提高原油脱水效果.docx

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提高原油脱水效果

一、前言

二、小组成员

三、主要内容

1.选题理由

2.现状调查

3.设定目标

4.原因分析

5.确定主要原因

6.制定对策

7.对策实施

8.效果检查

9.巩固措施

10.存在问题及下一步打算

影响高一联原油脱水效果的因素分析

一．前言

原油从地层开采出来以后会伴有水，水中常含有无机盐等杂质。

原油中水和无机盐都会对原油集输后续加工，产品质量等造成影响。

因此原油必须进行脱水。

高一联作为冀东油田集输工作的枢纽，其原油的脱水质量更是尤其重要。

为了研究影响高一联原油脱水效果的因素和制定相关对策，我们成立了这个QC小组。

二、小组成员概况

姓名

性别

年龄

文化水平

组内分工

岳海鹏

男

大本

组长

孙克瑞

男

大专

副组长

李松

女

研究生

成员

王春娜

女

大本

成员

王保民

男

高中

成员

王志刚

男

大本

成员

赵伟峰

男

大本

成员

高源

男

大本

成员

三、主要内容

1.选题理由

随着油田采油的不断深入，原油中含有的水和其他杂质都在不断增多。

面对原油乳状液形态日趋稳定造成的脱水困难，油含水逐渐升高等现状（如图1所示）就需要我们对此进行研究，解决问题。

图1选题理由

2.现状调查

①工艺流程

高一联现有预脱水器4具，加热炉9台，加药泵6台，三项分离器4具已经脱水沉降罐3具。

具体流程如图2示：

加药

作业区来液

沉降区

气厂

图2高一联脱水简易流程

②数据统计

表1预脱抽样数据

项目

4月6日油含水%

4月6日水含油mg/L

7月23日油含水%

7月23日水含油mg/L

1#预脱

187

7.6

248

2#预脱

304

843

3#预脱

557

660

4#预脱

792

1022

表2三项分离器抽样数据

项目

3月27日油含水%

3月27日水含油mg/L

11月3日油含水%

11月3日水含油mg/L

1#三相

2.2

无水

3.5

无水

2#三相

无水

3#三相

0.06

水室为油

0.06

无水

4#三相

228

0.5

1242

电脱

1.5

0.18

从表1和表2中可以看见去年预脱和三相油含水和水含油都存在不合格的情况，这会严重影响到油品质量和后续工作。

3.设定目标

①设定目标

小组成立后将预脱和三相油含水，水含油处理为合格的指标并保持在合格范围内波动。

②目标可行性分析

通过讨论分析，我们认为实现目标值的条件有三个。

一是请脱水处理方面的有关专家进行现场指导，结合生产实际进行调节；二是目标明确，便于小组实施有效措施；三是员工高度的责任心，运行参数变化可以及时发现及时调整。

4.原因分析

小组通过现场调研，分析得出油含水和水含油指标不合格的末端因素见图3

系统运行不稳定

加药不及时；

药品使用不均匀

药品单一，针对性不强

员工技能

水平不够

流程短，

抗冲击性能差

分离器分离效果不同步，处理复杂

环

料

油含水和水含油不达标

压力多变，预脱

水器分液不均匀

工艺纪律贯彻率低

除砂排污不及时

设备运行效果不好

法

机

人

图3油水指标不合格的因果图

5.确定主要原因

为了确定主要原因，我们逐条进行分析讨论

（1）加药不及时，药品使用不均匀

高一联使用的破乳剂由瑞丰公司提供，并由专门的加药车进行加药。

由于交通问题存在晚点加药的情况，但是不足以对整个生产造成太大影响。

破乳剂使用时必须和水充分进行混合才能达到最佳效果，因此在加药时搅拌机的使用必不可少。

结论：

非要因

（2）药品单一，针对性不强

油田采油进入中后期以后，含水量会越来越大，其中的成分也越来越复杂。

开采出的乳状液不再是单纯的水包油（O/W）型或油包水（W/O）型,而是O/W型与W/O型的混合物或更为复杂的分散状态。

针对这种采出液状态，目前我们所使用的针对W/O型的破乳剂已不再适应生产的需要，此时需要加强取样，针对原油中的成分重新调整。

其实不管那种情况，液滴的界面上都存在着天然的乳化剂（如胶质，沥青质和有机酸等等），这些乳化剂与泥沙，无机盐，蜡等物质结合在一起会在液滴的界面上形成一层膜，膜越厚，其机械强度就越强，液滴体积越小，则乳状液越稳定。

