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1题目名称:高尚堡联合站三相分离器运行简介主要内容:原油处理是的集输厂站生产运行的重要技术环节,随着油田的深层次开发,原油含水、含酸等越来越高,处理难度越来越大,高效三相分离器运行状况将直接影响油田原油脱水、污水处理的顺利进行,进而影响到后续的原油稳定及污水生化处理的平稳运行。本题将简单阐述原油处理中乳化液的分类及成因、破乳机理及破乳剂选用、三相分离器的基本原理等相关的知识,结合冀东油田原油生产现状及高尚堡联合站原油脱水基本处理流程,重点阐述在生产实际中,经常出现的问题及目前本单位的相应对策。毕业设计进度计划:2013.9.1——10.31论文相关资料查找、购买、下载、分类、阅读、学习;11.1——11.30乳化液的分类及成因、破乳机理等相关资料统计、编写论文第一部分;12.1——12.31对高尚堡联合站三相分离器运行现状进行分类,并整理论文第二部分;2014.1.1——1.31总结实际生产中常出现问题,并对相关处理措施汇总,完成论文第三部分;2.1——2.28整理并完成论文,并上交。2高尚堡联合站三相分离器运行简介尹源(冀东油田油气集输公司)摘要:在冀东油田原油处理的工艺过程中,三相分离器运行效果直接影响着污水处理、原油稳定的正常进行。三相分离器的现场应用表明,能够将原油含水由原来沉降的15%-20%下降为15%以下,水含油由原来的500-600mg/L下降为200mg/L以下。原油处理是的集输厂站生产运行的重要技术环节,随着油田的深层次开发,原油含水越来越高,三相分离器运行状况直接影响油田安全生产的顺利进行。本文结合冀东油田生产实际,论述了原油破乳的基本知识、简单介绍了高尚堡联合站三相分离器的工作原理及工艺流程,并结合生产实际,阐述控制系统基本原理及生产中常出现的问题及目前对策。关键词:破乳剂预脱水器三相分离器油水界面阀影响及控制引言随着冀东油田开发的不断深入,大规模注水采油的广泛应用,部分油井已进入高含水期和措施提液稳产阶段,产液量大幅度上升,采出的原油成分也愈加复杂。而且油田油井普遍采取酸化措施,虽然油井措施确实对原油增产有着明显效果,但是采出液还是对原油脱水系统造成了很大的处理难度。油气集输工作是油田生产的重要环节,联合站被称为油田生产运行的“心脏”。作为原油处理中心的高尚堡联合站,其自身生产运行状况的好坏更是直接关系到原油稳定处理、污水净化处理及净化原油外销等关键环节的顺利进行。所以原油脱水处理工作是非常关键的一环。本文结合高一联合站的生产工艺,从所使用破乳剂的相关知识开始、对一段预脱分离、热化学处理到三相分离等脱水工艺做一探讨分析,同时针对生产过程中出现的问题提出了一些自己的看法。1原油含水类型及破乳剂简介目前国内开采原油大都含水,原油含水量高会加大输送管线及设备的负荷,含水原油粘度增加,需耗费更多的能量,还会引起腐浊及给垢。含水原油是一种油包水(W*)型乳状液。形成乳状液的主要原因是由于原油中含有沥青质、胶质等天然表面活性物质,它们吸附在油水界面上,形成具有一定强度的界面膜。因此原油脱水实质上是一个解决原油破乳的问题。原油的组成十分复杂,原油破乳的机理尚不成熟,一般认为用3于破乳的表面活性剂应比原油中的天然表面活性物质有较高的活性,并具有大大降低油水界面膜强度的能力。我国东部大多数油田基本上都处于开发中后期,随着注水采油的大规模应用,油井产出的油气混合物中含有大量的采出水和泥沙等机械杂质。原油含水过高会带来诸多不利,例如增加了原油的粘度和管输费用、含盐污水常引起金属管路和运输设备结垢和腐蚀,因而我们必须进行原油脱水、除砂以及原油稳定,确保生产的安全运行。1.1原油含水的类型原油的含水可大概分为游离水和乳化水,其中游离水在常温下用静止沉降的方法短时间内就能从油中分离出来,不是我们脱水的难点,我们的难点是脱除乳化水。