稠油處理工藝及其應用

第27卷第1期石油規劃設計2016年1月47文章編號:1004-2970(2016)01-0047-04稠油處理工藝及其應用李增材”楊志遠2潘艷華(1中國寰球工程公司;2中石中亞天然氣管道有假公司)李增材等.稠油處理工藝及其應用.石油規劃設計,2016,27(1):47-49,53摘要稠油作為重要的非常規原油資源,在世界能源結構中占有重要地位。隨著(zhù)常規油藏的枯竭和稠油資源的廣泛開(kāi)發(fā),稠油地面處理工藝得到了長(cháng)足發(fā)展。國內外已開(kāi)發(fā)出熱化學(xué)沉降脫水、電化學(xué)脫水等多種成熟的稠油處理工藝,針對稠油處理過(guò)程中面臨的挑戰,降黏裂化等非常規稠油處理工藝也得到了廣泛關(guān)注和研究。結合國內外稠油資源的分布及稠油開(kāi)采技術(shù)的應用現狀,介紹了稠油開(kāi)采工藝的發(fā)展情況,探討了配套的常規和非常規稠油處理技術(shù)及常用設備,并對國內某些油田稠油處理工藝的應用情況進(jìn)行實(shí)例分析。通過(guò)對現有稠油處理工藝和設備的應用情況分析,提出了稠油處理工藝、分離器和電脫水器的適應性及未來(lái)發(fā)展方向。關(guān)鍵詞稠油;處理工藝;配套設備;應用中圖分類(lèi)號:TE866文獻標識碼:ADo:10.3969/.issn.1004-2970.2016.01.012隨著(zhù)常規原油資源的日益遞減和石油開(kāi)采技術(shù)前,國內外比較廣泛和成功應用的稠油開(kāi)采方法包的提高,大量非常規油藏已引起石油界的關(guān)注,稠括蒸汽吞吐、蒸汽驅、蒸汽輔助重力泄油技術(shù)油(包括油砂和瀝青)作為最主要的非常規原油資(SAGD)、熱水驅、火燒油層、聚合物和CO2非混源之一,也得到了廣泛開(kāi)發(fā)。2011年全球原油產(chǎn)量相驅等2。除部分淺層瀝青和油砂可通過(guò)露天開(kāi)采約為41×103t,其中稠油產(chǎn)量為6.72×10°t,占全的方式進(jìn)行開(kāi)發(fā)以外,大部分技術(shù)都是通過(guò)地層稠球原油總產(chǎn)量的16.4%,主要分布在加拿大、委內油加熱升溫降黏、稀釋降黏或改質(zhì)降黏的方式進(jìn)行瑞拉、美國、俄羅斯、中國、印度尼西亞等國家,開(kāi)采。由于稠油物性特殊,開(kāi)采方法多樣,與之配未來(lái)世界各國將繼續加大對稠油資源的開(kāi)采。對套的稠油地面處理工藝也呈現出系統復雜、配套設于低品質(zhì)稠油的開(kāi)采以及稠油增產(chǎn)措施的應用,與備多、處理難度大等特點(diǎn)。之配套的地面工程技術(shù)也得到了不斷發(fā)展,多種稠油處理工藝和配套設備的開(kāi)發(fā)和成功應用,為實(shí)現稠油處理工藝稠油低耗、高效的處理提供了保障。稠油處理過(guò)程中通常進(jìn)行脫水、降黏等操作,稠油開(kāi)采技術(shù)提高原油品質(zhì)以達到外輸要求。根據稠油高黏度高密度的特點(diǎn),國內外通常采用熱化學(xué)沉降脫水、隨著(zhù)世界上稠油區塊的勘探開(kāi)發(fā),稠油(包括摻稀油熱化學(xué)沉降脫水、電化學(xué)脫水或多種方式聯(lián)超稠油、瀝青和油砂)的開(kāi)采技術(shù)已比較成熟。