辽河油田稠油地面集输技术现状及攻关方向

辽河油田稠油地面集输技术现状及攻关方向　齐建华＊ 张春光　辽宁辽河石油工程有限公司　齐建华等．　辽河油田稠油地面集输技术现状及攻关方向．　石油规划设计，２００２，１３（６）：５４～５７　摘 要 由于辽河油田稠油品种繁多，物性较差，相对集输处理的难度较大。

辽河油田以降低稠油粘度来解决稠油集输问题，通常采用的方法有：加热降粘、掺轻质油或掺稀油稀释、掺活性水以及乳化降粘等。

稠油脱水工艺流程主要采用两段热化学沉降脱水工艺流程；热化学沉降加电化学脱水两段脱水工艺流程；一段热化学静止沉降脱水流程。

主要运用的稠油处理设备有卧式三相分离器、电脱水器、加热炉、泵等。

　主题词 稠油 物理性质 集输 加热 脱水 降粘 工艺流程 设备　稠油分类　辽河油田是我国第三大油田，年产原油约１　４００万ｔ，其中稠油产量约为９００万ｔ，占辽河油田原油总产量的６５％。

辽河油田稠油资源主要分布在高升油田、曙光油田、欢喜岭油田、兴隆台油田以及冷家油田等地区。

辽河油田稠油物性差异较大，根据辽河油田目前稠油的生产情况，稠油可分为普通稠油、特稠油和超稠油３类。

　１ 普通稠油　普通稠油粘度大部分在２００～５　０００　ｍＰａ・ｓ之间，这部分稠油约占稠油总产量的７０％。

　２ 特稠油　特稠油粘度大部分在５　０００～５０　０００　ｍＰａ・ｓ之间，生产难度较大，这部分稠油约占稠油总产量的１５％。

　３ 超稠油　超稠油粘度大部分在５×１０４～２０×１０４　ｍＰａ・ｓ，这类稠油是近几年才开始规模开采的。

这部分稠油约占稠油总产量的１５％。

辽河油田超稠油的储量较大，埋深较浅，约在７００～８００　ｍ之间。

　表1 辽河油田稠油的一般性质　项 目　２０℃的密度（ｇ／ｃｍ３）　粘度５０℃（ｍＰａ・ｓ）　凝点（℃）　含蜡量（％）　沥青质＋胶质（％）　杜３２块　１．００１９　５８１９１～１６８７００　３０　４．０７　４１．９９　冷家油田　０．９７９　１０５３８～５４８００　１８　９．８　１１．２　小洼油田　０．９５０～１．０１９　８１３～６８５３　３～２４　１．５～４　２７～４０　目前，辽河油田已建成的稠油集中处理站有特油公司杜８４块１＃集中处理站、特油公司杜３２块２＃集中处理站、冷一稠油集中处理站、曙光油田曙五联合站、兴隆台油田海一联合站、兴隆台油田洼一联合站、锦州油田锦一联合站等。

　 ＊ 齐建华，男，１９６６生，高级工程师，１９８８年毕业于石油大学（华东）石油储运专业。

现在辽宁辽河石油工程有限公司从事油气储运专业设计。

通信地址：辽宁省盘锦市辽宁辽河石油工程有限公司，１２４０１０　稠油地面集输工艺流程　１ 单管加热集输流程　该工艺流程只有一条管线，流程比较简单。

该工艺流程主要适用于单井产液量高（一般大于２０　ｔ／ｄ），出油温度高（一般在４０℃以上），原油粘度一般不超过３　０００　ｍＰａ・ｓ，油井回压一般控制在１～１．２　ＭＰａ的稠油区。

　２ 掺稀油降粘集输流程　掺稀油降粘集输流程经过多年的生产实践，现已形成稠油掺稀油的双管密闭集输、多级分离、大罐热化学沉降脱水、掺稀油定量分配等较为完备的稠油集输工艺。