原油和水构成的乳状液主要有两种类型,一种是水以极微小的颗粒分散于原油中,成为油包水型乳状液(W/O型),此时水是内相,油是外相,W/O乳状液是油田最常见的原油乳状液,另一种是油以极微小的颗粒分散于水中,称为水包油型乳状液(O/W型),此时油是内相,水是外相,在原油处理中O/W型乳状液很少见。此外还有复合型乳状液,即油包水包油型(O/W/O),水包油包水型(W/O/W)。1.2原油破乳剂原油乳液在油品的生产和炼制中经常出现。世界上主要的原油都以一种乳液的形态产出。一种乳液由至少两种不相混溶的液体组成。其中之一是以一种极细的分散体如大约1mm直径的液滴悬浮于另一液体上,这些液体的其中之一通常为水,而另一个经常是油。油有可能极细地分散于水中。在这种情况下,乳液是一种水包油型。水被称作连续相,而油被称作分散相。相反地,如果油为连续相而水是分散相,乳液就称作油包水型。大多数的原油乳液属于这种类型,水分子之间相互吸引,同样地,油分子之间也是如此。但是在单个的水分子和油分子之间存在排斥力。排斥力在油和水的界面发生作用。表面张力将此界面面积降到一个最低值。所以,水滴在油包水乳液中是球形的。此外,单个的水滴倾向于形成聚集体,聚集体的总面积比所有液滴面积总和小。因此,一种由纯水和纯油组成的乳液是不稳定的。分散相趋于凝集,而两个分离的层面因此而形成界面上的排斥力抵消,如通过特种化学品在界面上的累积可降低表面张力。在技术上,许多情形通过加入熟知的乳化剂以生产稳定的乳液而开发利用这种作用。任何以这种方式起稳定作用的物质必须具有能使其同时与水分子和油分子4互相作用化学组成,即它应含有一个亲水基团和一个疏水基团原油乳液因油中含有的天然物质而稳定。这些物质通常含有极性基团如羧基或酚基。它们可能以一种溶液或一种胶态分散体的形态存在。特别的影响是附着于末端。在此情形下,绝大多数的微粒分散于油相中并在油水界面累积,在此界面上,它们并排排列,极性基团指向水中。所以最后形成了一种物理稳定的界面层。像微粒层或石蜡结晶体似的固体包。以肉眼通常认识到的结果包覆在界面层中。这个机理解释了原油乳液的陈化和难于破除的事实。1.3乳化液的形成和破乳a)乳化液的形成由物理化学可知,形成乳状液必须具备以下条件:系统中必须存在两种以上互不相容的液体;有强烈的搅拌作用;要有乳化剂存在。原油中含水并有足够的天然乳化剂是生成原有乳状液的内在因素,其乳化剂主要是沥青质、胶质、环烷酸、脂肪酸、氮和氧的有机物等。他们中的多数具有亲油憎水性质,因而一般生成稳定的W/O型乳状液。由以上可知,原油在井筒中的流动、在地面集输系统内的压力骤降、伴生气析出、泵对油水的增压、清管、油气混输等都会强烈搅拌油和水,促使乳状液的形成和稳定。因而,原则上我们可以采取以下措施防止稳定乳状液的形成:尽量减少油水混合物的剪切和搅拌;尽早脱水。b)原油破乳剂的破乳机理近些年来,原油乳状液破乳机理研究多集中在液滴聚结过程的精细考察和破乳剂对界面流变性质的影响等方面。但由于破乳剂对乳状液的作用非常复杂,尽管在这个领域进行了大量的研究工作,目前对破乳机理尚无统一论断。以下几种目前公认的破乳机理:③增溶机理。使用的破乳剂一个或少数几个分子即可形成胶束,这种高分子线团或胶束可增溶乳化剂分子,引起乳化原油破乳。④褶皱变形机理。显微镜观察结果表明,W/O型乳状液具有双层或多层水圈,两层水圈之间是油圈。液滴在加热搅拌和破乳剂的作用下,液滴内部各层相互连通,使液滴发生凝聚而破乳。此外,国内在对O/W型乳化原油体系的破乳机理研究方面也有一些研究工作,认为理想的破乳剂必须具备下列条件:较强的表面活性;良好的润湿性能;足够的絮凝能力;较好的聚结效果原油乳状液的破乳过程是由分散水滴相互接近结合在一起、界面膜破裂、水滴5合并粒径增大、在油相中沉降分离等一系列环节组成。由于分散相外围的界面膜有较高的机械强度阻止水滴的合并沉降,所以原油乳状液破乳的关键是破坏油水界面膜。一般而言,破乳剂较乳化剂有更高的活性,不仅能够破坏已形成的原油乳状液,还可以防止油水混合物的进一步乳化,起到降低油水混合物粘度和加速油水分离的作用;它能够消除水滴间的静电斥力,使水滴絮凝。