孫俊

摘 要 錦州油田聯(lián)合站進(jìn)站原油含水率不斷升高，造成加熱負(fù)荷不斷增大，能耗持續(xù)增加;且由于采出油均為稠油，由于受其稠油物理性質(zhì)的影響，原油脫水效果大大降低，處理成本較高，運(yùn)行費(fèi)用也大大增加等問題。通過調(diào)查研究，錦州油田稠油采出液可以采用稠油來液進(jìn)站摻入稀油，一段加入預(yù)脫水劑脫出大量游離污水，二段加入破乳劑進(jìn)行熱化學(xué)沉降的脫水工藝，從而能減少燃?xì)夂退巹┯昧?，?jié)約成本。

關(guān)鍵詞 稠油脫水 降成本 工藝優(yōu)化

中圖分類號：TE9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2020）04-0029-03

1 前言

近幾年，錦州油田聯(lián)合站進(jìn)站原油含水率不斷升高，造成加熱負(fù)荷不斷增大，能耗持續(xù)增加;且由于采出油均為稠油，由于受其稠油物理性質(zhì)的影響，原油脫水效果大大降低，處理成本較高，運(yùn)行費(fèi)用也大大增加等問題。以老三聯(lián)合站為例，藥劑費(fèi)和燃?xì)赓M(fèi)分別占總成本的47.9%和32.6%，因此，我們通過抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從燃?xì)?、藥劑兩方面著手進(jìn)行控制從而達(dá)到降低其處理成本的目標(biāo)。

通過對稠油脫水工藝技術(shù)的調(diào)查研究，采用預(yù)脫水工藝和稀油回?fù)浇嫡彻に嚕粌H解決了錦州油田高含水稠油脫水加熱負(fù)荷過高的問題，同時還解決了稠油由于粘度高脫水困難的問題，降低了運(yùn)行費(fèi)用。錦州油田稠油采出液可以采用稠油來液進(jìn)站摻入稀油，一段加入預(yù)脫水劑脫出大量游離污水，二段加入破乳劑進(jìn)行熱化學(xué)沉降的脫水工藝，從而能減少燃?xì)夂退巹┯昧?，?jié)約成本。

2 主要研究內(nèi)容及技術(shù)創(chuàng)新點

2.1 技術(shù)創(chuàng)新點

2.1.1 開拓聯(lián)合站節(jié)能降耗新思路

稀油回?fù)脚c預(yù)脫水工藝結(jié)合，改變了固有的稠油脫水方式，采用稀油回?fù)竭_(dá)到降低稠油粘度和密度的效果，預(yù)脫水工藝避免了對游離水的無效加熱，而稀油回?fù)奖ＷC了沉降罐的溢流更加流暢，也進(jìn)一步確保了預(yù)脫水工藝的安全性。

2.1.2 建立高效穩(wěn)定原油脫水系統(tǒng)，提高聯(lián)合站系統(tǒng)效率

原油脫水動態(tài)沉降與好油“邊進(jìn)邊輸”相結(jié)合，使原油沉降時間縮短50%以上，大幅度降低脫水系統(tǒng)的熱量損失，使脫水系統(tǒng)熱效率提高18%以上。

2.1.3 完善集輸系統(tǒng)“分段控制、分段達(dá)標(biāo)”新體系

建立全新的“分段控制、分段達(dá)標(biāo)”體系，體系更細(xì)化分段指標(biāo)，通過橫向和縱向?qū)Ρ?，找出影響指?biāo)變化的關(guān)鍵因素，進(jìn)行分析和改進(jìn)，促進(jìn)集輸工藝的整體優(yōu)化。

2.2 降低燃?xì)饬抗に嚰夹g(shù)研究

針對錦州油田聯(lián)合站進(jìn)站原油含水率不斷升高，造成加熱負(fù)荷不斷增大，能耗持續(xù)增加的現(xiàn)狀，通過對聯(lián)合站近幾年的生產(chǎn)情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)：