目合脫水等處理中國煤化工晨了稠油改質(zhì)CNMHG*李增材,男,工程師:2013畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)油氣儲運τ程專(zhuān)業(yè),獲碩士學(xué)位:現在中國寰球工程公司從事油氣集輸及處理方面的設計研究工作。地址:北京市朝陽(yáng)區來(lái)廣營(yíng)創(chuàng )達二路1號,10002:Emal:lizengeai@hgcec.com482016年1月李增材等:稠油處理工藝及其應用第27卷第1期降黏技術(shù)等非常規的稠油處理工藝。2.1.2分離器與電脫水器聯(lián)合脫水工藝21常規稠油脫水工藝該工藝一段采用分離器脫除游離水、二段采用國內外大部分油田稠油處理工藝普遍采用熱化電脫水器脫除結合水的方式對稠油乳狀液進(jìn)行脫學(xué)沉降脫水、使用電脫水器的電化學(xué)脫水和一段熱水,工藝流程見(jiàn)圖2。根據來(lái)液性質(zhì),可增設兩相化學(xué)靜止沉降脫水,常規處理技術(shù)具有技術(shù)成熟、分離器、電脫鹽器、換熱器、加熱爐等設備,在流配套設備完善、適應性好、運行經(jīng)驗豐富等特點(diǎn)。程中添加藥劑和稀釋劑可以改善脫水效果、減少脫2.1.1熱化學(xué)沉降脫水工藝水時(shí)間。該流程中一段脫水效果和二段電脫水器電熱化學(xué)沉降脫水工藝通常分為兩段脫水。進(jìn)站場(chǎng)穩定情況是影響脫水結果和運行效率的主要因含水原油進(jìn)入一段熱化學(xué)沉降罐脫出游離水,含水素。該流程具有脫水精度高、利于橇裝化、設備占率小于30%的原油,經(jīng)增壓加熱后,進(jìn)入二段熱化地少等特點(diǎn)學(xué)沉降罐進(jìn)行二段沉降脫水,合格油輸至原油儲罐,再經(jīng)外輸泵增壓外輸,工藝流程見(jiàn)圖1。為加速沉氣相氣相降,在每段前端可注入藥劑或稀油改善脫水效果。井站含水原油格原油三相分高器電脫水器該工藝流程中的沉降時(shí)間、化學(xué)藥劑、脫水溫度的確定是影響脫水效果和效率的關(guān)鍵。該流程具有操藥劑產(chǎn)出水藥劑↓產(chǎn)出水作簡(jiǎn)單、可靠性高的特點(diǎn),缺點(diǎn)是處理時(shí)間長(cháng)、設圖2分離器與電脫水器聯(lián)合脫水工藝流程示意圖備占地面積大、現場(chǎng)施工量大分離器與電脫水器聯(lián)合脫水工藝在國外稠油油進(jìn)站含水原油一段沉降罐上沉陣峨“田已經(jīng)大量使用,該技術(shù)在國內常規油田脫水工藝中通常也采用,國內稠油油田現階段采用相對較少破乳劑破乳劑國內塔河油田、河南井樓、克拉瑪依等油田均采用圖1兩段熱化學(xué)沉降脫水工藝流程示意圖過(guò)該工藝進(jìn)行稠油脫水,但因處理效果不理想已停勝利油田陳南聯(lián)合站接收陳373區塊南區和陳用。因為電脫水器對含水率和油品性質(zhì)敏感,在稠311區塊的稠油,采用熱化學(xué)沉降脫水工藝,該工油中建立電場(chǎng)困難、運行不穩定,往往對電脫水器藝處理的稠油黏溫關(guān)系見(jiàn)表1。處理過(guò)程中加入適的選擇和操作提出了更高要求。量破乳劑和稀油,最終含水率達25%,外輸溫度達隨著(zhù)近些年對電脫水器的不斷研究和結構的不80℃斷改進(jìn),且采用電脫水器的電化學(xué)脫水技術(shù)具有諸表1陳南聯(lián)合站稠油黏溫關(guān)系多優(yōu)勢,許多油田也進(jìn)行了大量的實(shí)驗性應用和工溫度黏度/溫度/業(yè)性生產(chǎn)。