深水浮式平台新型静电聚结原油脱水技术现场试验

研发的新型原油静电聚结脱水技术,创新性地采用绝缘电极施加电场加速油水分离,能适应高含水率原油的脱水工况。将试验样机在流花11-1FPSO和渤中34-1平台进行现场中试试验,结果表明:静电聚结原油脱水技术可适应高含水原油脱水处理工况,且比常规自由水分离器效率提高50%以上。未来新型静电聚结原油脱水技术的推广和应用,可大幅降低深水浮式平台的尺寸和重量,有力促进深水油田的开发。     

三相分离器内置静电聚结原油脱水技术研究

为了满足高含水油田、边际油田、深水油田及绿色油田开发对高效紧凑原油脱水装置的需求,提出了三相分离器内置静电聚结原油脱水技术。分析了三相分离器内置安装静电聚结模块后的总体结构布局、工作原理以及VIEC静电聚结模块的制造工艺。采用自主研制的三相分离器内置静电聚结分离中试装置在冀东油田高尚堡联合站进行了现场试验。试验结果表明:在静电聚结模块的作用下,原油经中试装置最短停留时间11.8 min,即可使出口含水体积分数降至0.03%左右,与联合站三相分离器需停留时间1 h以上才能使出口含水体积分数降至1.00%左右的结果相比,油水分离效果显著,并确定了较优的电场频率范围为600~1 000 Hz和1 900~2 500 Hz,较优的设定电压范围为250~300 V。研究成果对该技术今后的工业化进程有重要的参考价值。     

新型高含水原油静电聚结脱水器在流花11-1油田的现场试验

介绍了自主研制的新型高含水原油静电聚结脱水器的工作原理,并对该设备在流花11-1油田FPSO现场试验结果进行了分析。新型高含水原油静电聚结脱水器采用内置专利技术的绝缘电极,利用电场作用加速油水分离的同时,有效避免了极板间电流增大与短路,可在产液含水高达95%以上的工况下工作。该设备工程样机在流花11-1油田FPSO现场试验的结果表明,新型高含水原油静电聚结脱水器在相同停留时间的脱水效果远远好于现场常规自由水分离器脱后含水16%的生产现状,即使将停留时间缩短至自由水分离器的1/4,其脱后含水均小于8.5%,油水分离效果显著,而且在相同处理量下可使设备体积较常规分离器减小约50%,处理能力提高约50%,可为推动该设备在海上油田的工业化应用提供实践基础。     

原油脱水用紧凑型静电预聚结技术(三)

原油乳化液在非均匀电场作用下的介电泳聚结迄今未能引起国内业界人士的足够重视,因此重点对其机理和实施方式进行了介绍。LOWACC是Aibel公司自VIEC之后重点研发的一项基于介电泳聚结机理的在线紧凑型静电聚结技术,可在VIEC先期聚结脱水的基础上进一步降低水力停留时间,减少或消除使用化学破乳剂,改善脱出水水质。通过将VIEC和LOWACC串联组合,仅采用一级三相重力分离器即可使出油口的含水质量分数下降至5%。该技术不仅能使产出液的传统分离处理工艺流程发生变革,而且在稠油开采等场合具有巨大的推广应用潜力。     

海上平台用静电聚结原油脱水设备试验研究

基于静电场水滴聚结和沉降分离机理,进行静电聚结脱水试验,研究含水量、电压等因素对脱水效果的影响。在海上平台试验研究的基础上,优化静电聚结工艺流程和设计参数,提出海上高含水油田的原油脱水技术方案。试验结果表明,施加静电场作用后,原油含水率显著降低;原油脱水率会随乳化液含水量增加而逐渐降低,并随电压的提高和沉降时间的增加而不断增大。静电聚结原油脱水技术可简化原油处理流程,提高油水分离效率并减小设备尺寸。     

