沉降罐在非正常工况下的调节

2022-12-05

前言

油田在开发和开采过程中, 原油采出液往往伴着水采出, 若缺乏必要措施进行原油脱水, 将影响到原油的整体质量。目前, 原油脱水常用方法主要有:电脱水、三相分离器脱水及沉降罐脱水等[1]。其中, 沉降罐是一种重要设备, 具有操作和管理较为简单、耗能小、处理能力强、脱水效果好等优势, 且适用于各类物性的油品, 在油田中广泛应用。但受到一些因素影响, 沉降罐产生非正常工况现象, 对整个联合站的各个生产环节产生极为不利影响。因而, 对沉降罐在非正常工况下的调节进行分析, 十分有必要。

一、沉降罐的工作原理及作用

沉降罐工作原理:伴着水分的原油流到沉降罐底部的水层内, 利用水的张力, 完成水洗。这过程中, 破乳剂作为一种表面活性剂, 用于降低油水界面的表面张力。在原油上升时, 油与水密度不同, 在破乳剂的作用下, 水滴粒径较小而向下运动, 油继续向上运行, 从而实现了油水的分离[2]。

沉降罐的作用 (具体如图1) :通过沉降罐内部结构功能, 对带有水分的原油进行抽检分离出来, 从而减少原油含水量, 将其控制在合理范围内。通常情况下, 经脱水处理后的原油含水量应在0.5%以下。

二、沉降罐的主要影响因素控制参数

1. 沉降罐运行的主要影响因素有:

(1) 原油物性。原油物性不同, 表面张力也会不同, 且表面张力与脱水难易程度呈负相关。 (2) 沉降时间。沉降时间是沉降罐有效容积与进液量的比值, 在原油物性相同的情况下, 沉降时间越长, 沉降罐脱出原油的含水率越小, 反之则含水率越大。

2. 原油脱水过程中, 须将各种影响参数控制在一定范围内, 主要控制参数包括:

(1) 原油进液量。进液量直接影响乳化液沉降时间, 进液量与沉降时间成反比, 进液量越大, 沉降时间越短。当沉降时间比乳化液破乳需要的最短时间还小时, 脱水效果将不理想, 原油含水量将超标。 (2) 沉降罐水层的高度。水层高度一方面影响沉降时间, 水层越高, 水洗越充分, 脱出水量也越多, 但反过来影响沉降罐的有效容积, 从而缩短了沉降时间, 影响沉降脱水效果。另外一方面影响水洗效果, 对不同原油, 其水层高度也会有所不同, 因而脱水过程中, 要对水层高度进行合理调节。原则上, 沉降罐水层高度应控制在0.5m内。 (3) 脱水运行的温度。脱水过程中, 运行温度也是影响原油性的一项重要参数。运行温度越高, 原油粘度越低, 其表面张力也会适当降低, 这更有利于原油脱水。同时, 运行温度也会影响破乳剂的作用效果, 但应该根据不同原油类型和现场试验确定运行温度, 将其控制在一定范围内, 以取得最佳脱水效果。

三、非正常工况下沉降罐的调节措施

1. 对原油物性的判断

沉降罐运行中, 主要影响因素之一是破乳剂投加浓度, 因而, 在非正常工况下可通过改变投加浓度来对沉降罐进行调节。在沉降罐工况变差时, 应通过取样试验的方式对原油物性进行重点判断, 若是由此影响沉降罐运行工况, 则可根据具体情况适当增加投药量, 对投药后沉降罐的运行情况进行密切观察, 并做好相关记录。此外, 应定期、不定期地检查转油站、增压站的加药情况, 核实加药浓度, 确保加药的合理性、有效性。如:在长庆油田超低渗透油藏第二项目部**联合站沉降罐运行过程中, 就是通过判断原油物性及投加破乳剂的方式, 对非正常工况下的沉降罐进行调节。具体做法是上游站的来油经过收球筒后, 安装加药装置进行投加破乳剂, 在检查监督过程中出现了两次加药浓度不符合工艺要求的情况, 但都及时发现并得到有效调整, 未对沉降罐的运行造成根本性影响[3]。

2. 对运行参数进行判断

沉降罐运行中, 最主要也是最直观的参数是原油近液量、沉降罐水层的高度及其运行的温度, 对这些参数进行科学分析, 可判断出沉降罐是否在标准工艺要求范围内运行。若这些主要参数中的任一参数出现问题, 应及时进行纠正, 确保沉降罐原有功能和作用的发挥。若原油进液量参数不合理, 应在不影响全油田生产的基础上, 对整个集输系统的库存进行调节, 确保进液的平稳性。若水层高度参数不合理, 则可通过适当生产调节, 使其维持在一定范围内。若运行温度参数不合理, 可通过加热系统进行调节, 适当提高运行温度, 促进沉降罐工况的及时、有效恢复。

3. 极端工况下的调节

在一般检查和处理后, 沉降罐运行均不能恢复时, 则可判断出沉降罐无法分离出游离水。出现这种极端工况的原由是沉降罐内原油乳化液的性质趋于稳定, 乳化液表面呈固体或半固体状态, 且内部含有外观为黑色煤渣状的固体颗粒, 无法将油水分离开来[4]。针对这种极端工况, 应结合地层原油特点, 及时进行稀释或集中处理。在**联合站, 主要是通过延长沉降时间、增加破乳剂投加量、调节罐温的方式改变沉降罐运行工况。当出现沉降罐乳化层和油层无法区分时, 对5000 m3沉降罐进行封闭沉降, 直接在沉降罐投加破乳剂, 同时保证罐温适合, 取得良好效果。而长庆油田西一联合站的处理方式, 则是直接对全站3500 m3老化乳化油投加CQ-CL01乳化油处理剂18 t、YT-100破乳剂1t, 当静置沉降到第7d时, 沉降罐运行工况将明显好转。

小结

随着社会生产力的发展, 石油资源越来越紧缺, 石油开采及油井油质要求不断提高, 这种形势下, 作为原油脱水的主要设备, 沉降罐的重要性越来越突出。对沉降罐相关内容及其在非正常情况下的调节措施进行研究, 十分有必要。

摘要：作为原油脱水的重要设备, 沉降罐具有操作简单、处理能力强、适用性强等特点, 在我国油田中广泛应用。但沉降罐运行过程中, 常受到一些因素的影响, 产生非正常工况, 需引起足够重视。只有提高认识, 在充分了解沉降罐非正常工况的具体原因, 并在此基础上采取有效调节方法, 才能避免非正常工况时的盲目调节, 保证其正常、可靠运行。本文主要分析沉降罐的工艺原理, 探讨沉降罐主要控制参数及其在非正常工况下的调节措施。

关键词：沉降罐,工艺原理,非正常工况,调节措施