该工艺对于低产、高稠、井深，周边有稀油资源的油田非常适用。

　掺稀油的部位可选择在井下、井口、站内，主要维持地面集油管线的水力条件，提高脱水质量。

稠油掺稀油流程的平面布局主要有３种：小二级布站（计量站→集中处理站）；大二级布站（计量接转站→集中处理站）；三级布站（计量站→计量接转站→集中处理站）。

　３ 平台拉油集中处理集输工艺流程　该工艺流程用于环境条件差，矿区无稀油资源，原油粘度高于几万毫帕秒的特稠油、超稠油的集输。

该工艺流程一般以平台为单元，建高架罐，采用导热油集中伴热。

一个导热油站平均管井约５０口，集中布站、管线同架，采用导热油伴热或加热与采用电热带和电加热棒加热比较，提高了热能的利用效率。

　４ 裂化降粘采、集、输一体化工艺流程　裂化降粘就是在高温下将大分子烃类裂解成小分子烃类，使稠油转化为低粘度的原油。

该流程是单井掺柴油采油和集输，原油在处理站预脱水和高温脱水后再经加热进分馏塔回收和分离出柴油，柴油返输到井口回掺，循环使用。

塔底油经加热进入裂化降粘反应塔，然后经过稳定，降粘外输。

　该工艺流程解决了稀释剂的来源，使稠油的开采、集输、处理、降粘各环节紧密配合，节约能源，提高了经济效益。

该工艺适用于稠油资源丰富，且周围无稀油源的稠油区块。

　５ 超稠油乳化降粘工艺流程　该技术是辽河油田为有效利用超稠油资源，解决国内燃料紧张问题而研究开发的一项技术。

目前，辽河油田已建成曙光金宇乳化油厂、井下乳化油厂、热电厂乳化油厂等多个中小型超稠油乳化装置，初步建成超稠油乳化能力近１００×１０４　ｔ／ａ。

　以曙光油田４０×１０４　ｔ／ａ乳化油处理站为例来叙述超稠油乳化降粘工艺流程。

首先，汽车拉油卸至卸油槽内，超稠油卸车温度为８０～９０℃；再经卸油泵升压、换热器升温至９５℃左右再进入缓冲罐内；然后由乳化泵升压，予混器混相进入换热器升温至约９７℃再进入乳化管内进行乳化。

