沉降罐内油水界面的控制与研究
沉降罐出水含油超标问题分析及预防处理措施
沉降罐出水含油超标问题分析及预防处理措施摘要：污水含油是否达标也是联合站生产经营管理指标中的一项重要考核项目，在在实际生产中，沉降罐出水含油一旦超标进入污水处理站将会污染滤罐滤料增加污水处理成本直接影响滤后水水质达标。
因此，及时掌握导致沉降罐出水含油超标现象的原因并采取针对性的预防处理措施至关重要。
本文以某联合站为例，就其中沉降罐出水含油超标现象的问题进行了详细分析，并就如何降低沉降罐出水含油量进行了措施研究。
关键词：沉降罐；出水含油超标；治理措施1沉降罐出水含油高原因分析1.1三相分离器来液处理能力低采油区井排来液经来油阀组进入联合站后加入破乳剂，然后分别进入各采油队分离器进行首次分离。
分离器的分离效果和运行状况在集输系统中占据着主要作用。
但是，随着油田开发层系的变化，各区块原油含水、含砂、含气情况均有所变化，三相分离器在现场应用过程中逐渐暴露出一些问题。
其中由于泥砂不断沉积，造成设备的液体有效处理能力大大减少，沉降时间缩短，甚至阻碍液体的正常流动，最终导致联合站上游运行的1#、2#三相分离器分离效果差不能正常运行，出油含水、出气量、出水含油等各项指标均偏离正常值。
具体表现为：（1）造成水相出水不畅；导致油相出油含水升高，高含水原油进入脱水器对原稳安全生产造成威胁；（2）液面升高造成气管线跑油；（3）沉降空间减少，沉降分离时间过短导致出水含油升高；（4）影响分队计量准确性。
表1 联合站某分离器反冲洗前各项指标1.2温度因素影响来油温度低，影响破乳剂的破乳效果造成沉降罐出水含油高：进入冬季以来采油队来油温度偏低，一般在39.8℃，夏季温度在51.2℃，温度相差10 ℃以上；卸油台来油温度低，进入冬季卸油台来油温度一般在38.2℃，主要原因是：罐车拉油途中热量损失；卸油过程中散热损失；卸油罐罐体散热损失。
1.3初始设计因素因当初设计原因，卸油台来液未经分离器初分离而是与3#分离器的水相出口管线碰头并且大排量直接进入沉降罐，对沉降罐底部沉淀物造成冲击，使水质浑浊，最终导致沉降罐出水含油值升高。
大罐沉降脱水技术探讨
大罐沉降脱水技术探讨摘要：原油中经常含有大量的水、盐和泥沙类机械杂质等，这些物质会造成金属管路和设备的结垢与腐蚀，给原油的集输和炼制带来很大的麻烦。
本文针对化学破乳过程中沉降时间、破乳温度、油水界面的情况、原油成份以及现场工况条件对破乳剂脱水方面的影响进行了探讨，优化了沉降工艺条件，为改进原油脱水过程的控制方案提供了技术指导。
关键词：原油脱水破乳剂沉降工艺前言立式溢流沉降脱水罐是依靠重力沉降原理实现油水分离的一种原油脱水设备。
脱水罐脱水原理是：含水原油由进口管线，经配液管中心汇管和辐射状配液管流入沉降罐底部的水层内，在水层内进行水洗。
破乳剂作为一种表面活性剂，主要作用是降低油水界面的表面张力，由于油水密度的差异，使部分含水油在上升的过程中，较小粒径的水滴向下运动，油向上运行，实现了油水分离。
在原油上升到沉降罐集油槽的过程中，其含水率逐渐减小。
经沉降分离后的原油进入集油槽后，经原油溢流管流出沉降罐；分离后的污水经上部水箱，由脱水立管排出。
原油含水量较大时，水洗脱水效果明显，操作时应在罐内保持较高的水层；含水量较小时，沉降脱水效果较为明显，则应适当增加油层厚度。
在破乳、温度等生产条件均良好的条件下，油水界面的高度对脱出油及脱出水指标有很关键的影响。
