原油乳狀液處理

1、第五章第五章乳狀液處理乳狀液處理 乳狀液處理步驟 1、立式沉降罐對(duì)上述現(xiàn)象的觀察引發(fā)了技術(shù)上的開(kāi)發(fā)。人們?cè)O(shè)計(jì)出了用于此過(guò)程的加熱爐和提供熱氣體分離的高架分離器，最終開(kāi)發(fā)出帶有導(dǎo)管的沉降罐。由圖1-5-2所示的沉降罐，乳狀液處理過(guò)程的若干步驟是顯而易見(jiàn)的。首先，熱氣體從導(dǎo)管頂部排出；第二，進(jìn)入導(dǎo)管的原油與水的混合物向下流動(dòng)，并達(dá)到含鹽水水面以下，這樣可以對(duì) 油一水混合物進(jìn)行非常有效的沖洗。之后，油上浮，水則留在罐底。脫水原油上升至出口管嘴，借助重力作用自流入儲(chǔ)罐。圖1-5-2 立式沉降罐 在沉降罐中，控制點(diǎn)是油水界面。不幸的是，在罐中我們找不到純?cè)蛯雍图冇坞x水層、油層的上部是純?cè)?，油層越往?/p>

2、則含有越來(lái)越多沒(méi)有沉降下來(lái)的水滴。水層亦然，在接近頂部的地方，有些油滴尚未來(lái)得及從水中脫離出來(lái)，底部是純水。 盡管處理的基本目的是要使原油中的含水量低于0.5，可是你也不會(huì)讓許多原油隨脫出水流失。因此，你想要得到的是純油和純水， 二者的純度取決于它們?cè)诔两倒拗械某两禃r(shí)間。在沉降罐中，油水界面的位置決定了它們的沉降時(shí)間。如果界位高，則油沉降時(shí)間縮短，水沉降時(shí)間延長(zhǎng)，反之亦然。 界位應(yīng)設(shè)定為使原油純度接近其允許值0.5或當(dāng)?shù)氐脑试S值，這樣可使水相有最大的沉降時(shí)間，它意味著水中含原油量將達(dá)到最小值2、加熱脫水器或填料罐 沉降罐的一個(gè)變種就是加熱脫水器或填料罐。這是一種增加了填料段和加熱爐的沉降罐。(

3、所謂填料段通常是由木材刨花充填的)。刨花用水浸濕以使其充填緊密。用水浸濕刨花還起另外一個(gè)作用：由于刨花的作用是使原油中的水滴聚結(jié)，故浸水刨花的聚結(jié)作用強(qiáng)于浸油刨花。加熱脫水器通常用于處理瀝青質(zhì)原油。這種脫水器對(duì)水位或者界位的變化非常敏感，如果水進(jìn)入了聚結(jié)機(jī)構(gòu)，會(huì)透過(guò)填料層向上流動(dòng)，并與處理過(guò)的原油一同排出。 加熱爐的水位控制在位于火管之上、填料段之下的某一點(diǎn)。在圖1-5-3中，水位通過(guò)移動(dòng)排水閥上的平衡塊進(jìn)行調(diào)節(jié)。平衡塊遠(yuǎn)離閥門(mén)將使水位升高，反之亦然。 在每個(gè)礦區(qū)都配備各自的儲(chǔ)罐的年代，立式填料脫水器是在常壓或接近常壓條件下操作的，原油借助重力作用從脫水器自流入儲(chǔ)罐。那時(shí)大多數(shù)儲(chǔ)罐高4.9m1