（1）聯(lián)合站進(jìn)站原油含水率高達(dá)93%，水的比熱容是原油的2倍，且按照原生產(chǎn)工藝流程，一次加熱爐的熱量絕大部分被污水吸收，造成了能源的極大浪費(fèi)。

（2）未明確一次爐啟停爐時間。大隊共有一次加熱爐6臺，每年10月份起爐到次年3月底停爐，年運(yùn)行時間180天，耗氣約270萬方。在啟停爐時間點的確定上僅憑經(jīng)驗，并沒有確定明確的時間點。

（3）加熱流程長。原油處理需要經(jīng)過四段溫升后方能合格外輸，沉降時間達(dá)90多個小時，在沉降過程中存在熱量浪費(fèi)的現(xiàn)象。

2.2.1 采用預(yù)脫水工藝，降低稠油系統(tǒng)燃?xì)獬杀?/p>

老三聯(lián)合站處理采二、四、五區(qū)稠油，每年11月份運(yùn)行四臺一次加熱爐，日耗氣量1萬方，燃?xì)赓M(fèi)每日高達(dá)1.906萬元，全年運(yùn)行約150天，一次爐燃?xì)赓M(fèi)高達(dá)占總?cè)細(xì)獬杀?0%。同時一次爐溫升僅7-8℃，熱效率低。

采油作業(yè)區(qū)來液含水91%，水的比熱容為4.18KJ/（Kg℃），原油的比熱大約為2-2.2KJ/（Kg℃），是水的比熱的一半，在體積相同的情況下，含水越高，需要的熱量越大，加熱爐的耗氣量也隨之增大。由于含水過高，造成加熱爐的溫升僅7-8℃，造成燃?xì)鈽O大浪費(fèi)。

在2016年3月—8月，進(jìn)行了預(yù)脫水工藝改造。將一次爐加熱點后移至緩沖罐前端，減少了兩臺一次加熱爐，二次沉降罐后因為含水降低也只需一臺加熱爐，總計減少三臺一次爐的使用，同時提高了加熱爐的熱效率。由于原油不加熱直接進(jìn)一次沉降罐沉降，大部分游離水直接外排到污水系統(tǒng)進(jìn)行處理，再對后端的低含水油進(jìn)行加熱，占總體積80%的游離水不再進(jìn)行加熱，有效避免了一次加熱爐的能源浪費(fèi)。通過加熱工藝優(yōu)化，老三聯(lián)單方燃?xì)獬杀居?.2440元/m?降低到1.3508元/m?，降低0.8932元，全年減少成本365萬元，如圖1所示。

2.2.2 明確一次加熱爐啟停爐節(jié)點

一次加熱爐的作用主要包括：降低稠油粘度，保證一次沉降罐的正常溢流;提高藥劑效果，保證污水水質(zhì)的同時，降低藥劑使用量。

（1）冬季采出液進(jìn)站溫度約為44℃，一次加熱后溫度在52℃，一次沉降后溫度為46℃，原油溢流正常。通過通過近5年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，當(dāng)最低氣溫高于0℃時，采油來液不加熱直接進(jìn)一次沉降罐后，溢流溫度在46℃以上，能夠保證正常溢流。

（2）對藥劑效果進(jìn)行實驗的結(jié)果表明，在溫度45-50-55℃之間，預(yù)脫水劑效果沒有明顯差別。

通過以上分析，2016年聯(lián)合站于3月15日停運(yùn)一次加熱爐，比往年早停18天，節(jié)省天然氣28萬方。2016年下半年延遲一個月啟運(yùn)一次加熱爐，同比節(jié)約天然氣45萬方，共計節(jié)約73萬方。