c)温度对破乳效果的影响升高温度可以减少乳化剂的吸附量,减少乳化剂的溶剂化程度,降低分散介质的黏度,有利于分散相的聚并和分层,提高加剂油水混合物的温度能加速乳状液和油水分离,因而我们也常用加热法对油水乳状液进行处理,促使油水分层。实验研究了加热温度、加入破乳剂量对破乳效果和破乳速率的影响。实验结果表明,对一定量的原油乳化液,破乳剂用量均在一个最佳值,温度会影响破乳剂的最佳值,随温度升高,原油乳状液破乳时所使用的破乳剂用量的最佳值降低,同时,加入的破乳剂量对乳状液脱水速率也有一定的影响,现在我站目前加热温度控制在60-65℃左右,以达到最佳工作温度。d)原油破乳剂的种类破乳剂的种类繁多,按表面活性剂的分类方法可分为:阳离子型、阴离子型、非离子型、两型离子型破乳剂。阴离子型破乳剂有羧酸盐类、磺酸盐类和聚氧乙烯脂肪硫酸酯盐等,具有用量大、效果差、易受电解质影响而减效等缺点;阳离子型破乳剂主要有季铵盐类,其对稀油有明显效果,但不适合稠油及老化油;非离子型主要有以胺类为起始剂的嵌段聚醚,以醇类为起始剂的嵌段聚醚,烷基酚醛树脂嵌段聚醚,酚胺醛树脂嵌段聚醚,含硅破乳剂,超高相对分子质量破乳剂,聚磷酸酯,嵌段聚醚的改性产物和以咪唑啉原油破乳剂为代表的两型离子型破乳剂。2三相分离器原理及工艺流程油田在进行原油脱水处理过程中常采用油气分离、一次脱水、二次脱水的处理工艺,近些年虽应用了三相分离处理工艺,但原油中含水仍偏高,拖出的原油还得进行二次处理。采用先进的工艺技术,简化和缩短工艺流程,提高产品质量,降低工程建设投资是油田建设追求的目标。毋庸置疑原油脱水的最基本原理就是靠油水密度差实现分离。原油脱水器就是将油气水混合物引入容器,为混合物提供一定停留时间依靠6重力沉降进行油水分离。2.1原油脱水器分类油气分离器按外形主要有两种形式,即立式和卧式分离器,此外还偶尔有球形和卧式双筒分离器。按功能可分为油、气两相分离器和油、气、水三相分离器。按工作压力可分为真空(0.1Mpa)、低压(1.5Mpa)、中压(1.5Mpa~6Mpa)、高压(6Mpa)分离器。按实现气液分离所用的能量可分为重力式、离心式和混合式等。2.2油气分离器的基本构造及运行原理a)分离器的基本构造无论是立式还是卧式油气分离器通常都包括以下几个部分:入口分离器,使入口油气混合物的动量减小,气液的到初步分离,并使气液在各自的流通面积上有均匀的流速;重力沉降区,在该区内气体流速减小,湍流度降低,利用重力使气体夹带的油滴沉降至集液区;集液区是为液体提供必要的停留时间使液体进一步脱气,收集从重力沉降区和捕集器分出的液体,平衡进液量和排液量的不均衡,即有一定的缓冲作用。捕雾器是利用一系列折板、丝网垫或产生离心力部件,从气流中截留更小的油滴,使分离器出口气体的带液量控制在某一允许数量之下;压力、液位控制系统;安全防护部件等。而我站使用的HNS型四相预脱水分离器就是新一代的油水分离设备,适用于处理不同含水率的轻质及中质油气水混合物,并新增了旋流进口预脱气、水出口隔板式排水、槽式负压除砂等多项功能,具有明显提高设备脱水率和设备不停产进行除砂功能,实现了高含水原油一段脱气、脱水合格,简化了工艺流程提高了自动化控制能力,减少了工程投资,降低了能耗。7图3-1高一联高效预脱水分离器结构示意图图3-2高一联三相分离器结构示意图(2)油气分离的基本原理油气水混合物进入分离器后,入口分流器将混合物除部分成气液两相,液相引至水油油室水室补(排)气管线排气排沙进液油水界面调节阀油水气出口进液进液沉降室沉降室8油水界面以下进入集液区。在该区内,依靠油水密度差使油水分层,底部为水层,上部为油层。油从油室堰板上方流至油室,经由出口阀门排出。水从水室堰板上方流入水室,进而排出。由油水界面阀控制油水界面的高度。分离器分出的气体水平的通过重力沉降区,经除雾后流出分离器,分离器压力由安装在气管线上的控制阀控制。2.3关于油水界面阀的基本调节三相分离器油水界面阀关系图3-
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