博雅旅游网 > 亚洲旅游网 > 沙特 > 沙特

沙特阿拉伯大油田油水分离经验

一、 简介 原油必须在含水原油处理设备中或油气分离装置(GOSPs)中从产出液中分离出来。流入的油和水形成乳化液,要对其进行分离可能很难。当遇到难以破乳的乳化液时,就会产生许多操作方面的问题,例如造成油气分离装置中的设备停机、工作不稳定、破乳剂用量增加、分离出的原油不合格,以及管线内的压降高。这些乳化液必须经过处理才能使它的原油规格达到运输、存储以及出口的要求,并使其在下游处理工艺过程中减少对处理设备的腐蚀和催化剂中毒现象的发生。

   文中所述油田的原油来自7个不同油藏,包括来自阿拉伯油藏的较黏稠原油。这些油的黏度范围从2~10cP以上不等,重力范围在28~40°API之间。n戊烷沥青含量在0.2%~7%以上,生产井含水率范围从干井到70%以上。这些井大多数都是近海井,原油通过海底的管道干线输送到陆上油气分离站中。

  

   陆上油气分离装置包括1个高压分离器, 1个中压分离器和1个两相脱水/脱盐设备。从脱盐设备0来的脱水原油含水率小于0.2%,含盐量小于10 lbm/1000bbl。油水分离器(WOS)用来进一步处理分离出来的水,再通过回注井将其回注到油藏中。经油水分离器处理的水含油率通常符合小于100ppm的标准。油气分离装置的设计处理能力约为30%的含水率,但油田的含水率近年来一直呈不断上升趋势,预计在未来几年还会进一步上升,不久含水率就会超过油气分离装置的设计处理能力。要处理额外的含水量,同时又要避免脱水脱盐设备超负荷运行,其中一个选择是可以把两相分离器改为三相分离器。

   为了了解油田乳化液形成的主要原因,已经进行了深入的研究。研究因素包括含水率、温度、剪切力、沥青含量、破乳剂用量以及原油的混合物。用测定乳化液稳定性的乳化液分离指数来对这些因素进行量化,结果显示原油里沥青含量与乳化液的破乳有密切关系,因此制定并实施了几种可以优化油/水分离以及减少破乳剂用量的推荐方法。

   二、乳化液研究

   1,乳化液特性

   通过进行的几项试验来研究不同因素对乳化液稳定性和破乳情况的影响。大多数试验所用乳化液样本取自破乳剂注入点上游的主生产汇管。试验进行时油气分离装置的平均温度为120 。

   2,温度

   在温度分别为75 、100 、120 、135 、150°F时进行试验。随着温度的增加,乳化液的稳定性降低。

   3,剪切力

   试验分别在低、中和高剪切率情况下进行。低剪切率实例表示在自动振荡器里混合2min,中剪切率实例表示在自动振荡器里混合10min,而高剪切率实例则是在混合器里以2500rpm的转速混合2min。在120°F时,用25ppm的破乳剂来对这些乳化液进行处理。在低剪切率实例里, 10min后会产生完全的水分离。而对于中剪切率,完全的水分离会产生在20min后。对于高剪切率,只能实现部分水分离(10%)。由于剪切增加了乳化液的稳定性,应尽量使剪切力最小化,例如减少过分堵塞和涡流。

  4,含水率

   用含水率为5%~80%不等的乳化液样品进行试验来研究含水率对乳化液稳定性的影响。随着含水率的增加,乳化液破乳较为容易。

   5,阿拉伯石油

   一项初步研究表明来自阿拉伯油藏的原油比来自同一油田的其它油藏的原油更难破乳。在几项试验中,把阿拉伯原油的量由0%提高到30%,同时使来自其它油藏的原油比率保持恒定。结果表明随着阿拉伯原油量的增加,乳化液越来越难破乳。早期的研究表明这是由于阿拉伯原油中沥青含量逐步增加所造成的。如果将来要增加阿拉伯原油产量,必须采取适当的措施来解决乳化液破乳难度增加的问题。

   6,破乳剂的筛选

   通过几项试验筛选出适用于该油田使用的合适破乳液。所有试验用的乳化液样本都取自破乳剂注入点上游的主生产汇管。试验是在油气分离装置平均温度为120 时进行的,对以下几种破乳液进行了测试:

   ◇目前油气分离装置所采用破乳剂

   ◇备用破乳剂

   ◇乳化液破乳较困难的油气分离装置所使用的破乳剂

   ◇乳化液破乳极其困难的油气分离装置所使用的破乳剂

   ◇烷基苯氯化铵,一种阳离子表面活性剂

   所有测试用的破乳剂都能分解乳化液并使之产生分离。随着破乳剂浓度的提高,乳化液分解程度更高、更快。这些数据表明工业上采用的破乳剂的性能是相似的。在加入烷基苯氯化铵后,破乳剂的性能得到改善。