2.2.3 停用錦一聯(lián)、新三聯(lián)外輸加熱爐

將錦一聯(lián)、新三聯(lián)的原油靜態(tài)沉降方式改為動態(tài)沉降方式，即好油罐“邊進(jìn)邊輸”方式，沉降時間由95小時降低到48小時，減少熱量損失，使好油罐出口溫度上升15℃;確保停用錦一聯(lián)和新三聯(lián)外輸加熱爐的可操作性，經(jīng)老站外輸爐加熱后統(tǒng)一外輸。4月份措施實施后，日節(jié)氣0.35萬方，預(yù)計年節(jié)約燃?xì)?2.5萬方。

2.3 降低藥劑量工藝技術(shù)研究

集輸大隊原油脫水分為三個系統(tǒng)：老三聯(lián)、新三聯(lián)和錦一聯(lián)，各系統(tǒng)功能相同，但處理原油性質(zhì)不同，效果差別較大。同為稠油脫水系統(tǒng)，老三聯(lián)脫水成本高達(dá)0.9869元，較錦一聯(lián)高出0.6133元，如表1所示。

通過分析，老三聯(lián)處理稠油藥劑單耗高主要原因如下：

（1）老三聯(lián)處理的稠油50℃動力粘度2900mp.s，而錦一聯(lián)處理3區(qū)稠油的粘度只有991.1mp.s，粘度高導(dǎo)致原油的流動性差，水滴不易聚集，沉降時間較長。

（2）老三聯(lián)處理的稠油相對密度達(dá)到0.9719，稠油與水密度差很小，原油中含水在重力作用下沉降較慢。

針對粘度高和密度高的問題，借鑒稠油井摻油原理，對原外輸工藝進(jìn)行調(diào)整，將摻油由外輸位置調(diào)整到小站來液，通過回?fù)较∮瓦_(dá)到降低粘度和密度的效果。

2.4 錦一聯(lián)停運(yùn)，降低集輸系統(tǒng)整體負(fù)荷

通過調(diào)查歡三聯(lián)老站負(fù)荷率28%，歡三聯(lián)新站負(fù)荷率27.5%，錦一聯(lián)負(fù)荷率19.3%，三座聯(lián)合站負(fù)荷率低，原油脫水效果降低，噸油噸液處理成本較高，運(yùn)行費(fèi)用高。

重點從生產(chǎn)負(fù)荷能力、原油脫水和污水處理工藝適應(yīng)性、藥劑篩選與評價、工程改造工作量大小、投資回報率等五個方面開展研究，認(rèn)為關(guān)停錦一聯(lián)合站，能夠滿足采油廠集輸系統(tǒng)處理需求，同時降低集輸系統(tǒng)負(fù)荷率。錦一聯(lián)停運(yùn)減少成本明細(xì)（如表2所示）。

2.5 化學(xué)驅(qū)加藥點前移，降低化學(xué)驅(qū)系統(tǒng)藥劑成本

污水處理工藝采用“曝氣沉降、氣浮浮選、兩級過濾”的處理工藝，因來液中含聚濃度的不斷增加，造成曝氣沉降罐、浮選機(jī)除油能力下降和積泥量大，過濾罐處理效果變差，濾料失效快等，污水處理不達(dá)標(biāo)。

通過對大慶含聚污水處理站、常規(guī)污水、錦16聚/表復(fù)合驅(qū)污水處理系統(tǒng)的藥劑反應(yīng)時間進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)大慶含聚污水處理系統(tǒng)中，藥劑反應(yīng)時間最短為14h，最長可達(dá)36h，在常規(guī)污水處理系統(tǒng)中，藥劑反應(yīng)時間最短為14h，而錦16聚/表復(fù)合驅(qū)預(yù)脫水器沉降時間為1.7h，污水處理站只有0.5h，導(dǎo)致脫水和污水藥劑不能有效反應(yīng)，藥劑效果變差，藥劑單耗達(dá)到1400ppm，最高時達(dá)到4.89元/m?（如表3所示）。