由此可见研究出新型多样的破乳剂，并定时取样有针对性的改进配方和调整药量才能更好的增强脱水效果。

表3即为瑞丰公司08年11月5日当天取样调整药品质量后油含水的变化情况。

表311月5日改变药品成分后部分分离器油含水变化情况

项目

调整前油含水%

调整后油含水%

1#三相分离器

1.7

0.24

1#预脱水器

6.2

结论：

要因

（3）工艺纪律贯彻率低

联合站严格执行定时巡检和现场交接班制度，职工认真按照操作规程进行操作，值班干部定时检查劳动纪律。

同时，职工必须通过上岗考试才能单独上岗，目前联合站职工为100%持证上岗。

结论：

非要因

（4）工人技能培训不够。

站内各班组每周均组织进行岗位讲课培训，每月、季度进行考核。

并请来有关专家做有关脱水处理方面的讲座。

同时，多次组织技术水平较高的师傅对站内员工进行培训，提高了员工的岗位技能水平。

结论：

非要因

（5）压力变化快，预脱水器分液不均匀。

分离器均属于压力容器，受压力影响大。

作业区来液和油气厂供气压力时刻处于变化状态。

压力较大的预脱水器进液少，脱水效果明显。

而压力较小的预脱水器，进液多，当超过一定限度后就会造成油含水和水含油超标。

结论：

要因

（6）分离器分离效果不同步，处理复杂。

等量相同来液进入不同的分离器，分离出的油和水的含量是不一样的，油含水和水含油指标更是有很大的差别。

为了缩小这种差别，提高油品和水质质量，在生产中必须进行充分精细的调节才能保证。

结论：

要因

（7）流程短，抗冲击性能差

通过观察其他油田的脱水设备流程，我们发现冀东油田的设备在国内，能高效处理原油并能实现油气水的三相同步分离。

而高效的弊端就在于流程较短，稍微有点冲击系统都难以抗衡，这就会造成各项指标超标的情况。

但是通过正确及时的调节，生产完全可以恢复到最佳状态，所以我们认为这个是可以避免的。

结论：

非要因。

（8）除砂或排污不及时

来液量增大后，悬浮物、杂质、污泥等也相应增加，使各分离器内的污油、沉淀物明显增多，若不及时进行清理，必然影响后期处理。

目前联合站除砂、排污有相关管理规定，值班干部和各班组值班人员也会通过观察水质变化及时组织进行对各分离器的除砂、排污工作，并且24小时不间断交替进行。

结论：

非要因

（9）设备运行效果不好

高一联的脱水设备在国内已经相当先进，其中不少设备都是才运行投入不久的，并且设备的维护和保养工作也从没间断过。

例如联合站在09年4月到5月期间组织施工人员对全部分离器进行了内外清扫清洁工作，施工期间我们观察到分离器中的泥沙，杂质等阻碍脱水的物质得到了彻底的清除，清理后的脱水效果已经得到明显改善。

由此可见只要设备的维护保养工作不间断，脱水效果都会保持良好形势。

结论：

非要因

6.制定对策

序号

要因

目标

对策

措施

地点

负责人

实施时间

药品单一，

针对性不强

研发和使用针对性强的药剂

及时调整药品

配方和药量

联系瑞丰，

改进药品质量

脱水班

岳海鹏

李松

王保民

2007年9月

来液量不稳定，预脱水器分液不均匀。

平衡液量，保证指标合格

随时监控生产，

及时调节

调节压力

调节分液阀

脱水班

孙克瑞

王春娜

2008年7月

分离器分离效果不同步，处理复杂。

调节到同步

随时监控生产，

及时调节

调节油水

界面阀

脱水班

王志刚

赵伟峰

高源

2008年7月

7.对策实施

（1）及时调整药品配方和药量

针对目前各种采油工艺频繁使用，采出液乳化程度高、成分复杂的特点，我们结合瑞丰公司，进行实验室模拟实验，筛选出新型的、有针对性的破乳剂及净水剂，并进行了药剂更换。

简单的来说破乳过程实际就是使表面膜被破坏的过程。

它使得水或油从膜中被释放出来从而达到油水分离的目的。

但是至今还没有找到一种能适应任何原油破乳的破乳剂。

要了解原油破乳的机理，就必须了解是原油乳化液稳定的膜的特性和破乳剂加入后膜的变化情况，而膜的改变就会直接影响到油水界面张力的变化。

综上所述，了解界面张力的变化才是破乳剂性质研究最直接的方法。

根据上述历程，新型的破乳剂必须具备以下特性：

（1）较强的表面活性

（2）良好的润湿能力

（3）足够的絮凝能力

（4）较好的凝结效果

于是我们联系瑞丰公司将原有的针对油包水（W/O）型破乳剂更换为新型的清水型破乳剂。

表4.更换破乳剂对4#三相出水含油的影响（mg/l）

更

换

前

9-1

9-2

9-3

9-4

9-5

9-6

9-7

9-8

9-9

9-10

平均值

2471

450

1084

529

1692

1218

5593

906

1408

更

换

后

9-11

9-12

9-13

9-14

9-15

9-16

9-17

9-18

9-19

9-20

平均值

2011

604

350

114

176

265

127

873

1546

610

如表4所示，原有破乳剂的稳定性较差，即对于各种复杂情况的适应性不强，导致在来液性质和停留时间适宜的时候有较好的表现，但是在来液性质和停留时间发生变化时，抗冲击的能力不强，使得三相分离器出水含油波动较大。

