李海榮*

（中國石油工程設(shè)計有限責(zé)任公司）

伊拉克某油田原油穩(wěn)定工藝技術(shù)方案選擇

李海榮*

（中國石油工程設(shè)計有限責(zé)任公司）

伊拉克某油田需要對原油進行穩(wěn)定來保證合格油飽和蒸氣壓達到指標，以利于常溫常壓下的儲存。根據(jù)原油處理流程，可以采用常壓閃蒸法、微正壓閃蒸法和正壓閃蒸法。集中處理站原油穩(wěn)定方式不僅取決于合格油的產(chǎn)品指標，而且與原油脫氣脫水流程和設(shè)計參數(shù)有關(guān)。通過模擬計算，從工藝流程、原油收率、投資等方面，對3種方法進行比選，對于原油脫水需要較高溫度的情況，宜采用與集輸系統(tǒng)共用熱能的微正壓閃蒸工藝，既可以避免負壓機難選的問題，又可以節(jié)省投資，從而保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

海外油田；原油穩(wěn)定；工藝流程；常壓閃蒸；微正壓閃蒸；正壓閃蒸

伊拉克某油田建設(shè)規(guī)模為：油處理規(guī)模 600×104t/a，天然氣處理規(guī)模 260×104m3/d。根據(jù)地面建設(shè)總體布局，油田建設(shè)1座集中處理站，該站負責(zé)全油田的油氣水集中處理，生產(chǎn)出合格的原油、LPG、干氣，并將其外輸。采出水經(jīng)處理合格后進行回注。

1 工藝流程

地面原油物性：密度 923.3kg/m3，黏度（48.9℃）30.93mPa·s，鹽含量0.35kg/m3，硫含量3.19%，H2S含量 0，蠟含量 2.5%，瀝青 9.2%，凝固點-27℃，初餾點58℃。

合格油的指標為：含水率≤0.2%，鹽含量≤28mg/L，H2S含量≤50mg/L，雷特蒸氣壓（38℃）≤0.063MPa（絕）。

根據(jù)原油物性及合格油的指標，原油處理需要油氣分離、原油脫水、原油穩(wěn)定3個階段。

進站原油操作壓力為0.67MPa，操作溫度為25℃，站內(nèi)油氣分離級數(shù)為二級。一級分離器在溫度25℃、壓力0.65MPa下進行油氣分離和預(yù)脫水，使進入換熱器升溫的原油含水率保持在50%以下，以減少熱負荷。二級分離器將與導(dǎo)熱油換熱升溫后的原油在80℃脫水至含水率小于20%，同時進一步實現(xiàn)油氣分離，分離溫度為80℃，分離壓力為0.2MPa。

根據(jù)原油的密度和黏度，以及合格油的指標，電脫的溫度為80℃。分離區(qū)預(yù)脫水后，含水率小于20%的原油進入電脫水器后，出口原油含水率達到0.5%，再摻入淡水后，進入電脫鹽器，原油含水率小于0.2%，鹽含量小于30mg/L。

系統(tǒng)原油升溫主要采用導(dǎo)熱油—油換熱器，來滿足脫水所需要的熱負荷。高溫合格油與進站冷油換熱，預(yù)加熱進站原油，同時降低合格油的儲存溫度。原油處理的工藝流程見圖1。

圖1 原油處理流程示意

根據(jù)合格原油指標，需要將脫鹽脫水后合格的原油進行穩(wěn)定，以保證原油達到要求的指標。

根據(jù)原油處理流程，按照節(jié)省能耗、降低費用的原則，選擇經(jīng)濟適用的穩(wěn)定方式，是項目需要考慮的問題。

2 原油穩(wěn)定工藝選擇

原油穩(wěn)定是將原油中易揮發(fā)的輕組分脫出，降低原油的飽和蒸氣壓，以利于常溫常壓下的儲存。原油穩(wěn)定方法基本上可以分為閃蒸法和分餾法兩類。閃蒸法可以在正壓、微正壓、常壓下進行。根據(jù)集中處理站原油處理流程，可以采用常壓閃蒸法、微正壓閃蒸法和正壓閃蒸法，需要將這3種方法進行比選，以選擇經(jīng)濟合理的穩(wěn)定方式。

由于穩(wěn)定工藝的溫度和壓力影響到天然氣系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)以及原油增壓系統(tǒng)，不同的穩(wěn)定工藝影響氣體增壓壓縮機的參數(shù)，熱媒加熱系統(tǒng)的熱負荷，脫水增壓泵的設(shè)計參數(shù)。因此，需要進行全面的技術(shù)經(jīng)濟對比，綜合考慮系統(tǒng)運行中的熱平衡以及經(jīng)濟效益。

