù)荷率28%，歡三聯(lián)新站負(fù)荷率27.5%，錦一聯(lián)負(fù)荷率19.3%，三座聯(lián)合站負(fù)荷率低，原油脫水效果降低，噸油噸液處理成本較高，運(yùn)行費(fèi)用高。

重點(diǎn)從生產(chǎn)負(fù)荷能力、原油脫水和污水處理工藝適應(yīng)性、藥劑篩選與評(píng)價(jià)、工程改造工作量大小、投資回報(bào)率等五個(gè)方面開(kāi)展研究，認(rèn)為關(guān)停錦一聯(lián)合站，能夠滿足采油廠集輸系統(tǒng)處理需求，同時(shí)降低集輸系統(tǒng)負(fù)荷率。錦一聯(lián)停運(yùn)減少成本明細(xì)（如表2所示）。

2.5 化學(xué)驅(qū)加藥點(diǎn)前移，降低化學(xué)驅(qū)系統(tǒng)藥劑成本

污水處理工藝采用“曝氣沉降、氣浮浮選、兩級(jí)過(guò)濾”的處理工藝，因來(lái)液中含聚濃度的不斷增加，造成曝氣沉降罐、浮選機(jī)除油能力下降和積泥量大，過(guò)濾罐處理效果變差，濾料失效快等，污水處理不達(dá)標(biāo)。

通過(guò)對(duì)大慶含聚污水處理站、常規(guī)污水、錦16聚/表復(fù)合驅(qū)污水處理系統(tǒng)的藥劑反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)大慶含聚污水處理系統(tǒng)中，藥劑反應(yīng)時(shí)間最短為14h，最長(zhǎng)可達(dá)36h，在常規(guī)污水處理系統(tǒng)中，藥劑反應(yīng)時(shí)間最短為14h，而錦16聚/表復(fù)合驅(qū)預(yù)脫水器沉降時(shí)間為1.7h，污水處理站只有0.5h，導(dǎo)致脫水和污水藥劑不能有效反應(yīng)，藥劑效果變差，藥劑單耗達(dá)到1400ppm，最高時(shí)達(dá)到4.89元/m?（如表3所示）。

為了增加前端的反應(yīng)時(shí)間，開(kāi)展了加藥流程優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，若經(jīng)過(guò)120分鐘的藥劑作用，藥劑單耗能夠達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)點(diǎn)（450ppm）。嘗試將加藥點(diǎn)前移至距離歡三聯(lián)4.3公里外的43#站，實(shí)現(xiàn)了延長(zhǎng)藥劑作用時(shí)間135min，不僅實(shí)現(xiàn)了脫水器外排污水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，還降低了藥劑成本和浮渣產(chǎn)生量，單方藥劑成本由4.89元降低到2.65元，降低2.24元。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1 降低燃?xì)饬?/p>

在節(jié)省燃?xì)獾墓に嚰夹g(shù)研究中，我們先后采取了預(yù)脫水工藝改造提高加熱效率、明確一次爐啟停節(jié)點(diǎn)、停運(yùn)外輸加熱爐3項(xiàng)節(jié)氣措施，通過(guò)上述3項(xiàng)措施，年節(jié)約燃?xì)?70.5萬(wàn)方，每方1.906元，合計(jì)節(jié)約成本324.97萬(wàn)元。

節(jié)省燃?xì)赓M(fèi)用=燃?xì)饬?單價(jià)=170.5×1.906=324.97萬(wàn)元

3.2 降低藥劑使用量

通過(guò)將摻油由外輸摻入調(diào)整小站來(lái)液摻入，保障了老三聯(lián)和站預(yù)脫水工藝投產(chǎn)成功，降低了稠油處理系統(tǒng)原油脫水粘度，回?fù)胶笤驼扯扔?914mp.s降低到870mp.s，密度由0.9719降低到0.9638，達(dá)到降低粘度和密度的效果，使原油脫水速度有效提高。實(shí)施后，單方成本由0.9869元降低到0.4342元，降低0.5527元，年降低藥劑費(fèi)226萬(wàn)元。

年節(jié)約成本=年處理液量×（措施前單方成本-措施后單方成本）

=408.79×（0.9689-0.4342）

=226萬(wàn)元

3.3 錦一聯(lián)合站停運(yùn)

錦一聯(lián)停運(yùn)實(shí)現(xiàn)了歡三聯(lián)老站的負(fù)荷率由28%提高到57%，噸液成本由2.03元/方降低至1.59元/方，年節(jié)約運(yùn)行成本387.58萬(wàn)元，節(jié)省員工40人。

年節(jié)約成本=電費(fèi)+燃?xì)赓M(fèi)+藥劑費(fèi)+維修費(fèi)+零星費(fèi)

=91.21+101.76+25.85+41.32+127.44

=387.58萬(wàn)元

3.4 化學(xué)驅(qū)加藥點(diǎn)前移

化學(xué)驅(qū)加藥點(diǎn)前移后實(shí)現(xiàn)了脫水器外排污水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，降低了藥劑成本和浮渣產(chǎn)生量，單方藥劑成本由4.89元降低到2.65元，降低2.24元，全年減少藥劑成本249萬(wàn)元。

年節(jié)約成本=年處理液量×（措施前單方成本-措施后單方成本）

=111.2×（4.89-2.65）

=249萬(wàn)元

4 結(jié)論與建議

（1）稀油回?fù)浇嫡趁撍に嚱Y(jié)合預(yù)脫水工藝改造屬于遼河油田首創(chuàng)項(xiàng)目，稀油回?fù)竭_(dá)到降低稠油粘度和密度的效果，預(yù)脫水工藝避免了對(duì)游離水的無(wú)效加熱，而稀油回?fù)奖ＷC了沉降罐的溢流更加流暢，也進(jìn)一步確保了預(yù)脫水工藝的安全性。上述工藝的結(jié)合改變了固有的稠油脫水方式，在保證處理后原油含水合格的同時(shí)大大降低了處理成本，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益，可以對(duì)該措施進(jìn)行推廣利用。

（2）原油脫水動(dòng)態(tài)沉降與好油“邊進(jìn)邊輸”相結(jié)合，使原油沉降時(shí)間縮短50%以上，大幅度降低脫水系統(tǒng)的熱量損失，使脫水系統(tǒng)熱效率提高18%以上;同時(shí)還節(jié)省了底水泵和外輸爐等設(shè)備的運(yùn)行，有效降低了員工的操作強(qiáng)度和操作風(fēng)險(xiǎn)，具有很好的推廣意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高子育.油氣集輸工藝技術(shù)改進(jìn)與應(yīng)用[J].大慶油田第五采油廠，2020（04）：120.

[2] 白智文.油氣集輸工藝技術(shù)及其改進(jìn)問(wèn)題思路探究[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2019，11（06）：17.

（遼河油田錦州采油廠，遼寧 盤錦 121209）