原油處理工藝流程優化研究

董菁 張國棟 徐屹（中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司，北京 100000）

原油處理工藝流程優化研究

董菁 張國棟 徐屹（中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司，北京 100000）

原油處理工藝流程優化是油田地面工程設計的關鍵步驟。油田開發需要根據生產現場環境和油田產品要求設置安全、合理、經濟的工藝流程。

原油處理；方案比選；工藝優化；流程模擬

伊拉克地區原油大多屬于高鹽重質油，原油采出水礦化度較高。原油外輸指標嚴格，要求原油水含量≤0.4%(v)，鹽含量≤30mg/L,雷氏蒸汽壓（RVP@38℃）≤10Psi.

針對該特點原油，通過使用HYSYS軟件進行工藝流程模擬，結合分離工藝、電脫工藝和穩定工藝的優化研究，兼顧生產操作和項目的經濟效益，最終確定合適的整體原油處理工藝流程。

1 分離工藝

理論上，分離級數越多，儲罐內原油收率越高，但過多的增加分離級數，原油收率的增加越來越少，而分離設備的投資和經營費用卻大幅度上升，經濟效益下降。在選擇分離壓力時，要按原油組成、集輸壓力條件，經相平衡計算后，選擇最優分離壓力。筆者通過HYSYS模擬分析流程，推薦采用二級分離的工藝流程，一級分離壓力1.1MPag，二級分離壓力0.3MPag[1],此流程原油回收率較高，經濟投資較少。

2 電脫工藝

針對伊拉克地區原油含大量乳化劑及高分子聚合物，油水乳化程度嚴重的情況，結合國內外先進的電脫水、電脫鹽工藝流程，開展電脫工藝優化研究，推薦二級洗鹽+級內循環流程，該流程可降低洗鹽水量、有效提高洗鹽水利用率[2]。

3 穩定工藝

原油穩定是將原油中易揮發的輕組分脫出，降低原油的飽和蒸氣壓，保證外輸原油飽和蒸氣壓符合要求。推薦采用微正壓閃蒸法[3]，脫鹽后原油直接進入穩定塔穩定，塔頂氣用穩定氣壓縮機增壓后與二級分離氣匯合再經過一級壓縮機增壓，輸往天然氣處理廠。穩定后的原油通過穩定增壓泵增壓后與進站原油換熱降溫，然后進入儲罐儲存。該方法的優點是可通過調節穩定塔壓力控制雷氏蒸汽壓，通過調節進罐溫度和穩定塔溫度控制儲罐不出氣。

4 原油處理工藝流程

綜合以上各章節對分離、電脫和穩定工藝單元的分析，推薦使用兩級分離，兩級脫水，一級常壓穩定的工藝處理方案，以此為基礎對整體原油處理工藝進行分析，研究最佳工藝流程方案。

通過HYSYS模擬，針對油田原油及采出水物性，最終確定三種工藝處理流程，可以滿足原油處理指標。

（1）方案一

原油進入一級分離器進行油、氣、水三相初步分離，大部分的伴生氣及游離水被分離，分離后原油進入油-油換熱器，與處理合格的熱油進行換熱以回收熱量，并通過導熱油換熱器將原油加熱到90℃。加熱后的原油進入二級三相分離器，再次進行油氣水分離，使原油出口含水小于10%。原油經脫水泵增壓后進入電脫水設備進行脫水。脫水后的原油摻入新鮮水后進入電脫鹽設備進行脫鹽處理，同時脫出的洗鹽水回摻至電脫水設備入口，實現預洗鹽功能。從電脫鹽設備出來的原油經過油-油換熱器降溫后進入脫氣塔進行原油穩定，穩定壓力為2～5kPag以滿足原油外輸RVP的要求。穩定后的原油進入原油儲罐儲存，最后經外輸泵增壓后將合格原油外輸。

圖4.1 原油處理流程方案一

（2）方案二

原油進入一級分離器進行油、氣、水三相初步分離，大部分的伴生氣及游離水被分離，分離后原油進入油-油換熱器，與處理合格的熱油進行換熱以回收熱量，并通過導熱油換熱器將原油加熱到90℃。加熱后的原油進入二級三相分離器，再次進行油氣水分離，使原油出口含水小于10%。原油經脫水泵增壓后進入電脫水設備進行脫水。脫水后的原油摻入新鮮水后進入電脫鹽設備進行脫鹽處理，同時脫出的洗鹽水回摻至電脫水設備入口，實現預洗鹽功能。從電脫鹽設備出來的原油先進入脫氣塔進行原油穩定，穩定壓力為15kPag以滿足原油外輸RVP的要求，然后進入油-油換熱器降溫后進入原油儲罐儲存，最后經外輸泵增壓后將合格原油外輸。

圖4.2 原油處理流程方案二

（3）方案三

原油進入一級分離器進行油、氣、水三相初步分離，大部分的伴生氣及游離水被分離，分離后原油進入油-油換熱器，與處理合格的熱油進行換熱以回收熱量，加熱后的原油進入二級三相分離器，再次進行油氣水分離，隨后通過導熱油換熱器將原油加熱到90℃進入三級分離器進行閃蒸穩定，穩定壓力50kPag以滿足原油外輸RVP的要求，同時使原油出口含水小于10%。原油經脫水泵增壓后進入電脫水設備進行脫水，脫水后的原油摻入新鮮水后進入電脫鹽設備進行脫鹽處理，同時脫出的洗鹽水回摻至電脫水設備入口，實現預洗鹽功能。從電脫鹽設備出來的原油經過油-油換熱器降溫后進入原油儲罐儲存，最后經外輸泵增壓后將合格原油外輸。

圖4.3 原油處理流程方案三

5 原油處理工藝流程比選

綜合原油收率、工藝流程、生產操作及投資等各方面分析，推薦方案二作為本油田項目的工藝流程，下表列出各方案優缺點。

表5.1 工藝方案對比分析

目前方案二的工藝流程已在油田一期工程中應用，油田產量10萬桶/天，根據現場生產部門反饋，原油處理設施運行良好，外輸原油符合要求。

[1]董菁.原油分離工藝優化研究[J].化工設計通訊，2016, (10):48～49.

[2]張國棟，彭楠楠，寇志軍.中東地區高鹽重質原油電脫鹽摻水工藝優化研究[J].石油規劃設計，2015，26（3）：19～22.

[3]李海榮.伊拉克某油田原油穩定工藝技術方案選擇[J].石油規劃設計，2011，22（3）：31～33.

董菁，男，2006年7月畢業于中國石油大學（北京）化學工藝專業，獲碩士學位。工程師，現任職于中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司，主要從事油氣集輸、天然氣處理等油氣田地面工程設計工作。

張國棟，中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司

徐屹，中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司

本文針對伊拉克南部某油田項目，結合分離工藝、電脫工藝以及穩定工藝，使用HYSYS軟件模擬原油處理工藝流程，對不同工藝流程方案進行分析比較，優選出合適的工藝流程，為此油田地面工程設計提供指導。