中海油埕北油田B平臺、中海油遼寧綏中36-1油田A區、勝利油田單家廟區塊、遼河油35960802477.71750.0田曙五聯(lián)、遼河油田海一聯(lián)、小洼油田、冷家油田12990.35386.31287.8等均采用電化學(xué)脫水工藝。表3為遼河油田部分采3590.3用電化學(xué)脫水工藝脫水的稠油區塊所產(chǎn)稠油的物塔里木油田英買(mǎi)力某聯(lián)合站針對其油田若干區性生,適合本工藝生產(chǎn)塊所采稠油進(jìn)行兩段熱化學(xué)沉降脫水試驗,以確定表3遼河油田部分區塊稠油物性該工藝脫水效果。該工藝也采用摻稀油、加破乳劑區塊密度黏度凝點(diǎn)/含蠟量瀝青質(zhì)、膠的方式,經(jīng)破乳劑種類(lèi)、加劑量、脫水溫度、沉降(mPa%質(zhì)含量%時(shí)間等參數優(yōu)化,得出方案組合見(jiàn)表2小洼油田950~1019813~68533-241.5-427-40冷家油田97910538-548001811.2表2塔里木油田英買(mǎi)力某聯(lián)合站脫水工藝參數段熱化學(xué)沉降%二段熱化學(xué)沉降%進(jìn)液含水率%30-8030-802020202.1.3處理溫度/℃段加藥量/(mgL)別交替靜止υH需中國煤化工藝采用多座儲罐分CNMHGJ山詘,元成沉降脫水的儲罐沉降時(shí)間/min0出油含水率%≤20作為外輸原油儲罐使用3。各儲罐采用加熱盤(pán)管加第27卷第1期石油規劃設計2016年1月49熱維溫,脫水原油含水率低于2%。該工藝流程適用兩相分離器、用于脫水的油氣水三相分離器及油氣于原油密度大、黏度高、瀝青質(zhì)含量高的稠油處理。水沙四相分離器。分離器是利用介質(zhì)間的密度差脫水溫度、沉降時(shí)間、藥劑種類(lèi)和加藥量的確定是進(jìn)行重力分離的設備,也是原油脫水過(guò)程中的重要影響脫水效果的關(guān)鍵。設備。三相分離器作為稠油處理工藝中最常見(jiàn)的設該工藝流程在遼河油田曙一區杜32區塊和杜備已進(jìn)行不斷改進(jìn),相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟,為增加分84區塊已應用,且運行情況良好。表4為曙一區杜離效果,設備中增加了大量?jì)燃?不同設備廠(chǎng)商提32區塊所產(chǎn)稠油物性,適合本工藝生產(chǎn)供的分離器內部結構差別較大,可根據分離效果表4遼河油田曙一區杜32區塊稠油物性外形尺寸和壓降情況等參數進(jìn)行選擇。密度/黏度/凝點(diǎn)/含蠟量瀝青質(zhì)、膠稠油和油砂在開(kāi)采和處理過(guò)程中常攜帶泥沙(kg:m3)(mPa·s)質(zhì)含量%四相分離器在三相分離器的基礎上增加了旋流器1000.1958191-16870041.99除沙器等結構,具有了除沙功能。四相分離器對高含水原油具有更好的除沙效果,而且要求進(jìn)液流2.2非常規稠油處理技術(shù)量穩定、變化不大,否則除沙效果變差。非常規稠油處理技術(shù)主要包括裂解改質(zhì)、加氫四相分離器在勝利油田東四聯(lián)合站、孤東區塊改質(zhì)、催化裂化技術(shù)等,經(jīng)過(guò)多年開(kāi)發(fā),已進(jìn)行現河南新莊油田等都已成功應用,在節能降耗、提高場(chǎng)應用“。