2.1 常壓閃蒸法

常壓閃蒸法，采用穩(wěn)定氣壓縮機將55℃的原油在穩(wěn)定塔頂抽氣，使原油達到飽和蒸氣壓的要求。氣相增壓后與二級分離氣混合后進入天然氣處理廠。電脫鹽后的80℃原油通過與進站的冷油換熱，溫度降低到55℃，然后進入原油穩(wěn)定塔，再通過穩(wěn)定增壓泵將合格油打入儲罐。常壓閃蒸法流程示意見圖2。

圖2 常壓閃蒸法流程示意

這種原油穩(wěn)定方式穩(wěn)定溫度低，只有55℃。塔頂出氣量（1 810.77Nm3/h）、合格油量（747.59m3/h）及原油收率是這3種方法中最高的。但是穩(wěn)定原油進入儲罐后有微量的天然氣分離出來。

2.2 微正壓閃蒸法

微正壓閃蒸法，脫鹽后80℃的原油直接進入穩(wěn)定塔穩(wěn)定，穩(wěn)定壓力為0.073MPa，塔頂氣用穩(wěn)定氣壓縮機增壓后與二級分離氣匯合，輸往天然氣處理廠。穩(wěn)定后的原油通過穩(wěn)定增壓泵增壓后與進站原油換熱，溫度降低到55℃，進入儲罐儲存。微正壓閃蒸法流程示意見圖3。

圖3 微正壓閃蒸法流程示意

這種原油穩(wěn)定方式穩(wěn)定溫度為80℃，直接利用原油處理溫度，塔頂出氣量較穩(wěn)定溫度55℃時要高319.19Nm3/h，儲罐沒有氣分離出來，合格油量為746.53m3/h，比常壓閃蒸法要低1.06m3/h。

2.3 正壓閃蒸法

正壓閃蒸法，將電脫鹽后的80℃原油與熱媒換熱，達到 107℃后，進入正壓穩(wěn)定塔，穩(wěn)定壓力為0.2MPa，然后將原油與進站低溫原油換熱后進入儲罐。正壓閃蒸法流程示意見圖4。

圖4 正壓閃蒸法流程示意

正壓閃蒸法由于穩(wěn)定壓力高，與二級分離器的分離壓力一致，因此，穩(wěn)定氣不需要增壓，直接與二級分離氣匯合，輸往天然氣處理廠。穩(wěn)定溫度為107℃，需要增加導(dǎo)熱油加熱換熱器，將電脫水脫鹽后的原油升溫到 107℃后，再進入穩(wěn)定塔。同時，為了降低合格油的溫度，需要加大油—油換熱器的換熱面積，以保證油溫能夠降低到55℃，進入儲罐儲存。由于加熱負荷的增加，需要增加1臺11MW的導(dǎo)熱油加熱爐。由于增加了導(dǎo)熱油加熱換熱器，需要增加脫水增壓泵的揚程，以保證原油能夠進入穩(wěn)定塔。

2.4 工藝技術(shù)方案比選

通過HYSYS軟件模擬計算，上述3種穩(wěn)定方式均能達到飽和蒸氣壓的要求及H2S的合格指標，應(yīng)盡量保證原油在儲罐內(nèi)儲存時沒有氣體再分離出來。3種方案的工藝參數(shù)對比見表1。

表1 原油穩(wěn)定工藝參數(shù)對比

確定原油穩(wěn)定方式的一個重要因素是能耗的大小。能耗的高低直接決定了投資的高低。穩(wěn)定壓力的高低決定了壓縮機的能耗；流程的長短決定了增壓泵的能耗；穩(wěn)定溫度的高低決定了換熱器換熱面積的大小和壓縮機的排量。如果穩(wěn)定溫度過高，原油脫水的溫度滿足不了穩(wěn)定的要求，需要增加加熱爐來滿足所需要的熱負荷。原油穩(wěn)定是整個原油處理過程的一部分，只要與原油處理工藝很好的結(jié)合，穩(wěn)定所需要的能耗是可以由原油脫水來承擔(dān)的。而過高的能耗則會帶來過高的投資。對于3種原油穩(wěn)定工藝及所需要的設(shè)備，優(yōu)缺點對比如下：

常壓閃蒸法，其優(yōu)點：一是能耗低；二是原油收率高；三是可通過調(diào)節(jié)穩(wěn)定溫度來調(diào)節(jié)雷特蒸氣壓；四是投資低（328萬美元）。其缺點：一是需要有穩(wěn)定氣壓縮機給穩(wěn)定氣增壓，壓縮機入口壓力控制困難；二是常壓壓縮機，入口壓力控制較困難；三是儲罐有少量凝析氣析出。

