根据罐体温度确定热化学沉降罐的液体分布情况

魏晋 庞丽莉 张洪彪（吉林油田扶余采油厂，吉林 松原 138000）

1 原油脱水标准及方法

对于采油工作来说，原油净化是集输工作的一个重点，随着开发的深入必然逐步出现新问题，高含水带来的脱水难是油田开发后期集输工作的一个大问题，在原油处理中执行的标准主要有二个，一是优质原油含水率，即不大于0.5%。二是在罐中储存和外输温度不高于60度。

在处理油、气、水的过程中针对不同的情况采取不同的措施和方法，原油脱水常见的主要方法有：重力沉降脱水、化学破乳剂脱水、加热法脱水、电脱水、机械脱水、离心脱水、蒸发脱水等多种方法。

2 采油厂脱水方法及工艺

一般油田，对原油脱水的处理采取的方法----主要是热化学沉降法，即加热法和化学破乳剂法两种方法的综合应用（重力沉降脱水方法也应用）。热化学沉降法主要是通过二级分离过程，站外来液进入分离器（二相分离器或三相分离器），进行油气分离，油气分离后的液体进入一级沉降罐，进行一级油水分离，此时是靠重力原理进行自然分离，溢流出的高含水油（含水30—50%）进入缓冲罐，缓冲罐中的油水混合物依靠脱水泵抽出进入锅炉加热，在此过程中加入破乳剂，一起进入二级沉降罐，即热化学沉降罐。热化学沉降罐溢流出来的原油要低于0.5%。

随着油田开发的深入，进入二次开发后，原油含水较高，伴生气较少，所以使用的都是立式沉降罐，沉降罐是热化学沉降法原油净化的主要设施。

沉降罐的工作原理是利用连通器平衡的原理制造的自动罐。沉降罐的工作过程是，油水在罐中通过破乳剂的作用逐步分离，通过重力作用，使油水逐渐分层，利用了油水密度差的原理进行分离。工作过程是，经过加温和加入破乳剂的油水混合物从沉降罐入口管线进入配液管中心汇管进入罐中，再通过多条辐射状配液管进入沉降罐中部的水层内，以逆时针旋转状态运动，以增加油水分离时间；当油水混合物向上通过水层时，经过水洗作用使原油中的游离水、破乳后粒径较大的水滴、固体杂质和亲水性盐类物质等进入水层，水洗过程在沉降罐配液管至油水界面这段水中完成。由于部分水从原油中分出，液体密度逐渐下降，所以从油水界面向上流动的原油上浮速度逐渐减慢，油中较小粒径水滴进一步分离。当原油上升到沉降罐上部液面时，含水会降至很低。沉降分离后的原油在罐顶端由收集管收集后进入中心管并排出沉降罐，进入成品罐；罐内底部污水经底部收集管收集，运用U型管连通器原理，经放水管排出，去污水罐。

由此看出，沉降罐内主要靠水洗段的水洗作用和沉降段的重力沉降作用使油水分离。油水界面的高度根据水洗效果来确定，用出水管顶端的液力阀来调节，水洗段控制在1/3比较合理。

3 温度法的产生与应用

在实际生产中，油井所产出的液中不仅是油和水，还有很多其它物质破坏破乳剂的破乳，打破理想的油水层段，这些少量杂质逐渐积累对原油脱水产生很大的影响。很多老油田出现极细的矿物质微粒悬浮于原油中（俗称碳黑）。由于它的密度介于油水之间，所以它悬浮的位置是油水界面处。

以常见的5000方热化学沉降罐为例，其配液管中心汇管的高度是3.1-3.6米，罐的有效高是10.6米，一般油水界面控制在5米左右。这些矿物质微粒悬浮的位置就在3.7-4.8米之间，最厚时可降到3.5米以下位置，水洗层被破坏。

现有的破乳剂对矿物质(碳黑)脱水效果差。所以悬浮在3.7-4.8米之间的矿物质微粒（碳黑）含水较高，一般在10-20%之间。由于该杂质悬浮的位置在配液管以上，所以当原油颗粒上浮时会携带一定量的该物质，造成原油含水高。

为了及时掌握矿物质微粒（碳黑）在热化学沉降罐中的密度和厚度，及时清除一部分该杂质，使沉降罐有效的正常运行。通过摸索我们发现矿物质微粒（碳黑）对热传感性及吸热比较差，在罐中它的温度低于水和油，在这三种物质中，水的吸热和传导热比较好、油次之、矿物质微粒（碳黑）更差，它们存在着一定的温度差。

通过实验观察，矿物质微粒（碳黑）层越厚就越致密，温度就越低。当罐中温差增大时，溢流含水就上升，一般的温差在8度以下时，含水正常（在0.8以内），超过10度后，含水会逐渐上升，当超过12度时，含水达到1%，15度后，含水可达1.2-3%之间。在测试温度变化曲线发现，罐高与温度的关系是一个近似的U型曲线，如下图：

实践证明，根据罐外温度的变化来判断热沉降罐液体分布情况的方法简单、快捷、直观。所以运用这种方法来指导生产，能够快速，准确地判断沉降罐中杂质的位置、厚度及密度，快速减少矿物质微粒对净化罐的影响，保证外输原油含水达到标准是极其实用和有效可行的。

[1]冯叔初，郭揆常等.油气集输与矿场加工.中国石油大学出版社.

[2]李士伦,等.天然气工程.石油工业出版社.

[3]叶庆全,袁敏.油气开发常用名词解释.石油工业出版社（第三版）.