化学破乳过程中沉降时间、破乳温度、油水界面的情况以及现场工况条件对破乳剂脱最终脱水效果影响较大，本文对其进行了分析，提出了优化脱水效果的建议与措施。
1 大罐沉降工艺脱水过程的问题联合站原油的油水分离过程有热沉降脱水、电脱水、化学脱水、电化学联合脱水和超声波脱水等多种方法，部分油田的原油处理目前全部为化学脱水。
但是在这些方法处理后，必须有足够的空间和时间保证油水分离，即在原油破乳剂对原油进行破乳后，再利用重力作用与油水密度的差异在沉降罐内进行一段时间沉降，使得油水完全分离。
沉降罐主要是依靠下部水层的水洗作用和上部原油中水滴的沉降作用使油水分离。
当原油上升到沉降罐上部液面时，其含水率大为减少，经沉降分离后的净化原油自集油槽和溢油管排出。
原油沉降罐机械式调节水箱调节范围的设计
原油沉降罐机械式调节水箱调节范围的设计原油沉降罐是油气分离工艺中的重要设备，用于将含有天然气的原油与水分离。
机械式调节水箱是原油沉降罐中的一种调节装置，用于维持沉降罐内部的水位稳定。
本文将探讨机械式调节水箱的设计，并分析其调节范围。
一、机械式调节水箱的结构与工作原理机械式调节水箱由上下两个水箱和连接两个水箱的调节阀组成。
上水箱通过调节阀与下水箱相连，上下水箱间通过一根导管进行液位的传输。
调节阀由一个浮球和连杆组成，浮球通过液位的变化来控制调节阀的开度。
在工作时，当沉降罐内的水位上升时，上水箱内的水位也会上升。
当上水箱内的水位超过一定高度时，浮球会上升，使得连杆推动调节阀向下关闭，阻止上水箱的液位继续增加。
相反，当沉降罐内的水位下降时，上水箱内的水位也会下降。
当上水箱内的水位低于一定高度时，浮球会下降，使得连杆推动调节阀向上打开，允许上水箱的液位继续增加。
通过这种方式，机械式调节水箱能够实现对沉降罐内部水位的调节。
二、机械式调节水箱的设计要点1.水箱容积设计机械式调节水箱的容积设计需要根据实际工况来确定。
一般来说，水箱的容积越大，其调节范围也越大。
但是过大的容积可能会增加设备的占地面积和造价，并且在调节过程中可能会出现水液位变化过大的情况。
需要综合考虑工艺要求和设备实际情况来确定水箱的容积。
2.调节阀选型调节阀的选型需要考虑两方面的因素：流量和压差。
流量是指沉降罐内液体流入或流出水箱的速率，而压差是指上下水箱之间的液体压力差。
根据实际工艺要求和设备参数，选用合适的调节阀，以保证水箱能够有效地进行调节。
3.连杆设计连杆是机械式调节水箱中浮球与调节阀之间的连接装置，其设计需要考虑两方面的因素：运动范围和传力能力。
运动范围是指连杆能够实现的上下运动的最大幅度，传力能力是指连杆的强度和刚度。
根据调节阀的开启和关闭状态，以及浮球在液位变化时对连杆的力的作用，设计合适的连杆，以保证连杆能够在运动过程中稳定地传递力量。
沉降脱水罐工作原理及异常情况分析
沉降脱水罐工作原理及异常情况分析摘要：对沉降脱水罐工作原理进行阐述，并对常见异常情况进行了分析，提出了优化脱水效果的建议与措施。
关键词:沉降脱水罐；U型管；含水；分析一、概述：立式溢流沉降脱水罐是以常压拱顶钢制储罐为主体，辅助进液分配、集油、集水及油水界面控制等构件，采用静水压强原理进行油水界面控制，依靠重力沉降原理实现油水分离的一种原油脱水设备。
立式溢流沉降罐的直径根据处理量及水滴沉降速度来确定，油层厚度主要随流量和沉降时间、温度等因素的影响而不同。
原油含水量较大时，水洗脱水效果明显，操作时应在罐内保持较高的水层；含水量较小时，沉降脱水效果较为明显，则应适当增加油层厚度。
在破乳、温度等生产条件均良好的条件下，油水界面的高度对脱出油及脱出水指标有很关键的影响。