LD16-1海洋稠油油水分离研究

针对海上稠油油水分离效率低的问题,研究了静电聚结脱水技术在此领域的应用。通过检测LD16-1采出液及原油性质,详细分析了稠油油水分离动力,并考察了静电聚结参数对油水分离工艺的影响。研究表明:静电聚结技术的使用有利于稠油中水滴的聚结及沉降析出,同时能够适应多种高含水条件下的工况,稠油脱后含水满足后期工艺要求;水质量分数为52%的LD16-1乳化液在温度90℃、破乳剂用量100μg/g、电压2 500 V和停留时间40 min等优化条件下,脱后稠油中水的质量分数小于20%;脱水温度对稠油的油水分离过程影响较大。     

管式静电旋流分离器的设计及内部流场研究

静电聚结与旋流分离相结合可以提高油水乳化液的分离效率,有效减少油水分离设备的占地面积。但现有静电聚结旋流分离器方面的研究文献均未关注水出口的含油量,同时缺少对分离器的具体结构参数设计。为此,提出了一种新型结构的管式静电旋流分离器。该分离器采用切向入口+等螺距螺旋叶片+向前型母线椭圆形叶片的多次起旋结构;依据油水乳化液中分散相粒径值和原紧凑型静电聚结器达到一定聚结效果的电场停留时间,初步确定了分离器的主体结构尺寸;在此基础上对简化后主体流道的内部流场进行了CFD数值模拟,分析了起旋叶片级数、分流比、入口流量及分散相水滴粒径对分离性能的影响。研究结果表明:对于含水体积分数为30%的油水乳化液,当分散相粒径为150μm、流量为4. 5 m3/h、分流比为0. 1时,分离器水出口含油体积分数小于0. 1%,分离效率达99. 3%。管式静电旋流分离器可多次发挥静电聚结和旋流分离的作用,大幅提高分离性能,实现水出口含油量和油出口含水量的双向指标控制。     

静电聚结原油脱水试验研究

针对目前高含水原油采出液采用传统三相分离与热化学分离和电脱水方法存在分离级数和设备多、油水分离效率低、电脱水运行不稳定等问题,在静电预聚结研究基础上,采用自制绝缘电极和乳化液,开展静电聚结脱水研究,使水滴预聚结和沉降分离同时进行。通过静态聚结脱水试验考察了乳化液水含量、电压、温度和沉降时间等因素对静电聚结脱水效果的影响,结果表明乳化液脱水率随温度升高、电压增大和沉降时间延长而提高。其中温度影响最大,电压和沉降时间影响较小。在动态静电聚结原油脱水试验装置上进行验证,同时对不同分离器结构和不同电极结构及进料方式进行了对比,对试验条件进行了优化。动态试验结果表明,在电压2 kV,温度65～70℃,停留时间不大于10 min的条件下,高含水乳化液的脱水率均可达95%以上。     

内置静电聚结构件油水分离器液滴聚结特性

为了提高含聚结构件油水分离器分离效率,针对容器内置式静电聚结构件进行研究,通过粒径的变化和分离器油出口含水变化来评价静电聚结效果。在油水分离器内安装单板绝缘电极,改变含水率、流量和电压,确定聚结板的分离特性。评价结果表明:电场强度对聚结设备分离效率有重要影响,提高电场强度,可以有效提高液滴聚并速率;含水率对原油乳状液的黏度、初始粒径分布和介电常数有重要影响;随着流量降低,分离器中水滴沉降时间延长,油水分离效率提高。     

海上油田特稠油静电聚结脱水实验研究

针对渤海特稠油的原油黏度大、油品密度高,油水分离十分困难的特点,研制了绝缘电极并开展了室内自然沉降和静电聚结脱水实验。实验结果表明,所研制的绝缘电极可以适应高含水特稠油脱水工况,对于初始含水70%~90%的乳化液,处理温度110℃,在适当的电场强度和药剂浓度作用下,沉降时间40 min,脱后含水可以低于30%;对于初始含水30%~60%的乳化液,处理温度130℃,在适当的电场强度和药剂浓度作用下,沉降时间40 min,脱后含水可以低于30%,满足相关规范中对进入常规电脱水器进一步处理的要求。通过与自然沉降脱水实验进行对比,静电聚结脱水技术能够较大幅度地提高特稠油脱水效率,大幅降低海上特稠油脱水设备的尺寸和质量。本文实验结果对海上特稠油静电聚结脱水处理工艺设计具有一定指导意义。     

