稠油脫水中摻稀比的優(yōu)化實驗*

稠油脫水中摻稀比的優(yōu)化實驗*

郭長會1；2何利民1辛迎春2

1中國石油大學(xué)（華東）；2中國石化石油工程設(shè)計有限公司

摻稀油降黏脫水是提高稠油脫水效率、降低脫水能耗的重要方法。為了進行摻稀比的優(yōu)化，采用實驗分析的方法，對稠油脫水中摻稀油的比例與脫水效果之間的關(guān)系進行了研究。結(jié)果表明：混合原油含水降低，稠油的當(dāng)量含水不一定降低；存在稠油當(dāng)量含水最優(yōu)摻稀比。摻稀油工藝參數(shù)優(yōu)化時，應(yīng)以稠油當(dāng)量含水作為優(yōu)化指標(biāo)。

稠油；稀油；脫水；沉降；摻稀

目前稠油開采越來越受到重視。重質(zhì)稠油采用熱化學(xué)沉降脫水工藝時，存在溫度高、沉降時間長、原油剩余含水量高等問題。摻稀油降黏脫水是提高稠油脫水效率、降低脫水能耗的重要方法。這一方法的優(yōu)越性為大量的工程應(yīng)用所證實[1-8]。

但是，大多數(shù)研究和應(yīng)用僅限于摻稀有利于脫水，沒有對摻稀油工藝參數(shù)的優(yōu)化方法進行研究。邢富林指出，摻稀量大，液量增加，對脫水效果的改善作用不大。付大強提出，摻稀油量增加，混合液脫水時間縮短，并且對最優(yōu)的摻稀比進行了估算。

為了進行摻稀比的優(yōu)化，采用實驗分析的方法，對稠油脫水中摻稀油的比例與脫水效果之間的關(guān)系進行了研究，提出了最優(yōu)摻稀比的分析評價方法與指標(biāo)。

1 室內(nèi)實驗

（1）實驗儀器。恒溫水浴、100mL具塞比色管、旋轉(zhuǎn)黏度計。

（2）實驗方法。執(zhí)行SY/T5281—2000標(biāo)準(zhǔn)。采用室內(nèi)瓶試進行評價，取100mL新鮮原油倒入100mL具塞比色管中，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的破乳劑，在實驗溫度下恒溫15min后，左右手各搖100次，置于恒溫水浴中，恒溫靜置，記錄不同時間出水量，觀察油水界面、脫出水色和黏壁狀況。

（3）原油性質(zhì)。以勝利油田坨826和坨82混合后的重質(zhì)稠油和坨一稀油為研究對象，稠油密度為0.972g/cm3（20℃），黏度為4136mPa·s（80℃）；稀油密度為0.918g/cm3（20℃），黏度為46.36mPa·s（80℃）。

（4）實驗結(jié)果。在80℃和破乳劑加藥量為200mg/L（按純油量計）的條件下，對不同摻稀比條件下的原油進行沉降脫水模擬實驗，實驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 摻稀沉降實驗結(jié)果

2 實驗結(jié)果分析

從實驗結(jié)果可以看出，隨著摻稀比的增加，脫水效果改善，混合原油的含水降低。

但是圖1中的沉降時間沒有考慮設(shè)備容積條件。在實際生產(chǎn)過程中，設(shè)備的容積一定，摻稀油增加，總液量增加，停留時間減少。因此在進行不同摻稀比效果的優(yōu)化時，應(yīng)對實際沉降時間下的脫水效果進行比較。

實際沉降時間隨摻稀比的不同而不同，因此以某一摻稀比時的沉降時間作為參照點，計算其他摻稀比時對應(yīng)的沉降時間。對于圖1，當(dāng)含水為30%、摻稀比為0.8的來液的停留時間分別為20、25和30h時，通過計算可以獲得這三個時間點上各摻稀比條件所對應(yīng)的停留時間，如表1所示。

表1 不同摻稀比的停留時間

對于圖1所示沉降曲線，按照不同摻稀比時的停留時間，得到三個時間點上不同摻稀比條件下的混合原油含水情況，如圖2所示。從圖2可以看出，三個沉降時間點上，隨著摻稀比的增加，處理后混合原油的含水降低，但是摻稀比較高時，混合原油含水降低的幅度較小；并且隨著沉降時間的延長，含水隨摻稀比降低的幅度逐漸減小。