本文通过对沉降罐脱水罐工作原理和部分异常情况进行分析，提出了优化脱水效果的建议与措施。
二、沉降脱水罐工作原理沉降脱水罐示意图图示为沉降脱水罐的简易工作原理示意图，油水混合物从进油管线进入沉降罐内部，主要是依靠油水密度差进行油水分离。
油水混合物，经入口管进入中心汇管，通过中心管带有喷嘴的布液管均匀进入水层，经过“水洗”作用后，水滴聚集沉降，由罐底部集水管上升进入调节水箱内，经出水线去污水处理，水洗后的原油上浮翻入到罐壁环型收油槽内，经出油管去缓冲罐。
由于水与原油不互溶且存在密度差，因此油水混合物在沉降罐中经过一段时间的沉降后，油与水将存在于容器内的上下两个液相，油和水的最终分离是利用U型管原理。
为了让读者更好地理解这一原理，笔者在这里引入压强的概念。
压强：空气内部向各个方向都存在着压强，这种压强称为大气压强。
气体的压强是由于气体分子杂乱无章地撞击容器的表面而产生的。
这些撞击所产生的冲量在宏观上就表现为一个持续的力，除以表面积就是气体的压强。
液体内部向各个方向都有压强，压强随深度的增加而增大。
密度为ρ的液体在深度为h处产生的压强：p＝ρghh为液柱高度，g为重力常数，其值约为10N/Kg(读为：牛顿每千克)。
污水沉降罐收油方法探讨
污水沉降罐收油方法探讨摘要：根据某联污水站收油的现状，探讨了污水系统影响收油的因素，在传统的收油方式上改进方法，采取工艺改进，提高收油温度，保证液位稳定等技术措施。
关键词：收油方式因素措施1 传统的收油方式目前，联合站污水系统的收油方式主要为重力式收油排油，即靠定期提升大罐液位，使罐内浮于污水上方的原油溢流进收油槽内，流入槽下的收油管，靠液位差自压流入污油罐，当罐内污油达到一定厚度时，由收油泵将罐内污油输送到脱水转油站。
（1）污油构成。
污水沉降罐主要接受某联反冲洗水、本站来水（含油在100-280mg/L之间）和注水干线冲洗污水（最高含油达到1000mg/L）。
同时某联污水站定期投加絮凝剂、杀菌剂。
这样污油主要由油、絮凝剂、杀菌剂、污水、固体悬浮物组成。
（2）收油现状。
5000m3一次沉降罐、3000m3二次沉降罐的收油槽为固定式（在罐的上部），由于罐的保温效果不太理想，低温时污油粘稠。
因此，在有针对性的工艺改造之前，如何在现有条件下回收污水沉降罐的污油，保证污水水质已成为联合站污水系统操作者的迫切要求。
2 影响收油因素分析（1）温度。
温度是影响收油的一个重要因素。
在冬季，由于气温低，罐内油层上部会形成硬盖，无法收油；而在夏季，污油温度有所上升，但只能回收部分上部的污油，而下部浮油成块，流动性极差，距离远端的污油不会进入到收油槽，无法保证收油的彻底。
（2）工艺限制。
收油管线前半段（污水岗—输油岗）管径为Φ114mm，从输油岗—老化油装置管径细为Φ78mm，而真空加热炉换热管较细为Φ38mm，管线易堵，导致炉压上升，由负压变成正压，安全阀经常动作蒸汽外泄。
而污水站收油泵，由于污油流动性变差，易抽空发生汽化，直接影响收油效果。
（3）液位控制。
收油过程需要液位的平稳，影响液位平稳因素包括来液的平稳、人为调控液位的准确度等。
（4）仪表。
由于沉降罐收油需要人为抬高液位，使污油进入收油槽，这样需要仪表十分精确，收油过程中由于存在测量误差，往往需要人上罐监控，增加了工作强度。
卧式重力沉降器油水空间分布研究