為了增加前端的反應(yīng)時間，開展了加藥流程優(yōu)化實驗，試驗結(jié)果表明，若經(jīng)過120分鐘的藥劑作用，藥劑單耗能夠達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)點（450ppm）。嘗試將加藥點前移至距離歡三聯(lián)4.3公里外的43#站，實現(xiàn)了延長藥劑作用時間135min，不僅實現(xiàn)了脫水器外排污水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，還降低了藥劑成本和浮渣產(chǎn)生量，單方藥劑成本由4.89元降低到2.65元，降低2.24元。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1 降低燃?xì)饬?/p>

在節(jié)省燃?xì)獾墓に嚰夹g(shù)研究中，我們先后采取了預(yù)脫水工藝改造提高加熱效率、明確一次爐啟停節(jié)點、停運(yùn)外輸加熱爐3項節(jié)氣措施，通過上述3項措施，年節(jié)約燃?xì)?70.5萬方，每方1.906元，合計節(jié)約成本324.97萬元。

節(jié)省燃?xì)赓M(fèi)用=燃?xì)饬?單價=170.5×1.906=324.97萬元

3.2 降低藥劑使用量

通過將摻油由外輸摻入調(diào)整小站來液摻入，保障了老三聯(lián)和站預(yù)脫水工藝投產(chǎn)成功，降低了稠油處理系統(tǒng)原油脫水粘度，回?fù)胶笤驼扯扔?914mp.s降低到870mp.s，密度由0.9719降低到0.9638，達(dá)到降低粘度和密度的效果，使原油脫水速度有效提高。實施后，單方成本由0.9869元降低到0.4342元，降低0.5527元，年降低藥劑費(fèi)226萬元。

年節(jié)約成本=年處理液量×（措施前單方成本-措施后單方成本）

=408.79×（0.9689-0.4342）

=226萬元

3.3 錦一聯(lián)合站停運(yùn)

錦一聯(lián)停運(yùn)實現(xiàn)了歡三聯(lián)老站的負(fù)荷率由28%提高到57%，噸液成本由2.03元/方降低至1.59元/方，年節(jié)約運(yùn)行成本387.58萬元，節(jié)省員工40人。

年節(jié)約成本=電費(fèi)+燃?xì)赓M(fèi)+藥劑費(fèi)+維修費(fèi)+零星費(fèi)

=91.21+101.76+25.85+41.32+127.44

=387.58萬元

3.4 化學(xué)驅(qū)加藥點前移

化學(xué)驅(qū)加藥點前移后實現(xiàn)了脫水器外排污水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，降低了藥劑成本和浮渣產(chǎn)生量，單方藥劑成本由4.89元降低到2.65元，降低2.24元，全年減少藥劑成本249萬元。

年節(jié)約成本=年處理液量×（措施前單方成本-措施后單方成本）

=111.2×（4.89-2.65）

=249萬元

4 結(jié)論與建議

（1）稀油回?fù)浇嫡趁撍に嚱Y(jié)合預(yù)脫水工藝改造屬于遼河油田首創(chuàng)項目，稀油回?fù)竭_(dá)到降低稠油粘度和密度的效果，預(yù)脫水工藝避免了對游離水的無效加熱，而稀油回?fù)奖ＷC了沉降罐的溢流更加流暢，也進(jìn)一步確保了預(yù)脫水工藝的安全性。上述工藝的結(jié)合改變了固有的稠油脫水方式，在保證處理后原油含水合格的同時大大降低了處理成本，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益，可以對該措施進(jìn)行推廣利用。

（2）原油脫水動態(tài)沉降與好油“邊進(jìn)邊輸”相結(jié)合，使原油沉降時間縮短50%以上，大幅度降低脫水系統(tǒng)的熱量損失，使脫水系統(tǒng)熱效率提高18%以上;同時還節(jié)省了底水泵和外輸爐等設(shè)備的運(yùn)行，有效降低了員工的操作強(qiáng)度和操作風(fēng)險，具有很好的推廣意義。

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（遼河油田錦州采油廠，遼寧 盤錦 121209）