微正壓閃蒸法，其優(yōu)點：一是原油收率較高；二是可通過調(diào)節(jié)穩(wěn)定壓力控制雷特蒸氣壓，通過調(diào)節(jié)進罐溫度和穩(wěn)定溫度控制儲罐不出氣；三是由于穩(wěn)定塔為微正壓，壓縮機入口壓力易于控制；四是投資較低（335萬美元）。其缺點：一是能耗較高；二是需要有穩(wěn)定氣壓縮機給穩(wěn)定氣增壓。

正壓閃蒸法，其優(yōu)點：一是穩(wěn)定氣與二級分離器壓力相同，不需要穩(wěn)定氣壓縮機；二是可調(diào)節(jié)穩(wěn)定溫度控制雷特蒸氣壓，通過調(diào)節(jié)進罐原油溫度控制儲罐不出氣。其缺點：一是投資最高（596萬美元）；二是高溫情況下，原油對設(shè)備的腐蝕較大；三是換熱次數(shù)多，油—油換熱器的換熱面積大；四是原油收率低；五是系統(tǒng)流程長、復(fù)雜，相互影響的因素多；六是能耗高。

因此，綜合考慮雷特蒸氣壓指標、投資、原油收率以及壓縮機運行穩(wěn)定情況等各方面的因素，推薦采用微正壓穩(wěn)定方式作為原油穩(wěn)定方案。在0.073MPa壓力下，80℃進行閃蒸，閃蒸氣經(jīng)過壓縮機增壓到二級分離氣的壓力（0.2MPa），與二級分離氣一起進入天然氣處理廠。

集中處理站原油處理流程見圖 5。來自計量接轉(zhuǎn)站 25℃的油、氣、水進入一級三相分離器，在0.65MPa的壓力下進行氣液分離，分出氣輸至天然氣處理廠，分出液相通過油—油換熱器與處理合格的熱油換熱，升溫到32℃，進入導(dǎo)熱油—油換熱器，升溫到80℃。液相升溫后進入二級三相分離器進行油氣水三相分離（0.2MPa），分出氣輸至天然氣處理廠，分出污水輸至污水處理站，分出含水油增壓后進入電脫水裝置（0.43MPa）進行脫水，低含水油進入電脫鹽裝置（0.23MPa）進行脫鹽。合格油進入原油穩(wěn)定塔，穩(wěn)定壓力為 0.073MPa，穩(wěn)定溫度為 80℃。穩(wěn)定塔分離出的閃蒸氣經(jīng)壓縮機增壓后與二級三相分離器分出的天然氣一起輸至天然氣處理廠。原油穩(wěn)定泵將穩(wěn)定原油輸送到好油罐，然后經(jīng)外輸泵增壓后外輸。

圖5 集中處理站原油處理流程示意

伊拉克某油田集中處理站原油穩(wěn)定方式不僅取決于合格油的指標，而且與原油脫水流程和設(shè)計參數(shù)有關(guān)。確定原油穩(wěn)定方式，需要通過模擬計算，投資對比以及原油收率對比等，選擇經(jīng)濟合理的原油穩(wěn)定流程。對于原油脫水需要較高溫度的情況，宜采用與集輸系統(tǒng)共用熱能的微正壓閃蒸工藝，既可以避免負壓機難選的問題，又可以節(jié)省投資。

[1] 中國石油天然氣總公司規(guī)劃設(shè)計總院,河南石油勘探局勘查設(shè)計院.原油穩(wěn)定工藝比較及發(fā)展方向[J].石油規(guī)劃設(shè)計,1992,3(3): 24-31.

[2] 中國石油天然氣總公司,華東勘察設(shè)計研究院.油田原油穩(wěn)定裝置調(diào)查及分析[J].石油規(guī)劃設(shè)計,1992,3(3): 32-35.

[3] 油田油氣集輸設(shè)計技術(shù)手冊編寫組.油田油氣集輸設(shè)計技術(shù)手冊[M].北京: 石油工業(yè)出版社,1995.

李海榮. 伊拉克某油田原油穩(wěn)定工藝技術(shù)方案選擇. 石油規(guī)劃設(shè)計，2011，22（3）：31～33

TE868

A

1004-2970（2011）03-0031-03

* 李海榮，女，高級工程師。1993年畢業(yè)于石油大學(xué)（華東）油氣儲運專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)在中國石油工程設(shè)計有限責(zé)任公司從事海外項目設(shè)計及管理工作。地址：北京市海淀區(qū)上地信息路8號，100085。E-mail：cpei-lhr@163.com

2010-07-20

郜婕