1、大罐沉降脱水技术探讨摘要：原油中经常含有大量的水、盐和泥沙类机械杂质等，这些物质会造成金属管路和设备的结垢与腐蚀，给原油的集输和炼制带来很大的麻烦。本文针对化学破乳过程中沉降时间、破乳温度、油水界面的情况、原油成份以及现场工况条件对破乳剂脱水方面的影响进行了探讨，优化了沉降工艺条件，为改进原油脱水过程的控制方案提供了技术指导。关键词：原油脱水 破乳剂 沉降工艺 前言 立式溢流沉降脱水罐是依靠重力沉降原理实现油水分离的一种原油脱水设备。脱水罐脱水原理是：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。破乳剂作为一种表面活性剂，主要作用是降低油水界面的表
2、面张力，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。在原油上升到沉降罐集油槽的过程中，其含水率逐渐减小。经沉降分离后的原油进入集油槽后，经原油溢流管流出沉降罐；分离后的污水经上部水箱，由脱水立管排出。原油含水量较大时，水洗脱水效果明显，操作时应在罐内保持较高的水层；含水量较小时，沉降脱水效果较为明显，则应适当增加油层厚度。在破乳、温度等生产条件均良好的条件下，油水界面的高度对脱出油及脱出水指标有很关键的影响。化学破乳过程中沉降时间、破乳温度、油水界面的情况以及现场工况条件对破乳剂脱最终脱水效果影响较大，本文对其进行了分析，提出了优化脱水效
3、果的建议与措施。 1 大罐沉降工艺脱水过程的问题 联合站原油的油水分离过程有热沉降脱水、电脱水、化学脱水、电化学联合脱水和超声波脱水等多种方法，部分油田的原油处理目前全部为化学脱水。但是在这些方法处理后，必须有足够的空间和时间保证油水分离，即在原油破乳剂对原油进行破乳后，再利用重力作用与油水密度的差异在沉降罐内进行一段时间沉降，使得油水完全分离。 沉降罐主要是依靠下部水层的水洗作用和上部原油中水滴的沉降作用使油水分离。当原油上升到沉降罐上部液面时，其含水率大为减少，经沉降分离后的净化原油自集油槽和溢油管排出。在现场实际生产过程中，由于受诸多因素的影响，油、水并不总是能够理想地实现自动分离，其主
4、要影响因素有：沉降时间、破乳温度、油水界面的情况、现场工况条件、油田生产过程中回收的落地原油、油品粘度以及部分油田化学药剂等。当然，在实际生产中，影响沉降脱水罐运行效果的因素还有很多，包括油罐的设计尺寸、运行工况及系统运行参数等均会对沉降脱水罐的油水分离效果产生不同程度的影响，需要根据具体情况采取针对性措施。2 影响化学破乳的关键因素 2.1 沉降时间的影响 含水原油的沉降分离需要有一个过程，在实际生产中，为了提高油水混合物在管道输送过程中的流动速度，在主干线增压点都进行了增压，毛油进入联合站，经缓冲罐产进换热器沉降罐中心配液管，进入沉降罐底部，配液管上的微小喷淋孔上会喷射出压力较高的液柱，很
5、大程度上搅动沉降罐的底部水层，甚至在水层偏低，控制不合理的工况条件下，引起油层的波动，水滴并不能在重力作用下顺利沉降。甚至有些联合站无缓冲罐，此现象更为严重，值得注意。 2.2 破乳温度的影响 油温越高，油、水的密度差越大，相应地粘度也越低，适当的提高温度使脱水率上升，使油、水在罐内的分离变得更为简单。随着温度的升高，原油的粘度降低，水滴沉降速度将增大，水滴易于在油相中下沉；同时原油体积膨胀系数较大，使水和油的密度差增大，也利于水滴易于在油相中下沉。当沉降罐温度过高时，会引起水蒸气随着原油伴生气逃逸到沉降罐上部无油空间，由于本地区昼夜温差较大，沉降罐内部与外界环境温差悬殊的情况下，在水蒸气罐顶