4、6英尺。故脫水器必須足夠高，使原油能借助重力作用流入儲(chǔ)罐。那時(shí)脫水器大約高7.3m24英尺。圖1-5-3 加熱脫水器或填料罐3、臥式脫水器 如今的油田，各個(gè)礦區(qū)基本不設(shè)儲(chǔ)罐。取而代之的是，一組礦區(qū)的原油集中進(jìn)入一個(gè)設(shè)有儲(chǔ)存和外輸設(shè)施的中心集油站。因此，脫水器必須在足夠的壓力下操作，以使原油流入中心集油站。 帶壓操作的脫水器幾乎都是臥式的，而不是立式的。當(dāng)流體水平流動(dòng)而非垂直流動(dòng)時(shí)，它所需要的處理空間更小，因此，臥式脫水器比立式脫水器便宜。此外，臥式脫水器上的全部管線和控制系統(tǒng)都能預(yù)制好，并安裝在撬塊上，方便在油田快速安裝。 臥式脫水器在功能上相當(dāng)于一個(gè)放倒了的立式脫水器。二者具有相同的部件和功

5、能。二者的主要差異是，在臥式脫水器中，使用浮球式液位控制系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)油水界面，而在立式脫水器中，則使用可調(diào)水封裝置來(lái)控制油一水界面。 立式脫水器逐漸被臥式脫水器取代，原因是多方面的。首先，臥式脫水器可降低水滴沉降從油中分離出來(lái)所需的油柱高度。在立式沉降罐中，油柱高2.5到3m8到l 0英尺。而在臥式脫水器中，油柱只有0.6到1.2m2到4英尺高?？s短油柱高度的效果是我們實(shí)際上撇去水上面的凈化原油。 同時(shí)，乳狀液處理中的沉降效率與油水界面面積密切相關(guān)。正是凈化原油脫離水面而將水留在后面的速度或者說(shuō)快慢決定了沉降效率。界面面積越大，容器處理能力就越大。這就是為什么立式容器一般比臥式容器處理能力小的原

6、因。立式容器的界面面積受容器直徑限制，而臥式容器的界面面積只受沉降段的長(zhǎng)度限制。 所以，界面面積效應(yīng)似乎表明乳狀液處理可能就是所謂的表面現(xiàn)象。事實(shí)確實(shí)如此。一些適用諸如過(guò)濾等表面現(xiàn)象的能力參數(shù)也同樣適用干乳狀液處理。 這樣的參數(shù)之一就是過(guò)濾器的處理能力。過(guò)濾能力的經(jīng)驗(yàn)值是60到100升分-米!過(guò)濾器面積1.5到2.5加侖/分-英尺。 1)電脫水器 乳狀液電脫水器僅是加速重力沉降作用，使設(shè)備尺寸減小的另一種方法。處理過(guò)程的三大要素仍是必要的：加熱、加藥和沉降。電脫水不是靠電破壞乳狀液的。加入破乳劑仍是必須的。事實(shí)上。一種更流行的電脫水器被其制造商稱作電化學(xué)脫水器。前面所述6大處理步驟的機(jī)理全部都

7、用上了一次氣體分離、游離水脫除、加熱、加藥、二次氣體分離和沉降。但是，沉降過(guò)程不僅僅依靠重力作用，還需要在原油沉降罐的沉降空間內(nèi)安裝的兩個(gè)網(wǎng)狀電極之間施加上高壓電場(chǎng)。 該高壓電場(chǎng)10 000到20 000伏使原油中的水滴振動(dòng)，或快速向上或向下運(yùn)動(dòng)。這種快速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了水滴之間的相互碰撞，從而聚結(jié)成足夠大的水滴沉降于罐底。 加熱室有三個(gè)功能：(1)游離水脫除；(2)氣體分離；(3)乳狀液加熱。 圖1-5-4 電脫水器 在圖1-5-4中，乳狀液從加熱室左段的頂部進(jìn)入，然后向下流動(dòng)穿過(guò)火管，進(jìn)入加熱室右段，再向上流動(dòng)穿過(guò)火管。游離水沉降于罐底，并由浮子式液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制排出。 加熱室內(nèi)的游離水的水位低