   为了进一步对烷基苯氯化铵的性能做出评价,用这种阳离子型表面活性剂进行了几项附加试验。试验是采用目前油气分离装置所用破乳剂按不同比例和烷基苯氯化铵混合进行的,所有试验的总药剂浓度为25ppm (根据总流体量计算)。用烷基苯氯化铵及烷基苯氯化铵和油气分离装置所用破乳剂的混合物在5~10min内,都可实现大多数或完全分离。这个结果表明在油气分离装置破乳剂中,随着烷基苯氯化铵用量的逐步增加,混合破乳剂的性能也随之提高了。油气分离装置破乳剂中烷基苯氯化铵的最佳用量约为20%vol。

   三、现场试验

   1,改进高压分离器

   处理产出水和含水率逐步增加的另外一个选择方法就是对高压分离器进行改进,在这里就把一些水分离出来,从而减少脱水和脱盐设备的负荷并提高分离器效率。因为最初的分离器是仅为两相分离设计的,需要对它进行改进,把它改成三相分离器。高压分离器长175ft,直径16ft,运行压力为250 lb/in2(G)。流体从一端流进容器,然后撞击在挡板上,气从原油中分离出来,从容器顶部的个气出口排出。固体受到入口加料的阻力,在容器底部入口附近处沉积下来,这就需要对它们进行定期清理。一般泡沫层会产生并漂浮在乳化液的顶部,从容器的入口端到出口端,泡沫会把油夹带进外排气流中,导致压缩机停止运行。一些水可以分离出来并从高压分离器底部和乳化液/油一起排出。高压分离器里安装了标准液位仪、流量控制器和报警设备。

   2,改进方法

   把人孔改为出水口来排出高压分离器所分离出来的一部分水,并安装一个防涡器。为了便于油水分离,还在容器里加一个9ft的挡水板,安装了个不锈钢聚结设备。聚结设备为水滴附着和聚结提供了一个表面,在容器里它们起到了节流板和湍流破碎板的作用。为使气出口的泡沫/雾携带量最小化,在第一个出气口前安装了一个泡沫/雾消除器。入口处原先用的防冲板由叶片式导流盘所替代,使流体向上流入导流盘,这导致了冲力的改变,使气从油中分离出来。

   3,破乳剂

   第二种推荐方法是使陆上和近海之间所采用的破乳剂注入量最佳化。近海破乳剂注入的优点是可以增加主管线中的破乳剂处理时间,其结果是到达陆上油气分离装置的流体很容易破乳。不利因素包括近海破乳剂加药泵的管理和维修、将破乳剂运输到平台上以及进入陆上设备产生水堵引起的不稳定性等。

   对高压分离器进行改进并且在近海注入破乳剂,其目的就是优化破乳剂用量并提高油气分离装置中油水分离效率。在现场试验中,用两个多月的15  张国珍:沙特阿拉伯大油田油水分离经验时间对3种不同的破乳剂进行了测试,收集了油水样本,并进行了分析。对来自高压分离器、中压分离器和脱水器中的水样进行水包油测定。对从油气分离装置输出的原油进行原油含盐量测定。

   现场试验中收集到的数据包括采油率和产水率、温度、破乳剂用量、近海和陆上分注量、破乳剂种类和界面液面。根据这些数据,可以计算出平均产油率、产水率、含水量和破乳剂费用。

   现在大约有75%的水从高压分离器中分离出来。中压分离器对另外所需要的20%的水进行了分离,其余的水由脱水器除去。在脱水器里曾发生过产水率出现峰值的偶发事件,这主要是由于破乳剂发生变质及进入油气分离装置的水发生堵塞而造成的。在现场试验过程中,在水出口处,来自不同容器的含油量会发生波动。高压分离器里水包油的浓度明显高于中压分离器和脱水器的浓度。来自这3个容器的水在油水分离器里经过进一步处理。水包油值很稳定并小于100ppm的标准。原油含盐测定稳定,远低于10 lbm/1000 bbl的标准。

   对破乳剂用量数据进行评价可以更好地理解油气分离装置内破乳剂的成本支出,其结果清楚地表明处理费用相对较低。当年约23的破乳剂在近海注入时,由于近海注入破乳剂的百分比提高了,总破乳剂用量就会减少。改进是在1996—1997年期间进行的, 2001年后完成了优化研究并加以工业实施。优化研究的结果表明破乳剂费用减少了60%以上,其主要原因在于对高压分离器的改进、近海注入点破乳剂注入量的提高、对破乳剂所进行的精心筛选以及通过油田实践得到的最佳选择。

  

上一篇:沙特阿拉伯的水管理
下一篇:沙特阿拉伯兴建精细化工装置

.