原油破乳降低外输干压 原油破乳机理

  【摘 要】随着油井数规模的不断增加,外输量也大幅增长,尤其在2010年投产21口新井以来,在外输过程中因原油乳化问题导致该站在生产过程中时常出现外输干压偏高、外输泵空转烧密封,甚至因外输困难被迫采取罐车拉油等不利情况,给井站正常生产及生产成本带来了很多不利影响。采取措施解决了乳化问题。
  【关键词】原油乳化;超稠油;外输;干压
  
  随着采油作业一区超稠油井数的逐年增加,超稠油占作业区产量比重也越来越大,目前超稠油产量已占全区产量的70%左右。1-90号站便是作业区一座典型的超稠油站,超稠油总井数达到68口。
  自2007年1-90号站投产超稠油油井以来,随着油井数规模的不断增加,外输量也大幅增长,尤其在2010年投产21口新井(杜813兴隆台17口、杜84兴隆台4口)以来,在外输过程中因原油乳化问题导致该站在生产过程中时常出现外输干压偏高、外输泵空转烧密封,甚至因外输困难被迫采取罐车拉油等不利情况,给井站正常生产及生产成本带来了很多不利影响。
  通过对90#站40口油井的采样分析,其中有18口井已发生原油乳化现象,因此,原油乳化是造成90#站外输干压升高的根本原因。降低外输干压是保证90#站正常生产的首要问题。
  1.原油乳化的危害
  (1)原油发生乳化后,水被分割成单独的微小液滴;原油中含有天然乳化剂,它们吸附在油–水界面上形成保护膜,形成油包水的状态;原油含水以后,其物理性质发生很大变化,增大了液流的体积,总液量大幅度增加,降低了设备和管道的有效利用率,特别是在高含水的情况下更为突出。
  (2)当原油与所含水呈“油包水”型乳状液状态存在时,最突出的是粘度显著增加(几倍或几十倍),再加上水的密度比原油的大,这就使管道摩阻增加,造成输油压力升高;
  (3)增加了升温过程的燃料消耗。由于水的比热容为1,原油的比热容为0.45,所以燃料的消耗成倍增加。当原油含水率为30%时,燃料消耗增加一倍。特别是在原油集输过程中,一般要对原油反复加热升温,热能的消耗是非常大的。
  (4)引起金属管道、设备的结垢和腐蚀。原油中所含的地层水都有一定的矿化度。当其中碳酸盐或硫酸盐含量较高时,会在管道和设备的内壁富集,形成盐垢。久而久之,会使液流通道直径变小,甚至完全堵塞。当用管式炉加热这种含水原油时,会因结垢而影响热的传导,严重时会引起炉管式火筒过热变形、破裂。
  2.采取措施,实现原油破乳降粘
  2.1提出破乳方案
  (1)选原油乳化井,套管加破乳剂。
  (2)从高架罐口加破乳剂。
  (3)缓冲罐内泵入破乳剂。
  (4)外输管线直接泵入破乳剂。
  2.2方案的实施验证
  实施验证1:工作量大,有套管气井加药难度大,药济混合不好,破乳不充分,用药量大。
  实施验证2:工作量大,存在一定的不安全隐患,药济混合不充分,用药量大。
  实施验证3:从缓冲罐进口用比例泵把一定浓度药济泵入缓冲罐,目的是药济在缓冲罐内混合后达到充分破乳。
  验证结果:
  (1)药剂进罐后,由于没有搅拌功能,致使药济只与罐内部分液体混合,没有达到充分混合破乳的作用,导致泵压和外输干压忽高忽低,给看站员工带来很大的工作量。
  (2)离心泵气化现象较为严重。外输干压下降不明显,外输干压在0.9~1.1 MPa之间波动。没有达到预期目标。
  实施验证4:在外输泵的出口处,用比例泵把一定浓度的破乳济连续不断地泵入管线,目的是在外输管线内实现破乳降粘,减少外输管线内液体的流动阻力,达到降低外输干压的目的。
  验证结果:
  (1)把破乳剂连续注入外输管线2个小时后,外输干压明显下降,由1.2MPa,降至0.7MPa左右并相对稳定。
  (2)外输泵的电流明显降低。
  (3)外输罐位平稳,有利于员工操作。
  存在问题:破乳剂的浓度没有确定,如果浓度过高会造成不必要的浪费,如果浓度过低破乳效果不好;加药的方式还有待改进。
  3.改进措施方案
  (1)针对加药浓度问题,根据药品的特性要求和本站原油乳化的特点,经过计算和反复试验,最后把药济浓度确定为50ppm最为合适,这样既达到了充分破乳的目的,又不至于浪费药品。
  (2)根据比例泵可调排量的特点,实现外输干线的连续加药,按照2500ppm的药剂浓度把药济混合液排量定为每天20立方米,用比例泵把药剂泵入外输管线。每天需加破乳济50~75kg。
  (3)加药装置采用简单易行的方式:用一加药箱做为药品混合装置,控制好站内循环水流量注入药箱内,把药品用滴定的方式连续加入箱内,这样就解决了药品浓渡和连续加药的问题。
  4.现场应用及效果检查
  目前原油破乳降低外输干压的方法在采油作业一区90#站23#站和新9#站3座站中得到很好的应用,有效地降低了外输干压,解决了因原油乳化而造成外输困难的矛盾。
  (1)外输干压由1.2MPa,降至0.7MPa,并长期稳定。
  (2)外输泵压稳定,外输泵电流下降。
  (3)减少了工作量,减轻了劳动强度。
  5.加强管理,巩固措施成果
  (1)对2台外输加热炉流程分别倒为泵前加热和泵后两次加热,提高外输温度,达到充分破乳降低外输干压目的。
  (2)通过及时观察罐位情况,根据需要调整外输泵电机变频,提高电机效率,保证外输泵平稳输油,避免机泵“大马拉小车”、甚至空载运行。
  (3)强化加药管理制度,保证24小时连续加药。
  (4)炉子定期清积碳,保证炉子正常燃烧,提高加热炉的热效率。
  (5)实行分输:根据离心泵和稠油泵的特点,对油井含水在60%以上的油井进缓冲罐,通过离心泵输油;对油井含水在60%以上的油井倒入高架罐,通过稠油泵输油,实现2台泵分输。

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