8、于火管，火管周?chē)囊后w是乳狀液。使水位保持在火管以下，水便不會(huì)吸收太多熱量，所以節(jié)省了加熱爐燃料。 被加熱的乳狀液從加熱室端部的堰板溢出，進(jìn)入接近罐底的聚結(jié)段，向上流動(dòng)通過(guò)電極板，在頂部排除。脫出水沉降于聚結(jié)段的底部，并由液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制排出。 使用電極的目的是加快水從原油中脫除的速度，以縮小設(shè)備體積。乳狀液中的大部分水是在原油到達(dá)電極之前，通過(guò)加藥和加熱脫除了。在到達(dá)電極的時(shí)候，原油中的水分已降至1.5。由于含水量少，原油又是不導(dǎo)電的，因此兩個(gè)電極間的電流強(qiáng)度是很弱的。所以，耗電量不是主要的成本支出。 在儀表系統(tǒng)中設(shè)電流表來(lái)指示兩個(gè)電極間的電流強(qiáng)度。其讀數(shù)是脫水器操作的關(guān)鍵參數(shù)。由于原油不導(dǎo)

9、電，兩個(gè)電極間的電流強(qiáng)度便取決于原油中的含水量。含水量高，電流強(qiáng)度大，反之亦然。 電流表讀數(shù)增大通常是由于： (1)加藥泵停轉(zhuǎn)，或加藥過(guò)量； (2)乳狀液在加熱室內(nèi)加熱不足。 如果水位失去控制上升到電極板，就會(huì)導(dǎo)致短路，電流強(qiáng)度陡然增大。對(duì)于操作者來(lái)說(shuō)，這是很容易判斷的，因?yàn)殡娏鞅碇羔槙?huì)突然跳到表的最大量程，容器中會(huì)發(fā)出嘶嘶聲響。這種問(wèn)題的解決辦法是，手動(dòng)降低水位，也就是說(shuō)打開(kāi)排污口，或者使放水閥全開(kāi)。 這種類(lèi)型的脫水器像所有處理系統(tǒng)一樣，對(duì)水位相當(dāng)敏感。前面我們已經(jīng)敘述過(guò)，可用水封的方法來(lái)控制水位。水封裝置由于多種原因不能應(yīng)用于臥式容器。臥式容器通常在高于大氣壓條件下操作，且其中水相和油相的

10、沉降高度比立式容器低得多。這意味著液壓頭非常小，液壓頭取決于水柱與油一水 液柱的重量差或高度差。當(dāng)然，還必須有一些措施來(lái)防止內(nèi)部操作壓力超高而使容器放空。所以，臥式脫水器完全依靠某種類(lèi)型的放水閥來(lái)維持一定的水位和保證密閉。 人們還嘗試使用其它方法來(lái)縮減沉降時(shí)間、空間乃至設(shè)備尺寸。方法之一便是，采用能使乳狀液做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的離心裝置。想象一下，水將與離心脫水實(shí)驗(yàn)相同的方式被分離出來(lái)。離心裝置工作得太好一一不僅將水脫除，而且也將泥沙、灰塵脫除，同時(shí)將石蠟分離出來(lái)，以至?xí)杆俣氯隹凇?對(duì)常規(guī)處理設(shè)備而言，除沙是經(jīng)常遇到的問(wèn)題。所有脫水器都應(yīng)有排污口，作為一種除沙的手段，位于容器的重要部位。在有高含

11、沙原油生產(chǎn)歷史的油田，操作人員的慣例之一就是每天從脫水器各段的底部排放泥沙。最好不要用放水閥排放泥沙，因?yàn)槟嗌硶?huì)迅速破壞閥座。 在此提供一些操作經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)不僅適用于沉降罐，還適用于所有其它處理設(shè)備。假定界位下降，而水封高度不變。界位下降表明界面上的原油變重了，這可能是原油含水量增大的緣故。你應(yīng)該檢查一下加藥泵。它可能停轉(zhuǎn)而停止了加藥，或者可能是加藥過(guò)量致使原油老化。或者可能是加熱爐出了故障，導(dǎo)致熱源中斷，并致使污油侵犯到凈化油空間。 注意觀察玻璃液位計(jì)中的界位，通常是在水層之上有一個(gè)過(guò)渡段，過(guò)渡段上層是外觀純凈的原油。如果過(guò)渡段升高了，或充滿了玻璃液位計(jì)，這表明出現(xiàn)了同樣的加藥或加熱問(wèn)題。

