黃繼慶，鄒祥城，陳 德，張雁京

（1.渤海石油裝備公司研究院，天津 300280；2.渤海石油裝備公司石油機(jī)械廠，河北任丘 062550；3.華北油田公司工程技術(shù)研究院，河北任丘 062550）

0 引言

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)油田二、三次采油技術(shù)的實(shí)施和油田化學(xué)品用量的不斷增加，導(dǎo)致油田采出液日趨重質(zhì)化、乳化現(xiàn)象加重。傳統(tǒng)的原油脫水工藝一般采用化學(xué)藥劑破乳+重力沉降+加熱+電脫，需要有足夠的藥劑量、破乳時(shí)間及沉降分離時(shí)間，整套工藝處理流程長(zhǎng)、設(shè)備規(guī)模大、熱能及藥劑消耗量大，綜合處理成本高。

另外，對(duì)于重質(zhì)含聚采出液及邊緣井、單井采出液、小斷塊采出液，傳統(tǒng)處理技術(shù)存在工藝流程長(zhǎng)、占地面積大、處理費(fèi)用高等問(wèn)題。油田急需一種經(jīng)濟(jì)高效的采出液油水分離技術(shù)。

1 高頻脈沖油水分離技術(shù)原理

高頻脈沖油水分離技術(shù)是近年來(lái)出現(xiàn)的較先進(jìn)的油田采出液處理技術(shù)，取代傳統(tǒng)原油脫水工藝繁瑣的工序，用一套高頻脈沖油水分離裝置實(shí)現(xiàn)了在不添加破乳劑的情況下完成原油高效脫水，其核心技術(shù)主要包括電磁輻射降粘技術(shù)、脈沖破乳技術(shù)、高頻電場(chǎng)聚結(jié)脫水技術(shù)，結(jié)構(gòu)原理如圖1 所示。

圖1 高頻脈沖油水分離裝置示意

1.1 電磁輻射降粘

油井采出液來(lái)液經(jīng)旋流進(jìn)入電磁輻射降粘區(qū)，在該區(qū)域通過(guò)旋流離心作用除去大部分氣體，并通過(guò)電磁輻射降粘裝置降低原油黏度。

工作原理：當(dāng)電磁場(chǎng)作用于原油時(shí)，會(huì)使原油產(chǎn)生誘導(dǎo)磁矩，抑制蠟晶形成和聚結(jié)，原油中的石蠟、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等抗磁性物質(zhì)會(huì)進(jìn)行有序排列。同時(shí)，脈沖磁場(chǎng)可破壞各烴類分子間的作用力，使分子的聚合力減弱，從而使原油黏度降低，增加流動(dòng)性。

1.2 脈沖破乳

采出液經(jīng)過(guò)脫氣、降粘后，經(jīng)整流板后進(jìn)入破乳聚結(jié)區(qū)，采出液在該區(qū)域底部依靠重力作用除去大部分游離水后，含水乳化油上升至脈沖破乳區(qū)，脈沖電磁場(chǎng)使乳化小水珠在電場(chǎng)中產(chǎn)生振動(dòng)、變形。當(dāng)外加電場(chǎng)頻率接近油水界面膜諧振頻率時(shí)形成共振，界面膜因振動(dòng)、變形幅度增大而破裂，從而實(shí)現(xiàn)破乳。破乳后部分大水珠沉降至底部游離水區(qū)，原油及小水珠上升進(jìn)入上部高頻聚結(jié)區(qū)。

1.3 高頻聚結(jié)脫水

高頻聚結(jié)區(qū)原油中的小水珠在高頻電場(chǎng)中產(chǎn)生變形、振動(dòng)，并在電場(chǎng)作用下相互碰撞、聚結(jié)，由小水珠變成大水珠從油中快速沉降分離。

工作原理：原油乳化液存在其固有的擊穿伏秒特性，控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整高頻脈沖的頻率和占空比，使脈沖輸出時(shí)間小于短路擊穿時(shí)間（圖2）?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)原油乳化液伏秒特性自動(dòng)調(diào)整高頻脈沖的頻率和占空比，使高頻脈沖輸出時(shí)間小于乳化液短路擊穿時(shí)間。這樣既可在電極間產(chǎn)生較強(qiáng)電場(chǎng)又可避免短路擊穿，在高含水及導(dǎo)電性強(qiáng)來(lái)液中建立穩(wěn)定電場(chǎng)，同時(shí)將高頻電場(chǎng)空間聚結(jié)與電極機(jī)械表面聚結(jié)相結(jié)合，大幅提高聚結(jié)分離效率，實(shí)現(xiàn)高含水來(lái)液電場(chǎng)聚結(jié)高效脫水處理。

圖2 高頻聚結(jié)伏秒特性

1.4 外輸

脫水后的原油經(jīng)溢油板溢流至油室，外送至儲(chǔ)油罐；污水通過(guò)水位調(diào)節(jié)器進(jìn)入水室，外送到水處理裝置。

2 撬裝高頻脈沖油水分離裝置技術(shù)特點(diǎn)

（1）適用性強(qiáng)。含水率不同的采出液可直接進(jìn)入裝置，實(shí)現(xiàn)油氣水的一站式分離。

（2）工藝簡(jiǎn)單。采用高頻脈沖電場(chǎng)技術(shù)，減少污水處理的難度和成本。

（3）破乳劑“零”添加。處理過(guò)程無(wú)需添加破乳劑，即可實(shí)現(xiàn)油水分離。

（4）運(yùn)行成本低。噸液處理電耗小于0.5 kW·h，較傳統(tǒng)工藝降低耗電量30%左右。

（5）自動(dòng)化程度高。操作維護(hù)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。

（6）建設(shè)周期短。裝置模塊化、集成化、橇裝化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速安裝。

3 結(jié)論

撬裝高頻脈沖油水分離裝置在華北、長(zhǎng)慶、勝利等油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，采出液處理后原油含水0.5%，水中含油100 mg/L。

裝置采用橇裝集成化設(shè)計(jì)，具有占地面積小、運(yùn)行功耗低、無(wú)需添加化學(xué)藥劑等優(yōu)點(diǎn)。原油采出液綜合處理成本低，可為油田節(jié)省大量運(yùn)行費(fèi)用，市場(chǎng)前景廣闊。