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｒ ｅ ｏａ ｈｅ ｅｔｅｓ ａｉｌ ｉ ｒ ｕｉｎｏ ｉ ａ ｄｗａ ｒｉ ｏ ｉｏ ｔｌｇａ ｉ ｅ ａａｏ， ｅ ｕａ ｓｒ ｃ ： ｎｏ ｄ ｒｔ ｃ ｉｖ ｈ ｐ ｃａ ｓ ｉ ｔ ｆｏｌ ｔ ｈ ｒｚ ｎａ ｒｖｔ ｓｐ ｒｔｒ ｒｇ ｌ ｄ ｔｂ ｏ ｎ ｅ ｎ ｙ ｒ ｄｓｒ ｕｉｎ ｐ ｔ ｒ ｄ ｒ ｇｅ ｓ ｎ ｅ ｕ ｉｎ ｏ ｐ ｃａ ｏｌ ｏ ｃ ｎ ａｉｎ ｄｓ ｉｕｉｎ ｉ ｏ ｉｏ ｔ ｇａ ｉ ｉｔ ｂ ｔ ａ ｅｎ ａ ｅ ｒ ｓｉ ｑ ａｏ ｆ ｓ ａ ｉｌ ｉ ｎ ｅ ｔ ｔ ｉ ｒｂ ｔ ｎ ｈ ｒｚ ｎａ ｒｖｔ ｉ ｏ ｔ ｎ ｏ ｃ ｒ ｏ ｔ ｏ ｌ ｙ
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沉降罐内流场流动规律及结构优化研究
!专题研究#沉降罐内流场流动规律及结构优化研究Ξ黄炳华ΞΞ 隋福春(胜利石油管理局东胜公司) 尚艳丽 纪国庆(胜利石油管理局规划设计研究院) 摘要 采用粒子成像测速技术对1∶20沉降罐试验模型内流场进行了测试分析,发现沉降罐内流场混乱,存在漩涡流和返混流,并有多处流动“死区”,使油水分离效率降低。
为此,拟定了3个结构优化改造方案,并按改造方案2设计制造出新型油水分离沉降罐,在胜利油田孤东采油厂3号联合站进行了现场试验。
结果表明,采用新型沉降罐能在高含水原油不加热条件下,将原油含水由95%降至15%～30%,实现了高含水原油先分水后热加工的工艺,且可以自动清砂。
关键词 沉降罐 流场 流动规律 结构优化 现场试验 沉降罐是油水沉降分离的重要设备,因其结构简单、容量大、沉降时间长、操作管理方便,无需检测控制仪表,在油田生产中得到广泛应用。
但是,这种沉降罐内部存在多处流动死区,导致分离效率降低,部分原油老化,罐底积砂特别严重。
为了提高沉降罐的分离效率,国内外科研人员对其结构进行了大量的研究,但都是针对其内部结构进行仿制,而对其内部流场流动规律的研究甚少。
为此,笔者根据模型试验研究的方法,利用粒子成像测速技术(PIV),测试沉降罐内部流场的流动规律,随后拟定结构优化改造方案,设计了新型高效油水分离设备,并进行了现场试验。
试 验 研 究11粒子成像测速技术通过摄像机、录像机和照相机采集并记录激光片光源照射下装置内部流场的图像信号,经图像板转换,采用统计学、模糊数学和拓扑图论等处理技术对信息进行拟合处理,得到所测区域内流场的速度向量图、流线图、涡线图等,以分析研究被测试验装置内部的流体流动情况。
21试验模型根据模型试验研究的要求,笔者依据相似原理设计制作了沉降罐试验模型(容积为0108m3,相似比例为1∶20,沉降时间为112h,流量为01067 m3/h)。
其内部结构主要由进液管、配液管组、集水管组、集油槽、出水管和出油管等6部分组成。
【精品】沉降罐
联合站集输及沉降系统运行管理细则为加强联合站集输及沉降系统运行管理，确保沉降罐平稳运行，参照油田公司相关规定，特制定运行管理规定如下:一、运行及指标控制参数（一）沉降罐的运行参数1、油水界面45m；2、沉降温度3545°C(视区块不同）；3、沉降时间12—20小时以上.4、净化油层厚度：保持在2。
0米以上；5、乳化层厚度：控制在2.0米以下。
（二）沉降罐油水指标控制参数1、罐内溢流口的净化油含水0。
5%以下；2、沉降罐污水出口含油指标150mg/l以下；二、操作要求（一)沉降罐操作要求1、沉降罐在正常运行时，原油溢流线的所有闸门应全部打开；沉降罐脱水闸只在清罐或特殊情况下使用，一般不准用来控制调节油水界面。