12、但是，如果過(guò)渡段在幾周之后仍在緩慢增長(zhǎng)，那么要與加藥員聯(lián)系。此時(shí)乳狀液性質(zhì)可能已經(jīng)改變，需要更換破乳劑。 臥式脫水器和立式脫水器操作的主要區(qū)別在于液位控制裝置的不同。立式脫水器使用可調(diào)水封裝置控制油一水界位，油位的高度由于油出口接管固定在容器頂部而不能改變。 在臥式脫水器中，液位由浮子式液位調(diào)節(jié)器控制，根據(jù)需要開(kāi)大或關(guān)小放水閥，使脫水器內(nèi)的液位維持恒定。該液位調(diào)節(jié)器比水封裝置要麻煩得多，尤其是如果乳狀液以段塞流方式進(jìn)入到脫水器時(shí)。由浮子控制油氣界面高度也是這種情況。如果浮子被原油淹沒(méi)，或油層降至浮子底部，液位調(diào)節(jié)器均不能正常工作?？偨Y(jié)一下液位調(diào)節(jié)器的學(xué)習(xí)內(nèi)容：(1)當(dāng)液體流量改變時(shí)，脫水器的液

13、位相應(yīng)改變。如果流量增加，液位上升，反之亦然。這種變化可能只有2或3厘米l英寸。(2)只有界面位于浮子頂部和底部之間時(shí)，液位調(diào)節(jié)器才能設(shè)定。(3)玻璃液位計(jì)是觀察脫水器液位的唯一措施，它們必須保持清潔。 二、停車(chē)如果由于關(guān)井要求脫水器停車(chē)時(shí)，停車(chē)后脫水器應(yīng)充滿液體。脫水器的停車(chē)步驟如下： (1)關(guān)閉燃料氣閥，停掉加熱爐。 (2)關(guān)閉液體入口管閥門(mén)，停止脫水器液體進(jìn)料。 (3)關(guān)閉每個(gè)出液管的手動(dòng)閥門(mén)，以避免液體通過(guò)調(diào)節(jié)閥泄漏出去。 如果由于設(shè)備內(nèi)部維修必須停掉加熱爐，必須先排除加熱爐內(nèi)的烴類(lèi)液體和氣體以防止火災(zāi)的可能性。最容易和最簡(jiǎn)單的做法是用大量的水源水(新鮮水或含鹽水)來(lái)完成停車(chē)。在所有含鹽水出口閥關(guān)閉，原油出口閥打開(kāi)的情況下，簡(jiǎn)單地用泵將水打入脫水器即可。脫水器內(nèi)的原油被置換出來(lái)進(jìn)入到原油儲(chǔ)罐。這樣可避免原油進(jìn)入到含鹽水中，并且還完成了脫氣的大部分工作。如果要在脫水器內(nèi)進(jìn)行焊接，排出氣體絕對(duì)是必不可少的。 界位變化的原因一、液位改變的故障排查當(dāng)出現(xiàn)下述情況時(shí)，沉降段內(nèi)的水位將下降當(dāng)出現(xiàn)下述情況時(shí)，沉降段內(nèi)的水位將下降 糾正措施糾正措施1、加熱爐溫度過(guò)低。 升高加熱爐溫度。2、加藥量過(guò)少。 增大加藥量。3、刨花填料段出現(xiàn)故障。 檢查填料段內(nèi)