6、发生冷凝作用，水珠滴落在油层顶部。在现场使用过程中，原油破乳的温度一般控制在 6070为适宜。 2.3 油水界面的影响 （1）油水界面过低的影响 油水界面过低会影响溢流口含水百分数及乳化层高度。水层过低时，沉降罐内由于下部进液压力对油层的搅动与冲击，油水界面处于一片混沌状态，油层原油已经有一定程度的破乳，油水微观状态已经分离，但物质形态还处于无法分离，取出该层段油层剖面样，蒸气含水往往很高。若水层偏低，长时间油和水物质形态得不到分离，加之破乳剂的作用，会形成乳化层。根据某联合站油水界面的监测数据可以看出，油水界面过低会造成溢流口含水、乳化层升高，需要建立合理的油水界面保证原油脱水工艺平稳运行。
7、 油水界面过低还会影响沉降罐脱出水水质。首先，油水界面过低会导致污水含油升高。其次，目前很多联合站由于实际生产情况的制约从未进行过清罐处理。原油成分中所含的粘土质、沥青质等成分长年累月不断积累存留在罐底，用取样器通过取样口向沉降罐底部自由下沉发现无法下沉至实际罐底。若在水层大幅度波动情况下，底部积存黑色粘土物质随之搅动起来而形成沉降罐底部水悬浮物极高，这样随着污水外排，污水中黑色粘土悬浮物分散悬浮导致视觉上的水质发黑。 （2）油水界面过高的影响 油水界面过高会造成沉降时间严重不足，引起溢流口含水的超标。另外，低于水密度的破乳剂进入沉降罐后，向上朝油层高度扩散，会有很大程度的破乳剂在水中流失（尤
8、其水溶性破乳剂） ，造成破乳剂的浪费，出水口阀开度大，也会造成部分破乳剂会随脱出水直接流逸出沉降罐。 2.4 原油成分的影响 原油中含有的溶解天然气以及来液成份都会对破乳造成影响。破乳过程中，原油中的溶解天然气由于压力的降低就会溢出并对油相和水相产生扰动，降低脱水效果。溶解天然气量越多，对油水分离的影响就越大。另外因采油队新井投产或单井修井作业后，来液成份会发生变化（老化油，酸洗液，压裂液，高分子聚合物等） ，造成原油脱水困难，破乳剂作用发挥不好，影响脱水效果。 2.5 现场工况条件的影响 （1）进液量大小对沉降罐平稳运行的影响 来液的平稳均衡是沉降罐运行的一个重要的影响因素。卸油台的来液量过
9、大的波动，污水池水进入沉降罐的来液量或沉降罐脱水量的不平稳，以及在倒油操作过程中倒罐泵排量的过大，都会破坏沉降罐的动态平衡，降低沉降罐原油的沉降时间。剖面含水波动较大，严重时会导致溢流口含水严重超标。 根据对某联合站的 1#沉降罐的不同时段，进液量与溢流口含水，溢流口下 1 m 含水监测数据发现，进液量的不平稳，也是溢流口含水波动的主要因素。 （2）进液流量均衡性的影响。 进入沉降脱水罐内的流量越稳定，对罐内油相和水相的扰动就越小，能使沉降分离的效果更好。因此，当布液管被堵塞时会造成布液不均匀，进液流速增大，破坏油水界面，降低水洗作用，从而影响脱水效果。 （3）大罐抽气与轻烃回收工艺的影响 原
10、油富含伴生气时，进行回收既可以降低现场的危险隐患，又有很强的经济价值，所以很多联合站附近建立了轻烃厂。过多的气体会对沉降罐内产生较大的冲击，破坏油水层的分布，使进入沉降罐的液流失去平衡，所以大罐引气和补气平稳进行也是一个很关键因素，若某环节出现改变都可能打破沉降罐之前运行的平衡。 3 结论 通过以上分析表明：掌握沉降脱水罐工作原理并能对常见问题进行分析和判断十分重要，只有把原油破乳剂质量、硬件条件、集输工艺水平诸多影响因素综合起来，并将各个影响因素协调地控制在最佳状态，才能确保集输系统的平稳运行。 原油破乳剂在联合站应用过程中，热化学脱水效果如何，影响因素有沉降时间、沉降罐温度、油水界面控制、现场具体的工况条件等，在解决问题要综合衡量各方面因素。 平稳操作和严格管理，也是影响脱水效果的因素之一。操作的关键是控制 4 个平稳：即药剂投加平稳、处理量平稳、温度平稳和油水界面平稳。