乳化后的乳化油进入储罐储存，再经装车泵装车外运。

乳化剂的加入量为２％（乳化油与纯油重量比），乳化油含水１５％～２０％，８０℃时粘度为２５０～６００　ｍＰａ・ｓ。

此工艺流程目的是通过乳化剂将超稠油乳化制成油包水型乳化油，改善油在燃烧时的雾化效果，增加二次雾化，使燃料充分燃烧，从而改善燃烧效果，提高燃烧效率。

　稠油脱水工艺流程　１ 两段热化学沉降脱水工艺流程　各小站来油一般含水５０％～７０％，温度５０～６０℃，经进站计量后加热至约７０℃。

进一段热化学沉降脱水罐脱出游离水，使原油含水达到３０％以下。

低含水油溢流至缓冲罐，经脱水泵加压、脱水炉加热后，温度达到８０～９０℃。

然后进二段热化学沉降罐进行二段沉降脱水，合格油溢流进合格油储罐，经外输泵加压后计量外输。

在油田有伴生天然气的情况下，一段脱水可以采用三相分离器，以提高集输系统的密闭程度。

该流程的关键是沉降时间、脱水温度和化学药剂的选择。

其特点是操作简单、可靠，主要应用于曙光油田、高升油田、海外河油田、欢喜岭油田等集中处理站。

　２ 热化学沉降加电化学脱水两段脱水工艺流程　各小站来油一般含水５０％～７０％，温度５０～６０℃，经进站计量后加热至７０℃左右。

进一段热化学沉降脱水罐，脱出游离水，使原油含水达到３０％以下。

低含水油溢流至缓冲罐，经脱水泵加压、脱水炉加热后，温度达到８０～９０℃。

然后进二段电脱水器脱水，合格油进合格油储罐，经外输泵加压后计量外输。

在油田有伴生天然气的情况下，一段脱水可以采用三相分离器，以提高集输系统的密闭程度。

　该流程的关键是一段脱水位置和二段电脱水器能否建立起稳定的电场。

其特点是脱水精度高，主要应用于曙光油田、兴隆台油田、小洼油田、锦州油田和冷家坨子里等集中处理站。

　３ 一段热化学静止沉降脱水流程　此工艺流程用于原油的密度和粘度较大，胶质沥青含量高的原油处理。

该工艺流程的要点在于确定出超稠油热化学沉降的合理工艺参数、脱水温度、沉降时间，采用高效破乳剂和适宜的加药量。

采用多个储罐分别交替静止沉降，浮动出油。

完成沉降脱水的罐转作合格油储罐。

脱水后的净化油含水小于２％，污水含油在１　０００　ｍｇ／Ｌ以下。

该工艺流程在曙一区杜８４、杜３２块运行良好。

　主要稠油处理设备　１ 卧式三相分离器　卧式三相分离器的分离过程为高压产出液进分离器之后，先通过减速器降低压力和速度，压力降幅大约为０．０７～０．１４　ＭＰａ。

为了防止液流在进入沉降段后产生波动，加装了防浪板（板上有若干小孔）消泡器，液流从防浪板的小孔进入沉降段，使液流比较稳定。

沉降段的主要分离元件是波纹板聚结器，经聚结器后，原油从溢流板流出，这时原油的含水一般约１０％；水则从沉降段的下部排出，水中含油小于３５０　ｐｐｍ。

分离出的天然气通过捕雾器从分离器的顶部排出，可１００％除掉气体中１０　μｍ的液滴。

产生液的脱水时间大约在３０～６０　ｍｉｎ，控制压力在０．４～０．６　ＭＰａ。

　因稠油含砂较多，故分离器除具有沉降脱水功能之外，一般都具有水力除砂功能，也是采用在三相分离器的底部，用高压水流冲击沉砂，使之悬浮在水中，同时开启排砂阀将砂排出。

　２ 稠油电脱水器　辽河油田使用的稠油电脱水器基本是在稀油电脱水的基础上，借鉴国外先进经验技术，自己研制开发的。

该脱水器尺寸为∅３８００×１６０００　ｍｍ，设计压力为０．６　ＭＰａ，采用直流电极，处理量为８０～１２０　ｍ３／ｈ，进口原油含水小于３０％，净化油含水率由２％以上降至１％左右。

排放污水含油率由原来的２．５％降至１．４％，耗电量由０．７　ｋＷ・ｈ／ｔ（油）降至０．１２７　ｋＷ・ｈ／ｔ（油）。

辽河油田的稠油电脱水器主要针对稠油的特点在以下几个方面进行了调整。

　（１）电极板间距由罐内调节改为罐外调节　在稠油的生产过程中，各不同阶段、不同区块的油品性质差异很大，需要根据具体情况对极板间距进行调节。

这是因为聚结力的大小与极板间距的二次方成正比，对极板间距进行调节可以对聚结力的大小进行调节。

而原有的电脱水器必须停产后在罐内进行调节，很不方便，也影响了生产。

进行改进后即方便了生产，也适应了不同的油品性质。

　（２）增加了接地电极板　电脱水器下层板与油水界面形成一个弱电场区。

较高含水量的原油进入电脱水器后，先经过这个区域进行预脱水，它可使较大颗粒的游离水聚结、沉降、分离，以保证高强电场深度脱水的稳定。

但由于油水界面自动控制技术还不十分可靠，因此预脱水能力很低，影响了原油的处理质量。

为了解决这一问题，在底层极板的下方适当增设了接地电极，形成了较稳定的弱电场区，对提高稠油的处理质量有一定的作用。

　（３）改进油流分配和集水管结构　原油脱水质量的好坏，与脱水器内液流的稳定程度有直接的关系。

新型稠油电脱水器采用了与罐体直筒段同长双列分配管结构，液流在分配管中均匀的流出，避免个别部位呈喷射状。

集水管也是如此，把原来的单列短管及容易造成砂堵的集水管，改为双列的与油分配管同长的结构，还在集水管上方设置了挡砂板，有效地防止了砂堵，减少了污水含油量。

这种稠油电脱水器经过几年的运行，脱水效果比较理想。

　３ 加热炉　辽河油田根据辽河油田稠油的特点开发了一种热管炉。

其传热方式及结构特点不同于常规的加热炉，与同负荷的水套炉相比热效率提高１０％，达到８５％。

另外一个主要优点是盘管的压力损失减少６０％～８０％，这对稠油集输是非常有利的。

该炉采用了热管技术，在加热方式上采用了两极传热。

首先在主附火筒上装有１型、２型热管共计５０支，它们将燃料燃烧的高温烟气和低温烟气的热量，通过热管内部工质的相变换热及火筒壁的传热，将热量传递给壳体内的热媒（软化水），从而使热媒加热到设计温度（１２０℃）。