2、沉降罐在运行中若出现油水指标较大波动和变化,应加密取样监测，并及时向厂技术主管部门汇报，查明原因并尽快采取措施，恢复正常运行。
3、在用沉降罐只允许各来油站点正常来油进入。
如其他交油，外输前需反抽的净化罐底部油等,均进其他沉降罐，以保证在用沉降罐沉降脱水的平稳性。
三、技术参数说明1、沉降时间根据长庆油田原油性质及脱水工艺特点，溢流沉降罐的沉降时间一般保持在12—20小时范围内可满足要求.在保证脱水效果的前提下，运行过程中应尽量缩短污水在沉降罐内的停留时间。
2、脱水温度根据现场生产情况，沉降罐脱水温度保持在35-45℃脱水效果较好。
3、沉降罐的运行操作沉降罐的运行操作主要是控制油水层界面高度。
沉降罐油水层界面高度控制在4.0—5.0m左右。
特殊条件下要根据实际脱水效果、调整可调节水箱上面的闸门控制油水界面高度。
4、沉降罐乳化层处理沉降罐运行中,根据乳化层的厚度，定期利用抽中间层管线将含油乳化层抽取到沉降罐外专门处理，降低乳化层对脱水效果的影响.5、沉降罐的清罐沉降罐要根据罐底污泥厚度，及时进行清罐，一般1-2年清罐一次。
清罐中要对罐内壁涂层、加热盘管、集水槽、十字喷淋管等进行检查维修，确保原油脱水系统的正常运行。
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质 关重 要 。
嚣盖
油水 混 合 物在 一 段 沉 降罐 中 的沉 降分 离 质 量 就更 加
采 油
输
图 １ ２ ９ ＃站 的工艺流 程 图
２ 沉 降罐 结 构 介 绍 及 工 作原 理
２１沉 降 罐 结 构 图 ．
从 图 ２中可 以看 出沉降罐 的主要 部件 有罐 体 、 进
程 中的 关键 设备 是 沉 降罐 ． 降罐 中影 响 原 油 脱 水 的 重要 因素 之 一 就 是 罐 内油 水界 面 的控 制 。 目前 集 输联 合 站 生产 中主 要 是 通 过 沉 调 节 高 出水 闸 门、 出水 闸 门开 启度 来 实现 油水 界 面 的控 制 的 。 种 调 节 方 式 存 在 调 节 周期 长 ， 低 这 工作 量 大等 诸 多不便 ， 以集 输 ９ ２号 站 为例 ， 对 以上 生产 中存在 的 问题 ， 出工 艺 改造 方 案 ， 针 提 能够 短 时 间 内 实现 油 水界 面 的合 理 准 确 控 制 ， 高工 作 效 率 ， 证 安 全 生 提 保
新 疆 石 油 科 技
２１ ０ ２年第 ２期 （ ２ 第 ２卷 ）
・ １・ ６
沉 降罐 内油 水 界 面 的控 制 与研 究
于鑫泰① 靳光 新 李 广 军 钱 国华
新 疆 油 田 公 司 重 油 公 司 ．８ ４ ０ 新 疆 克 拉 玛 依 ３００
摘
要 集输 处理站主要是采油计 量站 来油水混合物进行 集中并按一定 工艺脱水 处理达标后 外输原 油的中转站 。在原 油脱 水过
根 据 ９ ＃处 理站 油水 界 面的监 测数 据 可 以看 出 ． ２ 油水
界 面 过低 乳 化 层升 高 ， 乳 剂利 用 率 降低 ， 要 建立 破 需
合 理 的油 水界 面保 证原 油脱水 工艺 平稳 运行 。 油水界
Ｈ一集 水管 到翻 油槽 高度 ， ｍ；
ｇ 重力加 速度 ，ｄ 一 ｒ ｓ。 ｒ
原 油 已经 有 一定 程 度 的 破乳 ，油 水 微观 状 态 已经分
式 中
图 ３ 罐模 似示 意 图
ｈ＋ ｚ ｉ ｈ ＝Ｈ ；
（） ２
