稠油处理工艺及其应用

第27卷第1期石油规划设计2016年1月47文章编号:1004-2970(2016)01-0047-04稠油处理工艺及其应用李增材”杨志远2潘艳华(1中国寰球工程公司;2中石中亚天然气管道有假公司)李增材等.稠油处理工艺及其应用.石油规划设计,2016,27(1):47-49,53摘要稠油作为重要的非常规原油资源,在世界能源结构中占有重要地位。随着常规油藏的枯竭和稠油资源的广泛开发,稠油地面处理工艺得到了长足发展。国内外已开发出热化学沉降脱水、电化学脱水等多种成熟的稠油处理工艺,针对稠油处理过程中面临的挑战,降黏裂化等非常规稠油处理工艺也得到了广泛关注和研究。结合国内外稠油资源的分布及稠油开采技术的应用现状,介绍了稠油开采工艺的发展情况,探讨了配套的常规和非常规稠油处理技术及常用设备,并对国内某些油田稠油处理工艺的应用情况进行实例分析。通过对现有稠油处理工艺和设备的应用情况分析,提出了稠油处理工艺、分离器和电脱水器的适应性及未来发展方向。关键词稠油;处理工艺;配套设备;应用中图分类号:TE866文献标识码:ADo:10.3969/.issn.1004-2970.2016.01.012随着常规原油资源的日益递减和石油开采技术前,国内外比较广泛和成功应用的稠油开采方法包的提高,大量非常规油藏已引起石油界的关注,稠括蒸汽吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力泄油技术油(包括油砂和沥青)作为最主要的非常规原油资(SAGD)、热水驱、火烧油层、聚合物和CO2非混源之一,也得到了广泛开发。2011年全球原油产量相驱等2。除部分浅层沥青和油砂可通过露天开采约为41×103t,其中稠油产量为6.72×10°t,占全的方式进行开发以外,大部分技术都是通过地层稠球原油总产量的16.4%,主要分布在加拿大、委内油加热升温降黏、稀释降黏或改质降黏的方式进行瑞拉、美国、俄罗斯、中国、印度尼西亚等国家,开采。由于稠油物性特殊,开采方法多样,与之配未来世界各国将继续加大对稠油资源的开采。对套的稠油地面处理工艺也呈现出系统复杂、配套设于低品质稠油的开采以及稠油增产措施的应用,与备多、处理难度大等特点。之配套的地面工程技术也得到了不断发展,多种稠油处理工艺和配套设备的开发和成功应用,为实现稠油处理工艺稠油低耗、高效的处理提供了保障。稠油处理过程中通常进行脱水、降黏等操作,稠油开采技术提高原油品质以达到外输要求。根据稠油高黏度高密度的特点,国内外通常采用热化学沉降脱水、随着世界上稠油区块的勘探开发,稠油(包括掺稀油热化学沉降脱水、电化学脱水或多种方式联超稠油、沥青和油砂)的开采技术已比较成熟。目合脱水等处理中国煤化工晨了稠油改质CNMHG*李增材,男,工程师:2013毕业于中国石油大学(北京)油气储运τ程专业,获硕士学位:现在中国寰球工程公司从事油气集输及处理方面的设计研究工作。地址:北京市朝阳区来广营创达二路1号,10002:Emal:lizengeai@hgcec.com482016年1月李增材等:稠油处理工艺及其应用第27卷第1期降黏技术等非常规的稠油处理工艺。2.1.2分离器与电脱水器联合脱水工艺21常规稠油脱水工艺该工艺一段采用分离器脱除游离水、二段采用国内外大部分油田稠油处理工艺普遍采用热化电脱水器脱除结合水的方式对稠油乳状液进行脱学沉降脱水、使用电脱水器的电化学脱水和一段热水,工艺流程见图2。根据来液性质,可增设两相化学静止沉降脱水,常规处理技术具有技术成熟、分离器、电脱盐器、换热器、加热炉等设备,在流配套设备完善、适应性好、运行经验丰富等特点。程中添加药剂和稀释剂可以改善脱水效果、减少脱2.1.1热化学沉降脱水工艺水时间。该流程中一段脱水效果和二段电脱水器电热化学沉降脱水工艺通常分为两段脱水。进站场稳定情况是影响脱水结果和运行效率的主要因含水原油进入一段热化学沉降罐脱出游离水,含水素。该流程具有脱水精度高、利于橇装化、设备占率小于30%的原油,经增压加热后,进入二段热化地少等特点学沉降罐进行二段沉降脱水,合格油输至原油储罐,再经外输泵增压外输,工艺流程见图1。为加速沉气相气相降,在每段前端可注入药剂或稀油改善脱水效果。井站含水原油格原油三相分高器电脱水器该工艺流程中的沉降时间、化学药剂、脱水温度的确定是影响脱水效果和效率的关键。