沉降罐调节水箱喷水原因简析

2022-09-11

一、概述

风城油田目前开采原油粘度50℃为16780MPa·S, 胶质16.8%, 沥青质2.41%属于超稠油高胶沥质原油[1]。其开采方式有蒸汽吞吐、SAGD和火驱。针对蒸汽吞吐采出液具有温度高、粘度高、泥沙含量高的三高特性, 一号特稠油联合处理站原油处理系统采用重力沉降热化学处理工艺, 辅助以掺柴降粘、相变掺热、浮筒收油、导热油循环伴热和大罐负压排泥等工艺。热化学沉降罐采用立式溢流沉降罐。

二、立式溢流沉降罐的工作原理

立式溢流沉降罐是以常压拱顶钢制储罐为主体, 辅助进液分配、集油、集水及调节水箱。其原理[2,3,4]是重力沉降作用实现油水分离。主要包括底部水层的水洗过程和上部油层中水滴的沉降两大过程。含水原油由进口管线经配液管中心汇管和辐射状配液管流入沉降罐底部的水层内, 在水层内进行水洗, 由于油水密度的差异, 使部分含水油在上升的过程中, 较小粒径的水滴向下运动, 油向上运行, 实现了油水分离。原油上升到沉降罐集油槽的过程中, 其含水率逐渐减小, 当原油上浮到沉降罐上部液面时, 以溢流方式维持恒液面运行, 含水率很小的原油进入上部的集油槽并从脱出油出口管线排出;沉降罐底部的脱出水, 经溢流水箱的虹吸上行管吸至一定高度后, 经水箱内的堰板溢流至虹吸下行管通过排水管线排出。

三、调节水箱的工作原理

P0-大气压P1-大罐压力ho-油层厚hw-水层厚hwz-水箱出水高度

油水分离必须保证一定的沉降时间, 即要求有相对稳定的油水界面, 才能保证油水分离的效果。沉降罐油水界面的控制根据静水压强原理设计, 脱出油和水均以溢流方式维持恒液面运行, 由图1可列出能量平衡方程

正常工作时P1=P0, 沉降罐的翻油高度 (hw+ho) 既定, 即油 (ho) 、水 (hw) 层厚度确定了, 油水界面的位置即确定了, 用公式可计算调节水箱溢流堰板的出水高度 (hwz) 。但实际生产中, 油和水并不是纯油和纯水, 计算中选用的油水密度值和实际操作存在误差, 因此, 生产实践中溢流堰板出水高度是可调的, 即通过调节溢流堰板出水高度调剂油水界面位置。

四、现场工艺简介

1. 沉降罐高出水流程

站内共有4立式溢流沉降罐座, 其中2座为沉降罐;2座为用于沉降罐高处进水处理之前的缓冲除油罐。具体流程是沉降罐高出水经虹吸管进入调节水箱经出水管线与SAGD密闭实验站脱出水汇合进除油罐 (汇合处的压力在0.2Mpa左右) , 除油罐高出水经虹吸管进入调节水箱经出水管线进旋流除油器和调处罐, 流程示意简图见图2。

2. 立式溢流沉降罐的负压排泥工艺

沉降罐底部安置负压排泥装置, 据罐底0.5m (虹吸管入口高度据罐底1.5m) 。该装置主要应用“水射器”工作原理[5]:每个排泥器上的“水射器”与四个吸盘连通, 高速喷射的液体流过“水射器”产生负压, 再通过排泥器的每个吸泥盘的服务面积, 均匀、彻底地将设备底部沉降的污泥定期排出, 达到排泥的目的。其原理结构简图见图3。站内大罐负压排泥应用的高速喷射液来自水区污水池, 速度及能量由污水提升泵提供。