仰角式预分水装置在高含水油田的研究与应用

郑亚妮

摘要：为克服综合含水上升带来的井口高回压和联合站分离器脱水指标变差的难题，在高温采出液脱水回掺技术应用成功基础上，针对河南油田采油一厂特高含水采出液，开展预分水工藝技术研究，当分水比例≦40%时，仰角式预分水设备能在10min内完成对高含水原油（含水≥90%）的预分水和污水净化，出水含油≤50mg/L;经过滤后，水质指标能满足双河区回注指标要求（oil：10mg/L，SS：10mg/L）;装置的投资仅为同等处理效果装置的1/3;运行成本仅为联合站污水处理成本的1/3。该技术能有效解决对低油价下节能降耗具有显著效果，且满足高含水油田简化工艺、节约投资、降低能耗和运行成本的急需，为下步规模化现场应用奠定了技术基础。

关键词：高含水;预分水器; 聚结填料; 分水率; 降耗

河南油田采油一厂目前处于特高含水开发后期，综合含水高达96%左右，高含水采出液集输系统多采用二级及三级布站的方式，采出液进入联合站进行油水分离，分离后的污水经污水站集中处理后再返输回配水间进行增压回注。但随着油田进入高含水期，需要处理和回注的污水量增加，污水往返输送的能耗也进一步增加;此外，大量的污水也给已有的地面集输及处理系统带来系列问题：一是原有集输管网输送能力有限，不能满足输量要求;二是联合站处理负荷增加，处理效果变差，如需达到处理标准，需增加设备或加大加药量、沉降温度，导致处理成本增加。

针对这样的问题，开发应用集预分水、污水处理功能于一体的预分水短流程处理技术及装置，在井场、分压泵站或接转站等选采出液相对汇集、又有资源可依托的站点实施预分水，把部分污水分离出来实现就地处理达标回注，低含水原油输送至联合站集中处理，有效减轻集输管网及联合站负荷，节约能耗。本文主要介绍预分水工艺，并通过现场应用试验，对装置的预分水净化效果进行评价。

2.预分水系统

2.1预分水装置

预分水系统由仰角式预分水器和耐污染精细过滤装置组成，仰角式预分水器主要由分离罐、采出液进口、入口分液管、油相出口、水相出口、油堰板、水堰板和聚结填料等构件组成，利用斜管重力沉降、聚结、浅池理论，可实现高含水原油的预分水和污水净化，出水oil、SS均≤50 mg/L;耐污染精细过滤装置包括精细过滤罐、反洗系统等，出水oil、SS均≤10mg/L、粒径中值≤3μm。

2.2 工艺流程

预分水工艺流程为：井排来液→仰角式预分水器→缓冲罐→精细过滤罐→出水。

2.3技术参数

仰角式预分水器：进液含水﹥90%;工作压力0.2-1.0MPa;分离器长径比10 ～15;入口分液管纵向位置：0.5D;布液管孔径1.5 ～ 2.5cm，孔间距取值为3.0d;仰角12～15°;进口（出口）流速≦1m/s。

精细过滤罐：进口含油≤20～60mg/L;进口含悬浮物≤10～30mg/L;工作压力≤0.2MPa;反洗周期24h;设计处理能力100m³/（h·台）;反洗强度7.5L/（s·m²）。

3.装置的现场应用

3.1现场应用效果

在距离联合站偏远的40^#计量站进行试验，采出液含水率96%、聚丙烯酰胺含量527.1mg/L、表活剂含量103.5mg/L，为三元复合驱采出液;现场井排来液温度为52℃，原油平均密度0.869g/cm³，平均含水97%左右。试验过程中，井排来液带压进入仰角式预分水器进行预分水，分出的低含水原油进入集输干线输送至联合站集中处理;预分出污水先进入缓冲罐短暂沉降，再进入精细过滤罐，经净化处理后输往站上注水系统，过滤罐内滤料为核桃壳。

现场试验表明，来液加药量为20mg/L，进口工作压力0.6MPa，当分水比例40%时，仰角式分离器脱出污水含油49.8mg/L，精细过滤器出口含油9.2mg/L，机杂9.7mg/L;当分水比例30%时，仰角式分离器脱出污水含油32.2mg/L，精细过滤器出口含油7.1mg/L，机杂8.4mg/L;当分水比例20%时，仰角式分离器脱出污水含油29.7mg/L，精细过滤器出口含油6.9mg/L，机杂5.6mg/L。

3.2效益分析

（1）占地与投资对比：以双河40^#站采出液为处理对象，处理液量12000m³/天，分出污水5000m³/天，污水含油小于50mg/L。若达到此污水指标，只有选择三相分离器，仰角式预脱水器或大罐沉降，因大罐沉降不密闭压力损失等原因不再考虑。若选择四台三相分离器，其有效容积应该在85-90方，水相容积在60-65方，这样规模的三相分离器加上相应配套应在480万左右;若选择仰角式预脱水器，设备容积只需要20方就可以达到相应的效果，加上其仪表控制相对简单，总投资在160万左右。

（2）运行成本对比：预分水处理成本包括油气处理过程和污水处理过程，费用包括药剂、电费，共计0.52元/m³，联合站污水处理成本为1.56元/m³。

4、结论

（1）当分水比例≦40%时，加药量与现场保持一致，仰角式预分水设备能在10min内完成对高含水原油（含水≥90%）的预分水和污水净化，出水含油≤50mg/L。经过滤后，水质指标能满足双河区回注指标要求（oil10mg/L，SS10mg/L），为下步规模化现场应用奠定了技术基础。

（2）处理成本低，仅为联合站处理成本1/3，对低油价下节能降耗具有显著效果。满足高含水油田简化工艺、节约投资、降低能耗和运行成本的急需。

（3）仰角式预分水器集目前联合站 “三相分离器+预除油罐+沉降罐”等污水处理功能于一体，缩短工艺流程，减少集输管网中的污水循环量和联合站三相分离器的处理液量，有效解决综合含水上升带来的井口高回压和联合站分离器脱水指标变差的难题。

参考文献

[1]党伟，胡长朝，王莉莉.等.一体化预分水装置在高含水油田的应用[J].技术纵横，2016，35（1）：91-93.