非常規稠油處理技術(shù)主要是從稠油改質(zhì),分離器后端各設備壽命方面具有良好的效果。提高稠油品質(zhì)方面對稠油進(jìn)行加工,從而獲得滿(mǎn)足32電脫水器外輸要求的原油。電脫水器是采用上世紀90年代發(fā)展起來(lái)的電2.2.1裂解/加氫改質(zhì)技術(shù)化學(xué)破乳方法進(jìn)行原油脫水的設備,通過(guò)靜電聚結稠油改質(zhì)降黏是通過(guò)裂解或加氫等淺度加工的原理利用電場(chǎng)將連續相中分散相聚結成尺寸較大水方式,使稠油中的大分子烴類(lèi)分解為小分子烴,降滴,再通過(guò)密度差進(jìn)行分離,主要適用于W0(油低了稠油的黏度和密度,該輕質(zhì)油可以代替稀釋劑包水)型乳狀液。與稠油進(jìn)行混合,經(jīng)過(guò)處理達到外輸要求。該技術(shù)電脫水器脫水效果的主要影響因素包括電場(chǎng)形無(wú)需外部稀釋劑,可以從根本上降低稠油的黏度和式、極板結構與布局、溫度和壓力。其中交流電場(chǎng)密度,提高原油品質(zhì),適合周邊稀油資源不足的稠是目前應用最多的電場(chǎng)形式,適用于含水量較高的油油田。油水乳狀液;水平電極是國內最常用的電極形式2.2.2催化裂化工藝結構簡(jiǎn)單,工藝成熟,但易發(fā)生電脫水器跳電現象稠油催化裂化是利用稠油開(kāi)采過(guò)程中蒸汽驅或近年來(lái)一種新型鼠籠電極可以解決電脫水器在處理蒸汽吞吐注蒸汽階段的高溫(150~300℃),通過(guò)高密度、高含水原油過(guò)程中所面臨的難題,具有較加入一定量的ACl3、FeCl等催化劑,經(jīng)裂化反應好的效果。器進(jìn)行輕度裂化,從而使含有大量膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的溫度對原油乳狀液的脫水效果的影響很大,提稠油轉化為低黏原油,分解出的低黏油可作為稀釋高處理溫度可以明顯提高乳狀液的脫水效果,并且劑改善原油品質(zhì)和流動(dòng)性。該工藝具有技術(shù)簡(jiǎn)單成降低操作壓力有利于破乳。另外,加入化學(xué)藥劑或熟、設備易加工的特點(diǎn),可以達到稀釋劑自產(chǎn)的要稀釋劑也可以大幅改善原油的脫水效果。求,也適用于稀油資源不足的稠油油田。結合輔助設備,國內外開(kāi)發(fā)了多種電脫水技術(shù)3稠油脫水及處理設備和裝置,常見(jiàn)的電脫水裝置采用的主要是交直流電脫水技術(shù)、高速電脫水技術(shù)、超聲波強化電脫水技由于稠油具有高黏度、高密度的特性,導致稠術(shù)、脈沖電脫水技術(shù)等。高效電脫水技術(shù)包括美油處理工藝較為復雜,涉及的配套設備具有種類(lèi)多、國Naco(即 National Tank Company)公司開(kāi)發(fā)的高工藝參數要求苛刻等特點(diǎn)。同時(shí),隨著(zhù)稠油的不斷速電脫水技術(shù),美國 Natco公司研發(fā)的動(dòng)態(tài)電脫水開(kāi)采,低品質(zhì)的油品也會(huì )給處理設備帶來(lái)更大挑戰。器以及雙頻中國煤化工3.1分離器THCNMHG油田使用的分離器主要包括預分離使用的氣液(下轉第53頁(yè)第27卷第1期石油規劃設計2016年1月53從圖中看出:15min放空結束后,被放空管道壓力25mm對提高泄放速率效果并不明顯,且泄放壓力為533MPa(g),大于初始放空壓力的50%,不能滿(mǎn)不能滿(mǎn)足GB50251-2015的要求足GB50251規范的要求。