新型静电聚结分离器油-水分离特性

将同轴圆柱绝缘电极和传统重力式分离器整合,设计出了新型静电聚结分离器。基于Maxwell-Wagner模型,从电介质极化的角度分析了同轴圆柱绝缘电极的电场-频率分布特性;采用水-原油乳状液作为实验介质,利用显微高速摄像系统考察了电场强度、频率、乳状液含水率对新型静电聚结分离器聚结和分离效率的影响。结果表明,新型静电聚结分离器能够有效避免乳状液的二次乳化,并对不同流量、含水率的乳状液具有良好的适应性。交流电场作用下,绝缘电极在低频和高频时具有不同的电场分布特性,可以通过计算绝缘电极的极化弛豫时间获得高效聚结频率。乳状液含水率越高,最优电场强度和拐点频率越小,极板电压和频率是决定静电聚结分离器能耗的关键因素。     

海上油田新型井下油水分离及回注工艺

海上油田进入中高含水期后,产出水的举升、存储和处理难度加大,费用增加,给海上油田节能减排带来巨大压力,部分平台设备负荷无法满足处理要求。通过研发新型井下油水分离器,设计配套工艺管柱,开发出一套适合海上油田的悬挂式井下油水分离及回注工艺。新型井下油水分离器最大外径为130mm,处理量达1200m3/d,整个工艺系统采用悬挂式三通接头装置建立流动通道,可以保证在井筒内建立大流量流动通道;配套的井下参数监测及调控装置可在地面完成油水分离器出入口压力及流量的实时监测和调控,以保证系统分离效率。该系统处理量大、结构紧凑,工艺与目前海上油田采用的电潜泵生产管柱工艺类似,大幅降低了作业及运行风险。     

沉降罐油水界面在线监测技术在油田的应用

在油田生产中,油水分离是原油加工中极为重要的环节。而从原油进入联合站以后,要经过诸如沉降、脱水等处理过程,原油达到含水率标准((0.5%)后,最后送到成品油储罐。在整个过程中,都需要进行油水界面的测量。油水界面控制是分离效果的关键,同时油水界面的准确监测对油品的含水率、污水回收及处理成本都是极为关键的。沉降罐的油水界面检测与控制技术种类繁多,本文主要介绍CDBY油水双液位测量技术基本原理,主要特点及现场应用效果。     

辽海滩海地区油田高效油水分离装置的研制

在理论分析的基础上，结合大量室内实验和现场试验，阐述了高效油水分离装置的设计思路和研制过程。本装置在国内油田首次采用，其特点是精度高（单级分离原油含水低于5％，污水含油小于1％）、质量小、体积小、能耗低，因此更适合海上油田及边远区块使用。     

New Equations Predicting the Best Performance of Electrostatic Desalter

Production of wet crude due to the raise in oil-water contact in many Iranian oil fields had been a growing field problem. Application of the right technology and installation of proper desalting facilities were required to solve this problem. Therefore, it was decided to install electrostatic desalting plants progressively in Iranian oil fields. By end of 2004, more than 20 plants with a total capacity of 1.3 MMSTB/day of treated crude had been installed. It is expected that production of wet crude will rise to 2.3 MMSTB/day in Iran by the year 2007. The performance of the majority of current desalting plants have been tested and found satisfactory. New equations covering a wide range of oil types are developed to estimate the optimum treating rate, treating temperature, and treating viscosity for dual polarity and AC conventional electrostatic desalters in Iranian oil fields. Based on these equations, this study suggests that dual polarity electrostatic desalters are more beneficial economically when compared with AC conventional electrostatic desalters. Dual polarity desalters may operate at a minimum crude oil inlet temperature, resulting in extra fuel savings, eliminating the need for a heating system in the vessel. Also, its treating rate is more than AC conventional electrostatic desalters.     

