高效稠油脱水工艺技术研究及应用

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1、高效稠油脱水工艺技术研究及应用高效稠油脱水工艺技术研究及应用摘要：针对油田进入高含水期特点，特别是稠油脱水能耗大，设备效率低等问题，通过研究高含水稠油的脱水规律和理论，以及稠油脱水的配套技术，解决了稠油脱水设备及填料的堵塞问题，大幅度提高了脱水设备的效率，形成了一套完善的稠油脱水技术。研制的HNS型油气水砂高效四相分离设备在处理含水85％左右的稠油时，一段脱水指标达到原油含水≤3.0%，污水含油≤1000mg/l，达到了国际先进水平。新设备大大简化了含砂稠油脱水、集输和处理流程，具有结构紧凑、处理量大、操作、

2、控制稳定可靠，各部分功能分明、有效利用率高、分离效果好和自动化程度高等特点。高效稠油脱水工艺技术研究及应用稠油脱水现状及存在的难题：脱水设备效率低。现有设备采用二段、三段，甚至有采用四段脱水，工程建设投资大，运行管理不便。能耗大。热化学脱水采用油水混合加热，当来液含水高时，大部分热量都耗在了给水的加热上，而水温升高对脱水质量影响不大，造成了很大浪费。泥砂堵塞严重。稠油一般都含有泥砂，当泥砂含量高时会严重堵塞设备，造成设备检修期短，影响脱水质量。流程不密闭。油气损耗大，污染环境。高效稠油脱水工艺技术研究及应用一

3、、稠油脱水技术研究影响油气水分离的因素是多方面的。本文介绍是在已有分离技术的基础上，针对高含水原油，特别是高含泥砂稠油的特点，通过从不同角度对油气水分离的规律和理论做进一步的研究，在理论研究的基础上，研制的新型四相分离器结构更为优化，通过采用入口旋流预脱气，稠油密闭除砂等技术，可大大提高设备的运行效率，除低设备的运行能耗。高效稠油脱水工艺技术研究及应用设备结构优化研究在遵循多相流体力学及流体相似理论的基础上，采用粒子图像测速（PIV）和液滴动态粒径分析等技术，通过进行停留时间分布、分离特性试验和液滴动力学分析

4、，分别对设备各功能段不同构件进行了优选。高效稠油脱水工艺技术研究及应用入口旋流预脱气技术研究入口旋流预脱气不仅提高了设备的有效容积，而且对平衡设备压力，稳定流态，消泡吸能也有一定的作用。该技术对处理高油气比原油、易起泡原油的油气分离是非常有效的。预脱气后原油中剩余的少量溶解气对油水进一步分离也有一定好处。高效稠油脱水工艺技术研究及应用活性水强化水洗破乳技术研究对乳化液能否进行有效破乳是影响油水分离质量的关键因素。通过特定的水洗、布液构件，使油水混合物在水洗室里进行碰撞、磨擦、翻滚和搅拌等作用，一方面进行水洗强

5、化破乳，另一方面使大部分游离水从原油中快速分出，原油从油水界面处沿分离器截面上流动的流速减慢，为原油中较小粒径的水滴沉降创造了有利条件，同时还可使砂子、机杂及一些沉降型的悬浮物直接进入水层，避免了这些杂质进入分离器内的中间乳化界面层中形成稳定的乳化液后又影响脱水效果。高效稠油脱水工艺技术研究及应用油水分离模式转化技术研究对乳化液脱水速度描述公式—stokes公式，脱水速度与连续相粘度成反比。该技术可把常规的原油脱水转化为水中除油，这样连续相粘度大大降低，可大幅度提高脱水效率。同颗粒直径的水滴在油中的沉降速度（

6、Vw）约是油滴在水中浮升速度的1/(18～180)，即“水中除油”的效率要远大于“原油脱水”的效率。高效稠油脱水工艺技术研究及应用填料聚结粗粒化技术研究由设备的粒级效率ηi=L（ρP－ρF）gδi2/（18HV0μ）知，ηi与流道高度H成反比，与液滴直径δi平方成正比。根据这一原理，分别在入口段和沉降室分别采用了粗粒化技术和多层板技术，大大的提高了设备的分离效率。整流聚结高效稠油脱水工艺技术研究及应用来液单相加热技术研究在对稠油的脱水中，往往需进行加热来降低原油粘度，以提高脱水效率。以往的加热方式是对油气水三

7、者混合加热，由于水的比热是1.0千卡/千克·℃，油是0.5千卡/千克·℃，如果在来液含水较高时，大部分热量实际上是给水进行升温，造成很大的浪费。通过仅给油相升温，现场实测，对水相温升的影响约是油相的十分之一，以来液含水80%为例，两种加热方式相比，单相加热可节约热耗80％左右。加热器高效稠油脱水工艺技术研究及应用界面自控技术研究传统设备对界面的控制一般是通过界面检测仪来进行的，这种控制方式要么不稳定，要么系统复杂，难以操作和维护。而HNS型分离器通过采用可调“U”型管，将油、水“界面控制”转化为油、水“液面控

8、制”，用微机进行控制，较好的解决了油水界面自控问题。高效稠油脱水工艺技术研究及应用槽式负压除砂技术研究四相分离器的内部构件上用倾斜面代替平面，可使砂容易滑落，并沉积到容器底部，同时分离器底部收砂槽设计为斗形，以利于泥砂的集中处理，然后利用除砂器在设备底部形成一个负压区，砂粒在水流的带动下汇积起来进入负压区，在主流介质的携带下排出设备，从而达到除砂的目的。高效稠油脱水工艺技术研究及应用二、稠油脱水配套