（） ３
ｈ ＋ａ ｈ Ｈ ； ３ ＝
ｐ一沉 降罐 内油层 平均 密度 ，ｇ ｌ ｋ／ ： ｍ
Ｊ 沉 降罐 内水层 平均 密度 ，ｇ ； Ｄ 厂 ｋ／ ｍ， ｈ一 沉 降罐 内油层厚 度 ， ｍ： ｈ 沉 降罐 内水 层厚 度 ， 广 ｍ； △ｈ 翻油槽 和高 出水 界面差 ． 一 ｍ：
图 ２ 沉 降 罐 结 构 图
面处 沿罐 截面 向上 缓慢 流 动 ． 为原 油 中较小 水滴 的沉
① 作 者 简介 ：０ ０ ０ 业 于 辽 宁 石 油化 工 大 学 油气 储 运 工 程 专 业 ２ １— ７毕
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６ ２‘
新 疆 石 油 科 技
２ １ 第 ２期 （ ２ ０ ２年 第 ２卷 ）
降创 造 了条件 。当原 油上 升 到沉 降罐上 部液 面 时 ． 其 含水 率 已大大减 少 。 降后 的原 油经 收油 装置 收集后 沉 由出油管排 出。 分离 出 的污水沉 降到 罐底 下部 由辐射 状 的 出水 装置 在罐 内液体 压力 下 ， 入 到外 挂式 水箱 压 再 经 出水 口排 出 。 个过 程就 是 ｕ型 管连 通器平 衡原 整 理， 沉降罐 内的油水 界面 就是 由这个 Ｕ型 管连通 器控
液管 、 液分配管 、 油槽 、 油管 ， 进 集 出 收水 管 、 挂 水 外 箱， 出水管 。
２２沉 降罐 工 作 原 理 ．
主要 是 依 靠 油水 密 度 不 同 和下 部 水 层 的水洗 作 用， 以及上 部原 油 中水 滴 的沉 降作用 使 油水 分离 。油
水 混 合 物经 配 液 管 中 心汇 管 和 辐射 状 配 液 管 流 入沉 降罐 中部 的水 洗 层 内 ，当油 水 混合 物 向上 通 过水 层
制
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３ 油水 界 面 对 原 油 脱 水 的 影 响
油水 界 面 过 低影 响溢 流 口含水 百 分 数 及 乳化 层 高度 ， 水层 过 低 时 ， 降 罐 内 由于 下部 进 液 压 力对 油 沉 层 的搅动 与 冲击 ， 油水 界 面 处 于一 片 混沌 状 态 ． 油层
面 过低 还 会 影 响沉 降 罐脱 出水 水 质 ，污 水 含 油 率 升
高， 因为 在水 洗油 的 过程 中 ， 污水外 排 也在进 行 中 ， 部
ｈｆ 出水 在平衡 管 内 的摩 阻 ， 水柱 ） 相对 于 。＿ ＿ ｍ（ ， 整 个能 量 系统 此处 阻力 损失 较小 。 可忽 略 ：
离 ， 物 质 形态 还 处 于无 法 分 离 ， 出该 层 段 油 层剖 但 取 面样 ， 油样 蒸气 含水 实 验 ， 试值 往 往很 高 ， 若静 做 测 但 置 数 十分 钟 时 间 ， 自然分 出 ， 测 其含 水 基 本 为净 水 再 化 油水平 。若水 层偏 低情 况 。 时间油 和水 物质 形 态 长 得 不到分 离 ， 加之 破 乳剂 的作 用 ， 再 次形成 乳 化层 。 会
产。 关 键词ຫໍສະໝຸດ 沉 降罐油水界 面 水 位调 节器 工作 效 率
１２ 的 艺 程 ＃ 工 流 ９站
９ ＃原油 集输 处 理 站工 艺 流 程如 图 １ 示 ： 油 ２ 所 采 作 业 区来 液经 加药 进入 沉 降罐沉 降进 行沉 降 脱水 后 ，
翻入 毛 油 罐 再 由转 油 泵 打 人 掺 热 器 与 蒸 汽 混 合 加