仰角式預分水裝置在高含水油田的研究與應用

鄭亞妮

摘要：為克服綜合含水上升帶來的井口高回壓和聯合站分離器脫水指標變差的難題，在高溫采出液脫水回摻技術應用成功基礎上，針對河南油田采油一廠特高含水采出液，開展預分水工藝技術研究，當分水比例≦40%時，仰角式預分水設備能在10min內完成對高含水原油（含水≥90%）的預分水和污水凈化，出水含油≤50mg/L;經過濾后，水質指標能滿足雙河區回注指標要求（oil：10mg/L，SS：10mg/L）;裝置的投資僅為同等處理效果裝置的1/3;運行成本僅為聯合站污水處理成本的1/3。該技術能有效解決對低油價下節能降耗具有顯著效果，且滿足高含水油田簡化工藝、節約投資、降低能耗和運行成本的急需，為下步規模化現場應用奠定了技術基礎。

關鍵詞：高含水;預分水器; 聚結填料; 分水率; 降耗

河南油田采油一廠目前處于特高含水開發后期，綜合含水高達96%左右，高含水采出液集輸系統多采用二級及三級布站的方式，采出液進入聯合站進行油水分離，分離后的污水經污水站集中處理后再返輸回配水間進行增壓回注。但隨著油田進入高含水期，需要處理和回注的污水量增加，污水往返輸送的能耗也進一步增加;此外，大量的污水也給已有的地面集輸及處理系統帶來系列問題：一是原有集輸管網輸送能力有限，不能滿足輸量要求;二是聯合站處理負荷增加，處理效果變差，如需達到處理標準，需增加設備或加大加藥量、沉降溫度，導致處理成本增加。

針對這樣的問題，開發應用集預分水、污水處理功能于一體的預分水短流程處理技術及裝置，在井場、分壓泵站或接轉站等選采出液相對匯集、又有資源可依托的站點實施預分水，把部分污水分離出來實現就地處理達標回注，低含水原油輸送至聯合站集中處理，有效減輕集輸管網及聯合站負荷，節約能耗。本文主要介紹預分水工藝，并通過現場應用試驗，對裝置的預分水凈化效果進行評價。

2.預分水系統

2.1預分水裝置

預分水系統由仰角式預分水器和耐污染精細過濾裝置組成，仰角式預分水器主要由分離罐、采出液進口、入口分液管、油相出口、水相出口、油堰板、水堰板和聚結填料等構件組成，利用斜管重力沉降、聚結、淺池理論，可實現高含水原油的預分水和污水凈化，出水oil、SS均≤50 mg/L;耐污染精細過濾裝置包括精細過濾罐、反洗系統等，出水oil、SS均≤10mg/L、粒徑中值≤3μm。

2.2 工藝流程

預分水工藝流程為：井排來液→仰角式預分水器→緩沖罐→精細過濾罐→出水。

2.3技術參數

仰角式預分水器：進液含水﹥90%;工作壓力0.2-1.0MPa;分離器長徑比10 ～15;入口分液管縱向位置：0.5D;布液管孔徑1.5 ～ 2.5cm，孔間距取值為3.0d;仰角12～15°;進口（出口）流速≦1m/s。

精細過濾罐：進口含油≤20～60mg/L;進口含懸浮物≤10～30mg/L;工作壓力≤0.2MPa;反洗周期24h;設計處理能力100m³/（h·臺）;反洗強度7.5L/（s·m²）。

3.裝置的現場應用

3.1現場應用效果

在距離聯合站偏遠的40^#計量站進行試驗，采出液含水率96%、聚丙烯酰胺含量527.1mg/L、表活劑含量103.5mg/L，為三元復合驅采出液;現場井排來液溫度為52℃，原油平均密度0.869g/cm³，平均含水97%左右。試驗過程中，井排來液帶壓進入仰角式預分水器進行預分水，分出的低含水原油進入集輸干線輸送至聯合站集中處理;預分出污水先進入緩沖罐短暫沉降，再進入精細過濾罐，經凈化處理后輸往站上注水系統，過濾罐內濾料為核桃殼。

現場試驗表明，來液加藥量為20mg/L，進口工作壓力0.6MPa，當分水比例40%時，仰角式分離器脫出污水含油49.8mg/L，精細過濾器出口含油9.2mg/L，機雜9.7mg/L;當分水比例30%時，仰角式分離器脫出污水含油32.2mg/L，精細過濾器出口含油7.1mg/L，機雜8.4mg/L;當分水比例20%時，仰角式分離器脫出污水含油29.7mg/L，精細過濾器出口含油6.9mg/L，機雜5.6mg/L。

3.2效益分析

（1）占地與投資對比：以雙河40^#站采出液為處理對象，處理液量12000m³/天，分出污水5000m³/天，污水含油小于50mg/L。若達到此污水指標，只有選擇三相分離器，仰角式預脫水器或大罐沉降，因大罐沉降不密閉壓力損失等原因不再考慮。若選擇四臺三相分離器，其有效容積應該在85-90方，水相容積在60-65方，這樣規模的三相分離器加上相應配套應在480萬左右;若選擇仰角式預脫水器，設備容積只需要20方就可以達到相應的效果，加上其儀表控制相對簡單，總投資在160萬左右。

（2）運行成本對比：預分水處理成本包括油氣處理過程和污水處理過程，費用包括藥劑、電費，共計0.52元/m³，聯合站污水處理成本為1.56元/m³。

4、結論

（1）當分水比例≦40%時，加藥量與現場保持一致，仰角式預分水設備能在10min內完成對高含水原油（含水≥90%）的預分水和污水凈化，出水含油≤50mg/L。經過濾后，水質指標能滿足雙河區回注指標要求（oil10mg/L，SS10mg/L），為下步規模化現場應用奠定了技術基礎。

（2）處理成本低，僅為聯合站處理成本1/3，對低油價下節能降耗具有顯著效果。滿足高含水油田簡化工藝、節約投資、降低能耗和運行成本的急需。

（3）仰角式預分水器集目前聯合站 “三相分離器+預除油罐+沉降罐”等污水處理功能于一體，縮短工藝流程，減少集輸管網中的污水循環量和聯合站三相分離器的處理液量，有效解決綜合含水上升帶來的井口高回壓和聯合站分離器脫水指標變差的難題。

參考文獻

[1]黨偉，胡長朝，王莉莉.等.一體化預分水裝置在高含水油田的應用[J].技術縱橫，2016，35（1）：91-93.