圖2 在容積一定條件下不同摻稀比混合原油含水

當(dāng)摻稀原油含水低于混合原油脫水后的含水時，稀油對混合原油含水具有稀釋作用，混合后原油的含水降低。稀釋作用降低含水可以在輸送中進行，在脫水階段則會增加熱能和動能的消耗。因此，有意義的摻稀脫水效果應(yīng)該是除去稀釋作用以后的效果。

稀油含水按照摻稀脫水前后不變考慮，將摻稀脫水后的混合原油含水，按照稠油和摻稀原油的比例，折算到稠油和稀油當(dāng)中，則可以計算出稠油含水，將該含水作為稠油當(dāng)量含水

式中ηh為摻稀處理中稠油當(dāng)量含水（%）；ηt為摻稀油處理后混合原油含水（%）；ηl為摻稀原油含水（%）；α為摻稀比（稀油∶稠油），無量綱。

稠油當(dāng)量含水為摻稀原油稀釋作用之外，稠油含水情況，可以反映摻稀脫水過程中稠油含水量的變化。

摻稀原油含水為0.5%，按照式（1）可以得到稠油的當(dāng)量含水曲線，如圖3所示。由稠油當(dāng)量含水與摻稀比的關(guān)系曲線可以看出，最優(yōu)的摻稀比為1.0左右，在最優(yōu)摻稀比之內(nèi)，隨著摻稀比的增加稠油當(dāng)量含水降低；超過最優(yōu)值后，摻稀比增加稠油的當(dāng)量含水也會增加。

圖3 稠油當(dāng)量含水與摻稀比的關(guān)系

這一最優(yōu)摻稀比說明，即便混合原油含水降低，稠油的當(dāng)量含水也不一定降低。如果混合原油含水降低的幅度小于稀釋效果產(chǎn)生的降低含水的作用，那么混合原油所攜帶水量反而增加，并且表現(xiàn)為混合原油含水降低，而稠油當(dāng)量含水增加。稠油脫水的摻稀量并非越多越好，而且不能用混合原油含水衡量摻稀脫水的效果，如果達到最優(yōu)摻稀比之后脫水效果仍然達不到要求的指標(biāo)，則只能夠采用增加藥劑量、提高脫水溫度、延長停留時間等方法來降低原油含水。

3 結(jié)論

（1）從實驗結(jié)果可以看出，摻稀原油可以有效地降低稠油脫水難度，提高稠油脫水效果。

（2）分析表明，混合原油含水降低，稠油的當(dāng)量含水不一定降低；存在稠油當(dāng)量含水最優(yōu)摻稀比。在最優(yōu)摻稀比之內(nèi)，混合原油含水隨摻稀比的增加而降低；超過最優(yōu)摻稀比，混合原油含水隨摻稀比增加而增加。

（3）在摻稀油脫水工藝的優(yōu)化中，應(yīng)以稠油當(dāng)量含水作為優(yōu)化指標(biāo)。

[1]王順華．勝利油田超稠油脫水工藝技術(shù)[J]．油氣田地面工程．2012，31（11）：27-28.

[2]邢富林．塔河油田超稠油降黏與脫水試驗[J]．油氣田地面工程，2012，31（5）：24-25.

[3]郭延．稠油摻稀油室內(nèi)熱化學(xué)脫水試驗[J]．油氣田地面工程，2012，31（2）：30-31.

[4]吳永煥．塔河油田超稠油的集輸與處理[J]．油氣田地面工程．2011，30（1）：52-55.

[5]鄧燕．王莊油田稠油高效低耗處理工藝研究[J]．石油規(guī)劃設(shè)計，2010，21（2）：16-19.

[6]傅大強．優(yōu)化稠油脫水工藝參數(shù)實現(xiàn)交接含水率[J]．中國科技信息，2011（10）：138.

[7]謝明政，婁文欽，蔣余巍，等．超稠油摻稀油采出液脫水工藝技術(shù)[J]．油氣田地面工程，2005，24（8）：21.

[8]寧甲清，孟祎，李澤勤．超稠油脫水工藝試驗研究[J]．特種油氣藏，2000，7（1）：38-40.

（0546）8786111、changhuiguo@163.com

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.015

郭長會：1996年獲西安石油大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位，現(xiàn)為中國石油大學(xué)（華東）儲運與建筑工程學(xué)院博士研究生，中石化石油工程設(shè)計有限公司油田地面工藝技術(shù)專家、高級工程師，主要從事油氣集輸與處理方面的科研工作。

基金論文：國家重大專項重點項目任務(wù)“高溫高鹽油田化學(xué)驅(qū)提高采收率技術(shù)”（2011ZX05011—004）。