太平联合站降低外销原油含水率技术分析
张之浩（中国石化胜利油田分公司东胜精攻石油开发集团股份有限公司）
摘要：联合站是地面集输系统中的重要组成部分，在站中将井口采出物进行必要的加工处理，然后将合格的商品原油外输。而合格油品最重要的评价标准就是原油含水率。本文以河口公司太平联合站现行外销原油含水率为基础，进行了优化站内流程、合理使用破乳剂用量、探寻最佳加热温度等研究，实施降低原油含水率的优化方法并且降低了站内热能、电量及药剂用量等不必要的损耗。
关键词：联合站 原油含水率 优化 技术分析
1 绪论
东胜河口公司所开采的太平油田沾14区块原油主要为相对密度超过0.96的稠油，该公司的太平联合站坐落于河口区义和镇六顷五村东南，是一座集原油集输、污水回灌和原油外销于一体的综合性联合站，其主要接收太平油田沾14区块管道来油，日处理液量约为2600吨/天，处理油量约为420吨/天，外销原油含水率约为5.5%左右。
2 原油物性分析
2.1原油密度
根据《东胜河口公司太平联合站至河口采油厂义和联合站集输工程可行性研究报告》（以后简称《可行性研究报告》）可查知，太平联合站接收管线来油20℃时的密度为：
密度参数表如下：表1 原油密度参数表
根据《东胜河口公司太平联合站至河口采油厂义和联合站集输工程可行性研究报告》可查知，太平联合站接收管线来油50℃时的动力粘度为：
粘度参数表如下、粘温特性曲线如下图：表2 原油粘度参数表
2.3原油含水率
按照《石油产品水分测定法（GB260-77）》，测得太平联合站来液的含水率为86%。
河口公司太平联合站所处理的原油属于高粘度、高密度、低凝点的稠油，低温时油品流动性差，综合含水高。对太平联合站所处理的原油进行脱水最适合的方法为热化学破乳脱水法。
3 对罐区工艺流程的优化
为有效地降低外销原油含水率需要对整个工艺流程进行科学的分析和计算，以便优化运行方案和工艺流程。
3.1太平联合站现有工艺流程
太平联合站所接收的太平油田管输来油，通过井排来油阀组进入联合站内，先经1#、2#锅炉和3#加热炉加温至60℃进入三相分离器，经过三相分离器处理后的原油，其含水率约为40%，通过油气两相分离器脱气后得到脱水脱气原油。
其后，脱水脱去原油进入1# 一次沉降罐进行沉降处理，罐内原油通过高度为10.8米的溢流油口进入5#二次沉降罐再次沉降，沉降脱水后的原油通过装车泵及回流管线打回至6#净化油罐，经过夜间2～3小时的静态沉降脱水后，罐内净化原油供第二天外销装车使用，最后处理完所得净化原油的含水率约为5%左右。
3.2 一次沉降罐温度的调整
一次沉降罐和二次沉降罐均为常压沉降罐，沉降罐内原油乳状液中的水滴在破乳后碰撞合并，形成新的大水滴，随后通过沉降过程，从而达到油水分离的目的。要使水滴能够从原油乳状液中沉降下来，必须使水滴在乳状液中的下沉速度大于原油乳状液在沉降罐内的上升速度。
根据已知条件可分别对水滴的下沉速度和原油乳状液的垂直上升速度进行求解，并将两个速度的解值进行比较，即可得出水滴的绝对速度。以生产数据为基础，结合相关公式可求解出水滴绝对速度为零，即水滴的下沉速度和原油乳状液的垂直速度相等时的关键变量值，通过该变量与沉降速度之间的关系来采取相应的措施。沉降原理如图2所示：
在沉降罐内，油水是依靠重力不同得以分离的，由于水滴在原油中的下沉速度缓慢，通常处于层流状态，可由斯托克斯公式求解：
3.3对罐区运行流程的优化
太平联合站现行罐区运行流程为6#罐单净化油罐，其生产流程如下：16：00点外销装车结束，将5#二次沉降罐内脱水后的原油利用装车泵泵送至6#净化油罐内，罐内温度为75℃以上，夜间停装车泵进行静态沉降脱水3小时，次日7:00进行销油工作。
在此期间，净化油罐只有6#罐，其沉降时间约为14小时，其中，静态沉降时间为3小时。
由沉降罐沉降原理可知，原油在沉降罐内的沉降时间可按下式计算：
t=42.14h
同理，3#净化油罐内原油沉降时间为：
t=42.16h
因此，以现有流程情况下的6#净化油罐单油罐流程的沉降时间远远达不到所需的沉降时间。
改为3#净化油罐和6#净化油罐两个油罐交替使用的流程。此时，3#净化油罐和6#净化油罐一个负责日常的外销生产任务，另一个油罐只进行静态沉降。由于将5#二次沉降罐内的脱水原油泵送至净化油罐和净化油罐内原油的外销装车工作所用的管线为同一根装车汇管，如果在外销装车期间进行将脱水原油泵送至净化油罐的工作的话将会造成高含水原油和净化油混油，影响装车工作，只能在完成当日外销装车量后进行将脱水原油泵送进罐的工作。通常完成泵送工作为当日下午17:00左右，这样，5#二次沉降罐内泵送至净化油罐的脱水原油将会于第三日早上7:00左右开始外销，此时，脱水原油的静态沉降时间将达到23小时，而总沉降时间也会增至38小时，从而满足了净化油罐沉降时间为42小时的要求。
优化后的流程中，以6#净化油罐为例，6#净化油罐静态沉降时的温度为58℃，处理量为40.36m3/h，储罐面积为193.278m2，根据沉降罐沉降原理可知，u1=0.201m3/h
根据斯托克斯公式可知，u0=0.482m3/h
所以，u0≈2u1，可以进行静态沉降。
净化油罐流程进行以上优化后，净化油罐的沉降时间基本满足生产工艺所需沉降时间，同时可以避免井排来液量不稳定或含水率变化等因素导致外销油含水率偏高，使日常销油工作稳定有序地进行。
4 结论
太平联合站处理原油为密度大于0.96kg/m3的稠油，且粘度大，随温度上升粘度降低非常明显；全站采取简单的开式流程，处理后所得原油含水率约为5.5%左右，原油含水率较高，相对使原油售价降低，若能降低原油含水率每年可大幅度创收。
在对太平联合站进站原油油品性质及工艺流程分析基础上，提出对工艺流程及工艺参数优化如下：
（1）将1# 一次沉降罐运行温度应该从现在的60℃改为63℃，强化了沉降脱水效果，调整后的实际效果为一次沉降罐溢流油口的原油含水率从34%下降至16%；
（2）将原来的单净化油罐进行进油、沉降、脱水及外销工作，优化为双净化油罐流程。调整后的实际效果为外销原油含水率从原来的5.5%下降至1%，每吨外销原油的含水率下降约为4.5%，以东胜河口公司年产量16万吨计算，其一年为该公司所产生的的直接经济效益可达324万元。
参考文献
【1】冯叔初等.油气集输与矿场加工.第二版.东营：中国石油大学出版社，2006，5：74-276.
【2】苗成武，江士昂.油田油气集输设计技术手册 上册.第一版.石油工业出版社，1995：50-688.