更换破乳剂后，出水水质比较稳定，平均含油量也降低了57%。

（2）随时监控生产，及时调节。

图5高效三项分离器结构示意图

三相分离器的基本原理：

油、气、水混合物在进入分离器以后，入口分离器将混合物初步分成气液两相，液相引入油水界面以下的集液区。

在该区内，依靠油水密度差使油水分层，底部为水层，上部为油层。

油从油室堰板上方流进油室，经由出口阀门排出。

水从水室堰板进入水室后排出。

三相分离器分离油气水的基本原理就是靠油气水的密度差实现重力沉降分离实现的。

（见图5）斯托克斯公式深刻的说明了这一基本规律，数学表达式为：

V=2r2（ρ1-ρ2）g/9η

式中：

V——水珠的沉降速度，cm/s

R——水珠的半径,cm

ρ1——水的密度，kg/L

ρ2——油的密度，kg/L

g——重力加速度。

Η——原油的粘度，100mPa.s

由上式可以看出，沉降速度与原油中水珠半径平方成正比，与密度差成正比，与原油的粘度成反比。

所以要想提高沉降速度必须从这三方面入手，例如增加温度从而降低石油粘度。

如图6所示即为高一联1#，4#三相升温后油含水的变化情况。

图62008年11月3日升温后1#，4#三相油含水变化

单个三项分离器可用以上公式内容来增强脱水效果，当有两台或两台分离器同时处理来自同一地点的原油时就存在分液量的问题。

目前高一联预脱水区主要处理高尚堡来液：

1#，2#处理河西来液，3#，4#处理河东来液。

（如图7）当预脱水器走液不均匀时，就需要调节两个分离器的气压来保证脱水质量。

常用的有两种方法：

1.当进液量相对平稳时，关小一个分离器器的排气阀门（或进气阀门）并保持阀门开度不变，手动控制进气（或排气阀门）进行调节，直到与另外一个分离器的压力相差在0.02左右时转为自动控制，此时压力相差不大，来液即可均匀的进入分离器进行分离。

图7高一联预脱水区流程图

2.当两个分离器压力相差不大，但是进液量又有明显差别时，需要手动调节分液阀以达到平衡来液的目的。

如表5所示的情况就需要调节分液阀。

（此时3#，4#预脱同时处理高尚堡河东的原油。

）值得注意的是由于来液性质在时刻变化，分液阀在调节时一定不要过大（一般不超过10扣）以免造成更大的波动影响系统平衡。

并且一般情况下（在用压力可以调节系统平稳时）不要调节分液阀。

表52008年10月20日3#，4#预脱进液情况

项目

压力mp

油室阀门开度%

水室阀门开度%

3#预脱

0.533

4#预脱

0.530

3.关于分离器处理效果不同步的问题需要调节油水界面阀，从图6可以发现，油水界面阀与真正调节油水界面的阀门存在一个比例：

约为1：

2.3.通常来说下调油水界面能够保证油含水指标，上调油水界面能保证水含油指标，图7即为高一联4#预脱水器在界面阀下调后水含油和油含水的变化情况

图8高一联4#预脱水器09年1月下调油水界面后油含水和水含油变化情况（平均值）

从图中可以发现虽然油含水指标下降，但是同时水含油指标却在上升。

这里就说明了为什么要规定油水界面阀的调节不能过量（一般不能超过两扣）。

在生产中一定要正确处理好这一问题，在保证两样指标都合格的同时达到增强分离效果的目的。

8.效果检查

措施实施后随机选取了一个星期的油含水和水含油数据进行分析，完全达到了预期目标。

如图8和图9所示

图92009年1月4#三相1月12号-1月20号的油含水

图102008年12月3#预脱12月15日-21日的水含油

9.巩固措施

面对油田上产，来液量不断增大，来液性质更加复杂的现状。

为了继续保持脱水系统良好的运行状态，保证脱水质量，我们对发现的问题要积极解决，对采取的有效措施要持续执行。

⑴指标出现大幅度的波动时一定要进行细致的检查。

⑵找寻更有针对性的破乳剂。

⑶定期对分离系统进行清理，检修。

10.存在问题及下一步打算

关于油水界面的调节本文只是有一个定性的大概分析，没有更精确定量计算。

下一步将对此问题进行深入研究，并对影响脱水效果的因素进行更近一步的讨论。

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