地面旋流油水分离器分离效率试验研究

为了研究旋流油水分离器的影响因素,优化其关键结构尺寸,获得最佳使用工况,开展了旋流分离器的油水分离试验。研究结果表明:随着进液口直径的增大,分离效率先增大后减小,圆锥段角度表现出同样的规律。随着排油口直径的增大,分离效率逐渐减小,圆柱段长度则表现出相反的规律。随着工作压力的增大,分离效率先迅速增大后相对稳定,最后迅速降低。随着排量的增加,分离效率先基本稳定在最优值而后骤降。随着油水比和原油黏度的增大,分离效率呈现出先缓慢下降而后迅速下降的规律。在本试验条件下,旋流油水分离器最优的结构参数组合为进液口直径12 mm,排油口直径3 mm,圆锥段角度11°,圆柱段长度70 mm。优化后的旋流油水分离器的最佳工作压力为1.5～4.0 MPa,日处理量控制在45 m³以内,适用于油水比低于20%、原油黏度低于40 mPa·s的工况。研究结果可指导地面旋流油水分离器的设计及现场应用。     

New Equations Predicting the Best Performance of Electrostatic Desalter

Abstract

Production of wet crude due to the raise in oil-water contact in many Iranian oil fields had been a growing field problem. Application of the right technology and installation of proper desalting facilities were required to solve this problem. Therefore, it was decided to install electrostatic desalting plants progressively in Iranian oil fields. By end of 2004, more than 20 plants with a total capacity of 1.3 MMSTB/day of treated crude had been installed. It is expected that production of wet crude will rise to 2.3 MMSTB/day in Iran by the year 2007. The performance of the majority of current desalting plants have been tested and found satisfactory. New equations covering a wide range of oil types are developed to estimate the optimum treating rate, treating temperature, and treating viscosity for dual polarity and AC conventional electrostatic desalters in Iranian oil fields. Based on these equations, this study suggests that dual polarity electrostatic desalters are more beneficial economically when compared with AC conventional electrostatic desalters. Dual polarity desalters may operate at a minimum crude oil inlet temperature, resulting in extra fuel savings, eliminating the need for a heating system in the vessel. Also, its treating rate is more than AC conventional electrostatic desalters.     

原油脱水技术数值研究

为了解决油田后期开发中含水率较高、原油提纯困难等问题,对含水原油进行研究是必要的。通过密度差、沉降分离等方法对原油进行脱水。目前原油脱水的方法主要有重力法、离心法、化学破乳法、电破乳法、升温破乳法、润湿聚结法等,重力分离和离心式分离器被广泛应用于油田开发中。利用CFD方法对波形管、螺旋管油水分离进行数值模拟,得到了油水分离规律：波形管中第10个波谷处出现明显油水分离,在波峰处出现最大含油率,波谷处出现最大含水率;螺旋管中,在管道外侧偏下方出现最大分离现象。     

世界石油工业海底油气水分离技术现状与展望

采用海底油水分离系统不仅能够减轻立管压力、降低举升动力消耗、解决高含水问题,而且能降低井口背压、进而可以提高采收率。目前世界海底油气水分离技术主要有举升分离、常规重力分离、卧式重力分离、静电聚结强化型重力分离、管式分离、气-液旋流分离和超音速气-液分离技术等。在参考大量文献的基础上,重点介绍了这些分离技术原理和设备,以及各种技术设备在海洋石油上的应用实例。根据这些油气水分离技术在各个油田的应用情况,总结出目前海底油气水分离技术存在的问题,并展望其未来的发展趋势,为中国海洋石油的水下生产技术提供支持。