该流程具有操药剂产出水药剂↓产出水作简单、可靠性高的特点,缺点是处理时间长、设图2分离器与电脱水器联合脱水工艺流程示意图备占地面积大、现场施工量大分离器与电脱水器联合脱水工艺在国外稠油油进站含水原油一段沉降罐上沉阵峨“田已经大量使用,该技术在国内常规油田脱水工艺中通常也采用,国内稠油油田现阶段采用相对较少破乳剂破乳剂国内塔河油田、河南井楼、克拉玛依等油田均采用图1两段热化学沉降脱水工艺流程示意图过该工艺进行稠油脱水,但因处理效果不理想已停胜利油田陈南联合站接收陈373区块南区和陈用。因为电脱水器对含水率和油品性质敏感,在稠311区块的稠油,采用热化学沉降脱水工艺,该工油中建立电场困难、运行不稳定,往往对电脱水器艺处理的稠油黏温关系见表1。处理过程中加入适的选择和操作提出了更高要求。量破乳剂和稀油,最终含水率达25%,外输温度达随着近些年对电脱水器的不断研究和结构的不80℃断改进,且采用电脱水器的电化学脱水技术具有诸表1陈南联合站稠油黏温关系多优势,许多油田也进行了大量的实验性应用和工温度黏度/温度/业性生产。中海油埕北油田B平台、中海油辽宁绥中36-1油田A区、胜利油田单家庙区块、辽河油35960802477.71750.0田曙五联、辽河油田海一联、小洼油田、冷家油田12990.35386.31287.8等均采用电化学脱水工艺。表3为辽河油田部分采3590.3用电化学脱水工艺脱水的稠油区块所产稠油的物塔里木油田英买力某联合站针对其油田若干区性生,适合本工艺生产块所采稠油进行两段热化学沉降脱水试验,以确定表3辽河油田部分区块稠油物性该工艺脱水效果。该工艺也采用掺稀油、加破乳剂区块密度黏度凝点/含蜡量沥青质、胶的方式,经破乳剂种类、加剂量、脱水温度、沉降(mPa%质含量%时间等参数优化,得出方案组合见表2小洼油田950~1019813~68533-241.5-427-40冷家油田97910538-548001811.2表2塔里木油田英买力某联合站脱水工艺参数段热化学沉降%二段热化学沉降%进液含水率%30-8030-802020202.1.3处理温度/℃段加药量/(mgL)别交替静止υH需中国煤化工艺采用多座储罐分CNMHGJ山诎,元成沉降脱水的储罐沉降时间/min0出油含水率%≤20作为外输原油储罐使用3。各储罐采用加热盘管加第27卷第1期石油规划设计2016年1月49热维温,脱水原油含水率低于2%。该工艺流程适用两相分离器、用于脱水的油气水三相分离器及油气于原油密度大、黏度高、沥青质含量高的稠油处理。水沙四相分离器。分离器是利用介质间的密度差脱水温度、沉降时间、药剂种类和加药量的确定是进行重力分离的设备,也是原油脱水过程中的重要影响脱水效果的关键。设备。三相分离器作为稠油处理工艺中最常见的设该工艺流程在辽河油田曙一区杜32区块和杜备已进行不断改进,相关技术已经成熟,为增加分84区块已应用,且运行情况良好。表4为曙一区杜离效果,设备中增加了大量内件,不同设备厂商提32区块所产稠油物性,适合本工艺生产供的分离器内部结构差别较大,可根据分离效果表4辽河油田曙一区杜32区块稠油物性外形尺寸和压降情况等参数进行选择。密度/黏度/凝点/含蜡量沥青质、胶稠油和油砂在开采和处理过程中常携带泥沙(kg:m3)(mPa·s)质含量%四相分离器在三相分离器的基础上增加了旋流器1000.1958191-16870041.99除沙器等结构,具有了除沙功能。四相分离器对高含水原油具有更好的除沙效果,而且要求进液流2.2非常规稠油处理技术量稳定、变化不大,否则除沙效果变差。非常规稠油处理技术主要包括裂解改质、加氢四相分离器在胜利油田东四联合站、孤东区块改质、催化裂化技术等,经过多年开发,已进行现河南新庄油田等都已成功应用,在节能降耗、提高场应用“。非常规稠油处理技术主要是从稠油改质,分离器后端各设备寿命方面具有良好的效果。提高稠油品质方面对稠油进行加工,从而获得满足32电脱水器外输要求的原油。电脱水器是采用上世纪90年代发展起来的电2.2.1裂解/加氢改质技术化学破乳方法进行原油脱水的设备,通过静电聚结稠油改质降黏是通过裂解或加氢等浅度加工的原理利用电场将连续相中分散相聚结成尺寸较大水方式,使稠油中的大分子烃类分解为小分子烃,降滴,再通过密度差进行分离,主要适用于W0(油低了稠油的黏度和密度,该轻质油可以代替稀释剂包水)型乳状液。与稠油进行混合,经过处理达到外输要求。该技术电脱水器脱水效果的主要影响因素包括电场形无需外部稀释剂,可以从根本上降低稠油的黏度和式、极板结构与布局、温度和压力。其中交流电场密度,提高原油品质,适合周边稀油资源不足的稠是目前应用最多的电场形式,适用于含水量较高的油油田。