電脫水器影響因素與參數(shù)優(yōu)選

秋水

電脫水器影響因素與參數(shù)優(yōu)選
張雷
摘 要：闡述了電脫水器工作原理，分析了影響脫水電場的幾個因素，并提出了一系列技術和管理措施，提高了脫水質(zhì)量。結果表明，電脫水是油氣集輸?shù)年P鍵，如果控制不好，脫水電場不穩(wěn)定，易導致脫后含水超標。脫水器的脫水性能對電場的平穩(wěn)影響較大。
關鍵詞：電脫水器 影響 因素 措施
大慶油田開發(fā)進入特高含水時期，油田普遍采用“兩段脫水”（即化學沉降脫水和電脫水）。含聚采出液的脫水處理目前采用兩段脫水處理。隨著油田開發(fā)聚驅(qū)見效，脫水電場不穩(wěn)，脫水電流較高，并采取有效措施，對脫水器參數(shù)進行技術優(yōu)選，收到明顯的效果。
一、工作原理
（1）原油油水沉降分離遵循Stokes公式（1）：
dw2（ρw -ρo ）g
ω= ---------------- ，（1）；
10μ0
式中：ω為水滴在油中沉降速度，m/s；dw為水滴直徑，m；μ0 為原油粘度，Pa.s；g為重力加速度，9.81m/s2；ρo為水和油的密度，kg/m3。
公式表明，水滴在原油中的沉降速度與水滴直徑的平方成正比，與粘度成反比。
（2）原油電脫水方法。適宜于處理油包水型乳狀液。水滴變形可削弱乳化膜的機械強度。靜電力可使水滴的運動速度增大，動能增加，促進水滴互相碰撞，而碰撞時其動能和靜電力位能便能夠克服乳化膜的障礙而彼此聚結成粒徑較大的水滴，在原油中沉降分離出來，水滴在電場中聚結主要有三種方式，即電泳聚結、偶極聚結和振蕩聚結。
二、影響因素
（1）采出液。大慶油田高含水后期采出液的綜合含水率在90%以上，采出液的乳狀液類型為水包油包水型（W/O/W）。當前薩爾圖區(qū)地下油質(zhì)粘度較高，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高，破乳脫水較為困難。聚合物可使界面膜強度增高，表面張力增大，難于破乳。當來液量波動大時，容易引起操作壓力和脫水器內(nèi)油水界面的波動，嚴重時導致油水界面破壞，出現(xiàn)水出口跑油的現(xiàn)象。
（2）一段含水的影響。高含水后期采出液中乳化油靜止沉降后，部分不穩(wěn)定的油包水乳狀液破乳，水包油包水乳狀液比較穩(wěn)定。隨著沉降時間的延長，整個油相趨于穩(wěn)定，乳化油含水率變化較小。電脫水器為懸掛式電極，在電場作用下，水滴變形拉長，電場破壞后難以恢復。
（3）脫水器壓力。脫水器壓力提高，增加了對石蠟的溶解能力，因而還可以降低粘度，有利于水滴的沉降。如果壓力過高，將增加集輸過程中的動力消耗，而且脫水器運行時，容易造成壓力過高，導致安全閥跑油，因此脫水器壓力一般保持在0.15—0.25MPa之間。為防止輕質(zhì)餾分的汽化，脫水器必須保持一定的壓力。
（4）破乳劑。破乳劑可吸附在油水界面上，使油水界面張力顯著降低，并使油珠表面的負電性略有降低，容易破乳。破乳劑的質(zhì)量對于聚驅(qū)采出液的脫水處理是關鍵的一環(huán)。破乳劑的技術要求必須達到PH值在5—10之間，油相水含量（m/m）≤30%，水相含油量＜500mg/L。
（5）油水界面。脫水器油水界面如果控制過高，易形成“水鏈”，導致電場破壞；脫水器油水界面如果控制過低，水的浮力不足以使水洗后的油流方向垂直于電極面，不能順利通過油水界面的上部電場空間，阻礙了水顆粒在高壓電場下碰撞，而且脫水器易從放水口跑油。脫水器油水界面必須保持一定的范圍，界面控制水平的高低，直接影響到脫后油含水和水含油情況。
（6）脫水溫度。當前采出油質(zhì)粘度較高，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高。原油粘度大，流動性差，水滴從乳化液中不易分出。為了脫水，一般采用加熱辦法來降低原油粘度。
3.1合理設定界面參數(shù)值
目前北1-2聯(lián)合站的游離水脫除器和電脫水器均采用氣動閥自動控制放水�，F(xiàn)場應用中，氣動閥的執(zhí)行機構將微機內(nèi)設定值SP(t)與閥位反饋值（即實際液位值）PV(t)進行比較構成控制偏差，微機內(nèi)的控制系統(tǒng)通過該偏差大小，通過特定的執(zhí)行控制算法，驅(qū)動氣動閥運行到設定的閥門開度。
（1）完善一段自動化參數(shù)控制，保證來液質(zhì)量和平穩(wěn)程度。根據(jù)實際將游離水脫除器的界面設定在2.0m(冬季2.2m，防止油凝)，在來液正常的情況下，實際液位在2.0±0.20m內(nèi)波動。在實現(xiàn)游離水脫除器的界面參數(shù)控制后，油出口的閥門開度可一直固定在5～6扣之間，一般每小時輸送約130m3的油水混合物，有效的保證了二次脫水進液的質(zhì)量和平穩(wěn)度。
（2）強化二段自動化參數(shù)控制，保證電場穩(wěn)定和脫水效果。以前依據(jù)看窗水質(zhì)手動調(diào)節(jié)閥門放水，存在著一次放水量大、油水界面遭到破壞、水出口進油等問題。統(tǒng)計表明，油水界面在0.52～0.66m時，電流、電壓比較正常，且變化幅度不大。從0.66m升至0.71m的過程中，電流上升、電壓下降的速度加快。在接近0.72m時，電脫水器開始出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，停止實驗，手動放水至正常液位。
（3）確定合適的界面設定值。實驗表明，確定設定值范圍在0.58～0.67m之間。我們分別對這幾個設定值進行長時間的試用，發(fā)現(xiàn)在來液含油比較多時，0.60m以下的界面設定值時出現(xiàn)了水出口含油的現(xiàn)象，而在來液中含水較多的時候，在0.70m以上的設定值時電流升高、電壓下降，電場不穩(wěn)定。在經(jīng)過長時間反復實踐后，我們最終確定合適的油水界面值為0.65m。
3.2確立加熱爐調(diào)溫范圍
一般來說，加熱溫度越高脫水效果越好，但考慮到耗氣指標和加熱設備的使用壽命等方面，加熱爐溫度應根據(jù)生產(chǎn)實際有個確定的參數(shù)值。一段脫后原油進液溫度在36℃左右。實際表明，加熱到52℃左右時，噸油耗氣約為0.10kg/m3，原油乳狀液進入電脫水器后破乳效果好。
四、結束語
從加強重要參數(shù)（加熱溫度、電脫水器界面值）控制入手，探討了電脫水器經(jīng)濟運行的方法，為整個脫水處理提供了依據(jù)。摸索出適合生產(chǎn)的最佳參數(shù)，脫水電場穩(wěn)定，脫水電流有所下降。脫水器實行壓力、油水界面的自動控制后，保證凈化油含水不超標，游離水、脫水器可以建立油水界面，解決了游離水、脫水器大量放油的問題，有助于控制電脫水器的生產(chǎn)運行成本。
參考文獻：
[1] 羅英俊，萬仁溥.采油技術手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005.

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