电脱水器运行模式对脱水效果的影响

2023-11-29刘丁友李彦奇张凌峰

设备管理与维修 2023年20期

黄啸，周兴，刘丁友，李彦奇，张凌峰，刘毅，杨钢

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459）

0 引言

海上油田X 平台原油处理系统采用三级处理系统，原油系统分离出来的水经过污水系统处理，各项指标合格后回注地层，达成一个良好的循环。

随着中国海油“三大工程”和“一个行动”方案的提出，海上油气田处理平台都在积极研究如何高效的发挥各级脱水设备的能力，而电脱水器处于原油脱水系统中最后一级，其脱水能力的好坏，直接影响原油系统外输含水，制约陆地终端处理厂污水处理费用，探究电脱水器的最优运行模式是缓解陆地终端污水处理系统处理压力，降本增效的关键点。

1 海上X 平台原油处理系统

1.1 海上X 平台原油处理系统简介

渤海某海上X 平台主要处理5 个井口平台产液，原油处理系统分为两个系列，原油一系列处理3 个井口平台来液，处理液量约为20 000 m3/d。原油二系列处理两个井口平台来液，处理液量约为22 000 m3/d。井口平台采出液经原油换热器换热后进入高效分离器进行一级油水分离处理，高效分离器处理后原油经原油加热器加热后，进入电脱入口分离器进行二次分离脱水，电脱入口分离器处理后的原油经电脱进料泵加压输送至电脱水器，在交直流电场力作用下完成最终脱水后，经原油外输泵增压后输送至Y 平台，与Y 平台处理合格原油一同外输至陆地终端处理厂。

1.2 海上X 平台电脱水器运行工况

海上X 平台共有3 台电脱水器，用于处理两个系列的来液。分别为电脱水器A 罐处理原油系统一系列来液，电脱水器B 罐处理原油系统二系列来液，电脱水器C 罐处理一、二系列混合液，每台电脱水器尺寸参数为：4 m（ID）×16 m（T/T），处理量：3750 m3/d（油）/940 m3/d（水），电脱水器的操作温度100 ℃，操作压力为0.5 MPa。原油系统三台电脱水器并联模式运行（图1）。

流程运行模式：

（1）电脱水器A 罐入口、出口阀门打开状态，旁通阀门⑥、⑦关闭状态；与电脱水器B 罐连通阀门⑤、⑨打开状态。

（2）电脱水器B 罐入口、出口阀门打开状态，旁通阀门②、③关闭状态；与电脱水器A 罐连通阀门①、⑩打开状态。

（3）电脱水器C 罐入口、出口阀门打开状态，即电脱水器A罐处理原油系统一系列来液，电脱水器B 罐处理原油系统二系列来液，电脱水器C 罐处理一、二系列混合液，3 台电脱水器并联运行模式。

2 电脱水器处理效果对比实验

为探究电脱水器运行模式对原油含水影响，本次实验尝试通过调整电脱水器串并联方式，验证电脱水器在不同运行模式下，油相出口含水的变化，摸索出的最佳运行模式，降低外输含水。

2.1 模式一：电脱水器A 罐、B 罐、C 罐并联

此模式即当前X 平台采用的电脱水器的运行模式。这种模式下，3 种电脱水器处于相互并联的状态，其中电脱水器A 处理一系列来液，电脱水器B 处理二系列来液，C 处理一、二系列混合来液。

在模式一的运行状态下，在X 平台进行了连续7 d 取样，其中每天上、下午各取一次，样本含水数据见表1，模式一条件下电脱水器及外输含水量如图2 所示。

表1 模式一出口油样化验含水数据 %

图2 模式一条件下电脱水器及外输含水量

通过以上数据可知，在模式一的运行状态下，电脱水器A罐油相出口含水1.0%～1.3%，电脱水器B 罐油相出口含水1.1%～1.3%，电脱水器C 罐油相出口含水0.9%～1.1%，外输原油含水1.1%～1.3%。

2.2 模式二：电脱水器B 罐、电脱水器C 罐串联后与电脱水器A 罐并联

二系列井口来液经电脱增压泵进入电脱水器B 罐处理后，进入电脱水器C 罐处理后进入原油缓冲罐，一系列井口来液经电脱水器A 罐处理后进入原油缓冲罐，电脱水器实验模式如图3 所示。