2)縮短放空管長(cháng)度,無(wú)法有效降低放空壓力40000仍不滿(mǎn)足GB50251要求。000世放流量世放溫度300003)增大放空管路管徑可以使得ESD放空系統泄放壓力25000壓力滿(mǎn)足GB50251的要求。因此,在對輸氣管道站場(chǎng)ESD放空系統進(jìn)行設s150001000010架計或改造時(shí),結合技術(shù)、經(jīng)濟比選,同時(shí)考慮站場(chǎng)5000總圖及防火間距要求,優(yōu)化輸氣站場(chǎng)ESD放空系統0120240360480600720840方案。時(shí)間/s(放空管長(cháng)度400m)參考文獻圖10站場(chǎng)被放空管道工藝參數隨時(shí)間變化趨勢[1]葉學(xué)禮.天然氣放空管路水力計算[J].天然氣工業(yè),1999,19(3):77-814結論收稿日期:2015-06-261)增大ESD放空系統的限流孔板口徑從20~編輯:廉踐維(上接第49頁(yè))化、模塊化,對于標準化設計和降低建設成本具有4結論重要作用。結合稠油物性和開(kāi)采特點(diǎn),介紹了相應的稠油參考文獻:處理工藝、適應性及新技術(shù)進(jìn)展情況,并對配套的[1]李術(shù)元,王劍秋,錢(qián)家麟世界油砂資源的研究及開(kāi)發(fā)分離器和電脫水器進(jìn)行了分析,主要結論如下:利用[J].中外能源,2011,16(5):10-23(1)常規稠油脫水工藝已得到廣泛應用,并已[2]王秋語(yǔ),何胡軍國外熱力采油技術(shù)進(jìn)展及新方法形成成熟的技術(shù),應根據稠油性質(zhì)、建設規模及成[J].中外能源,2013,18(8):33-38.[3]付玉亮,李德選.超稠油集輸處理工藝綜述[J].油氣本、操作水平、外輸要求、溫壓特點(diǎn)等進(jìn)行合理田地面工程,2014,33(12):46-47.選擇。[4]許立華.稠油中乳狀液特性分析及脫水工藝討論[J](2)隨著(zhù)世界常規原油的大量開(kāi)采,稠油處理中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2015(5):60.過(guò)程中需要的稀油外部來(lái)源將受到制約,稠油裂解5劉學(xué)大慶油田老化油處理工藝[J油氣田地面工改質(zhì)、加氫改質(zhì)、催化裂化等自產(chǎn)稀油的技術(shù)將會(huì )程,2014,33(12):47-48.[6]陳從磊,徐孝軒,王榮娟.塔河油田稠油集輸工藝現狀有更大的發(fā)展空間。及攻關(guān)方向[J].石油規劃設計,2015,26(1):30-33(3)稠油的開(kāi)采、集輸和處理過(guò)程涉及多系統[7]王振伍,曾樹(shù)兵鐘小俠稠油處理工藝技術(shù)現狀及研的聯(lián)合運行,稠油采、集、輸上下游一體化技術(shù)對究方向[J].石化技術(shù),2015(1):7于能量的高效利用和資源的合理配置具有重要8戴恩澤,原油電脫水技術(shù)研究進(jìn)展,中國石油企意義。(4)由于國外地面工程建設成本高,稠油處理收稿日期:2015-07-30設備制造技術(shù)成熟,所以大力推廣成套設備的橇裝編輯:廉踐維中國煤化工CNMHG