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(gè)因素，并提出了一系列技術(shù)和管理措施，提高了脫水質(zhì)量。結(jié)果表明，電脫水是油氣集輸?shù)年P(guān)鍵，如果控制不好，脫水電場不穩(wěn)定，易導(dǎo)致脫后含水超標(biāo)。脫水器的脫水性能對電場的平穩(wěn)影響較大。
關(guān)鍵詞：電脫水器 影響 因素 措施
大慶油田開發(fā)進(jìn)入特高含水時(shí)期，油田普遍采用“兩段脫水”（即化學(xué)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(jìn)行技術(shù)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(jī)械強(qiáng)度。靜電力可使水滴的運(yùn)動(dòng)速度增大，動(dòng)能增加，促進(jìn)水滴互相碰撞，而碰撞時(shí)其動(dòng)能和靜電力位能便能夠克服乳化膜的障礙而彼此聚結(jié)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(jié)主要有三種方式，即電泳聚結(jié)、偶極聚結(jié)和振蕩聚結(jié)。
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(dāng)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(qiáng)度增高，表面張力增大，難于破乳。當(dāng)來液量波動(dòng)大時(shí)，容易引起操作壓力和脫水器內(nèi)油水界面的波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)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(shí)間的延長，整個(gè)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(fù)。
（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(dòng)力消耗，而且脫水器運(yùn)行時(shí)，容易造成壓力過高，導(dǎo)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(fù)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(guān)鍵的一環(huán)。破乳劑的技術(shù)要求必須達(dá)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(dǎo)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(dāng)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(dòng)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(shè)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(dòng)閥自動(dòng)控制放水。現(xiàn)場應(yīng)用中，氣動(dòng)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)將微機(jī)內(nèi)設(shè)定值SP(t)與閥位反饋值（即實(shí)際液位值）PV(t)進(jìn)行比較構(gòu)成控制偏差，微機(jī)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(dòng)氣動(dòng)閥運(yùn)行到設(shè)定的閥門開度。
（1）完善一段自動(dòng)化參數(shù)控制，保證來液質(zhì)量和平穩(wěn)程度。根據(jù)實(shí)際將游離水脫除器的界面設(shè)定在2.0m(冬季2.2m，防止油凝)，在來液正常的情況下，實(shí)際液位在2.0±0.20m內(nèi)波動(dòng)。在實(shí)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(shí)輸送約130m3的油水混合物，有效的保證了二次脫水進(jìn)液的質(zhì)量和平穩(wěn)度。
（2）強(qiáng)化二段自動(dòng)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(dòng)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(jìn)油等問題。統(tǒng)計(jì)表明，油水界面在0.52～0.66m時(shí)，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(shí)，電脫水器開始出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，停止實(shí)驗(yàn)，手動(dòng)放水至正常液位。
（3）確定合適的界面設(shè)定值。實(shí)驗(yàn)表明，確定設(shè)定值范圍在0.58～0.67m之間。我們分別對這幾個(gè)設(shè)定值進(jìn)行長時(shí)間的試用，發(fā)現(xiàn)在來液含油比較多時(shí)，0.60m以下的界面設(shè)定值時(shí)出現(xiàn)了水出口含油的現(xiàn)象，而在來液中含水較多的時(shí)候，在0.70m以上的設(shè)定值時(shí)電流升高、電壓下降，電場不穩(wěn)定。在經(jīng)過長時(shí)間反復(fù)實(shí)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(biāo)和加熱設(shè)備的使用壽命等方面，加熱爐溫度應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際有個(gè)確定的參數(shù)值。一段脫后原油進(jìn)液溫度在36℃左右。實(shí)際表明，加熱到52℃左右時(shí)，噸油耗氣約為0.10kg/m3，原油乳狀液進(jìn)入電脫水器后破乳效果好。
四、結(jié)束語
從加強(qiáng)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(jì)運(yùn)行的方法，為整個(gè)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(shí)行壓力、油水界面的自動(dòng)控制后，保證凈化油含水不超標(biāo)，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(yùn)行成本。
參考文獻(xiàn)：
[1] 羅英俊，萬仁溥.采油技術(shù)手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005.

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