图3 电脱水器B、C 串联后与A 并联模式

流程倒运程序如下：

（1）中控手动缓慢关闭电脱水器B 水相、油相出口调节阀，稳定后现场手动关闭电脱水器B 油相出口SDV④，缓慢依次打开电脱水器B 两个旁通阀门②、③，中控再将电脱B 油相调节阀恢复自动，并设定合适的压力，实现电脱水器B 油相进入电脱水器C 入口。

（2）缓慢关闭电脱B 入口进入连通及旁通总管线上的球阀①，实现电脱水器B 油相进入电脱水器A/C 入口。

（3）缓慢关闭电脱A 入口进入连通及旁通总管线上的球阀⑤，实现电脱水器B 油相单独进电脱水器C 入口，即实现电脱水器B/C 串联，然后与电脱水器A 并联。

待流程稳定运行后，分别对电脱水器A 罐、B 罐、C 罐油相出口油样进行化验，进行了连续7 d 取样，其中每天上、下午各取一次，样本含水数据见表2，模式二条件下电脱水器及外输含水量如图4 所示。

表2 模式二出口油样化验含水数据 %

图4 模式二条件下电脱水器及外输含水量

通过以上数据可知，在模式二的运行状态下，电脱水器A罐油相出口含水2.9%～3.4%，电脱水器B 罐油相出口含水1.5%～1.8%，电脱水器C 罐油相出口含水0.7%～0.9%，外输原油含水1.7%～2.1%。

2.3 模式三：电脱水器A 罐、电脱水器B 并联后与电脱水器C串联

一系列井口来液经电脱水器A 罐处理，二系列井口来液经电脱水器B 罐处理，电脱水器A 罐与电脱水器B 罐处理后的原油混合后进入电脱水器C 罐处理，进入原油缓冲罐，电脱水器实验模式如图5 所示。

图5 电脱水器A、B 并联后再与C 串联

流程倒运程序如下：

（1）模式三基于模式一的运行状态下，进行流程调整。

（2）电脱水器A 罐在正常运行工况下，缓慢打开旁通阀⑥、⑦；依次关闭油相出口SDV⑧及电脱水器A、B 罐连通阀⑤。

（3）电脱水器B 罐在正常运行工况下，缓慢打开旁通阀②、③；依次关闭油相出口SDV④及电脱水器A、B 罐连通阀①。

（4）电脱水器C 罐入口、出口阀门状态不变，即电脱水器C罐处理电脱水器A 罐与电脱水器B 罐处理后的混合液。具体流程如图5 所示。

待流程稳定运行后，分别对电脱水器A 罐、B 罐、C 罐油相出口油样进行化验，进行了连续7 d 取样，其中每天上、下午各取一次，样本含水数据见表3，模式三条件下电脱水器及外输含水量如图6 所示。

表3 模式三出口油样化验含水数据%

图6 模式三条件下电脱水器及外输含水量

通过以上数据可知，在模式三的运行状态下，电脱水器A罐油相出口含水2.8%～3.3%，电脱水器B 罐油相出口含水1.5%～1.8%，电脱水器C 罐油相出口含水1.3%～1.6%，外输原油含水1.3%～1.6%。

2.4 原油含水数据分析

分析上述3 种模式的化验数据可知，在模式一条件下，3 个电脱水器的入口流量相对模式二、三较小，各自脱水性能相对较好。而对于模式二、三来说，引入串联的二次处理，第二次的处理结果对于原油含水并没有明显的下降趋势。综合来看，3 个电脱水器相互并联的处理效果最好，外输含水相对最低。

2.5 串联模式综合分析

结合上述模式二、三的串联结果可知，虽然电脱水器对于入口含水下限没有要求，但从此次电脱水器串并联试验发现电脱水器入口含水不宜过低，过低时会导致电脱水器脱水效果变差，油水界面难以维持，乳化液增多，电流持续升高或大幅波动，需要持续排放乳化液才能稳定电流；电脱水器C 的电流曲线如图7 所示，左侧是模式一运行状态，右侧是模式二运行状态，由图可知，电脱水器入口含水过低的情况下，电流会处于持续升高且大幅波动。因此油水界面不宜过低，油水界面过低时一方面影响水质，另一方面水洗作用下降，反而导致油相出口含水上升。