油水乳状液;水平电极是国内最常用的电极形式2.2.2催化裂化工艺结构简单,工艺成熟,但易发生电脱水器跳电现象稠油催化裂化是利用稠油开采过程中蒸汽驱或近年来一种新型鼠笼电极可以解决电脱水器在处理蒸汽吞吐注蒸汽阶段的高温(150~300℃),通过高密度、高含水原油过程中所面临的难题,具有较加入一定量的ACl3、FeCl等催化剂,经裂化反应好的效果。器进行轻度裂化,从而使含有大量胶质、沥青质的温度对原油乳状液的脱水效果的影响很大,提稠油转化为低黏原油,分解出的低黏油可作为稀释高处理温度可以明显提高乳状液的脱水效果,并且剂改善原油品质和流动性。该工艺具有技术简单成降低操作压力有利于破乳。另外,加入化学药剂或熟、设备易加工的特点,可以达到稀释剂自产的要稀释剂也可以大幅改善原油的脱水效果。求,也适用于稀油资源不足的稠油油田。结合辅助设备,国内外开发了多种电脱水技术3稠油脱水及处理设备和装置,常见的电脱水装置采用的主要是交直流电脱水技术、高速电脱水技术、超声波强化电脱水技由于稠油具有高黏度、高密度的特性,导致稠术、脉冲电脱水技术等。高效电脱水技术包括美油处理工艺较为复杂,涉及的配套设备具有种类多、国Naco(即 National Tank Company)公司开发的高工艺参数要求苛刻等特点。同时,随着稠油的不断速电脱水技术,美国 Natco公司研发的动态电脱水开采,低品质的油品也会给处理设备带来更大挑战。器以及双频中国煤化工3.1分离器THCNMHG油田使用的分离器主要包括预分离使用的气液(下转第53页第27卷第1期石油规划设计2016年1月53从图中看出:15min放空结束后,被放空管道压力25mm对提高泄放速率效果并不明显,且泄放压力为533MPa(g),大于初始放空压力的50%,不能满不能满足GB50251-2015的要求足GB50251规范的要求。2)缩短放空管长度,无法有效降低放空压力40000仍不满足GB50251要求。000世放流量世放温度300003)增大放空管路管径可以使得ESD放空系统泄放压力25000压力满足GB50251的要求。因此,在对输气管道站场ESD放空系统进行设s150001000010架计或改造时,结合技术、经济比选,同时考虑站场5000总图及防火间距要求,优化输气站场ESD放空系统0120240360480600720840方案。时间/s(放空管长度400m)参考文献图10站场被放空管道工艺参数随时间变化趋势[1]叶学礼.天然气放空管路水力计算[J].天然气工业,1999,19(3):77-814结论收稿日期:2015-06-261)增大ESD放空系统的限流孔板口径从20~编辑:廉践维(上接第49页)化、模块化,对于标准化设计和降低建设成本具有4结论重要作用。结合稠油物性和开采特点,介绍了相应的稠油参考文献:处理工艺、适应性及新技术进展情况,并对配套的[1]李术元,王剑秋,钱家麟世界油砂资源的研究及开发分离器和电脱水器进行了分析,主要结论如下:利用[J].中外能源,2011,16(5):10-23(1)常规稠油脱水工艺已得到广泛应用,并已[2]王秋语,何胡军国外热力采油技术进展及新方法形成成熟的技术,应根据稠油性质、建设规模及成[J].中外能源,2013,18(8):33-38.[3]付玉亮,李德选.超稠油集输处理工艺综述[J].油气本、操作水平、外输要求、温压特点等进行合理田地面工程,2014,33(12):46-47.选择。[4]许立华.稠油中乳状液特性分析及脱水工艺讨论[J](2)随着世界常规原油的大量开采,稠油处理中国新技术新产品,2015(5):60.过程中需要的稀油外部来源将受到制约,稠油裂解5刘学大庆油田老化油处理工艺[J油气田地面工改质、加氢改质、催化裂化等自产稀油的技术将会程,2014,33(12):47-48.[6]陈从磊,徐孝轩,王荣娟.塔河油田稠油集输工艺现状有更大的发展空间。及攻关方向[J].石油规划设计,2015,26(1):30-33(3)稠油的开采、集输和处理过程涉及多系统[7]王振伍,曾树兵钟小侠稠油处理工艺技术现状及研的联合运行,稠油采、集、输上下游一体化技术对究方向[J].石化技术,2015(1):7于能量的高效利用和资源的合理配置具有重要8戴恩泽,原油电脱水技术研究进展,中国石油企意义。(4)由于国外地面工程建设成本高,稠油处理收稿日期:2015-07-30设备制造技术成熟,所以大力推广成套设备的橇装编辑:廉践维中国煤化工CNMHG