海上采油平臺電脫水器及常見問題處理

劉佰森(中海石油(中國)有限公司秦皇島32-6作業公司，天津 300459)

0 引言

電脫水器是通過直流或交流電(或兩者的混合)所形成的電場強度使原油進一步脫水，從而使原油含水降到0.5%以下的高效脫水電器設備，其脫水效果受溫度、壓力、原油性質及電場強度等影響[1]。為了滿足生產對原油品質的要求，必須加強電脫水器的應用，采取有效的措施解決存在于電脫水器運行過程中的不穩定性因素[2]。

1 海上采油平臺電脫水器介紹

以Q油田P平臺為例，P平臺使用的是長江(揚中)電脫鹽設備有限公司制造生產的智能響應電脫水器，該電脫水器能根據原油乳化液的性質自動調整和優化施加在原油乳化液上的電壓，使輸出的高壓更適合被處理原油的性質，確保電脫水器的正常運行和脫水效率。同時該電脫水器可以實現二次電壓的無極調整，即可根據現場需要將其輸出的二次電壓設定為0～25 kV內的任意值，并且操作簡單在MCC就能完成，而目前海上部分平臺的電脫水器只能實現13 kV、16 kV、19 kV、22 kV、25 kV 5個固定電壓檔位的調換。

電脫水器內沿罐體軸線方向依次垂直懸掛若干塊正負相間的電極板，通以半波整流的高壓電，正、負兩極同時引入罐內，使垂直極板間上部形成直流強電場，下部為直流中電場，垂直電極板的下端與油水界面又形成交流弱電場。如圖1所示，原油、水、破乳劑組成的乳化液由下層水相進入電脫水器，自下而上先后通過交流弱電場(脫除大水滴)、直流中電場(脫除較小的含鹽水滴)和直流強電場(脫除極小的水滴)。水滴在交流電場中，以偶極聚結和振蕩聚結為主；在直流電場中，以電泳聚結為主，偶極聚結為輔。

圖1 Q油田P平臺電脫水器電場分布圖

由于P平臺在投產初期主機耗油量不是太高，一臺電脫水器完全能夠滿足需求，投產初期使用電脫水器A，電脫水器B備用，二次電壓15 kV，運行電流7.0 A左右，操作壓力可根據液量大小控制在700 KPa，溫度在105 ℃左右，出口原油化驗含水小于0.3%。在燃油沉降罐液位穩定(維持在4 500 mm左右)的情況下，燃油系統入口流量計每天的累計量在180 m3左右，即7.5 m3/h液體，按入口平均含水35%計算那么每小時處理油量為4.88 m3，除去通過燃油分離器水相去閉排的油量，估算進入電脫的油量大概為3.5 m3/h，再減去通過電脫水相回流至二級的水中所含的原油量則進入沉降罐的原油量大概為3 m3/h，一天72 m3左右，與主機的耗油量(大約50 m3/d)及平時原油日用罐和燃油沉降罐放殘情況基本吻合，燃油分離器出口含水按20%計算則電脫水器處理液量為4.375 m3/h，處理水量0.875 m3/h。通過一段時間的流程調整和參數優化，電脫水器運行狀態良好。

2 電脫水器的日常監控

主要通過4個途徑對電脫水器運行情況進行監控，即中控壓力、溫度變送器、電脫電流、現場看窗觀察及化驗數據。

2.1 看窗觀察

現場通過看窗放樣觀察，能夠了解電脫水器的油水界面位置及乳化情況。而穩定的油水界面對電脫水器平穩運行十分關鍵。因為界面過高時，運行電流較大，可能導致電脫短路甚至擊穿電極板；界面低時，根據電場強度公式E=U/d，界面越低，d值越大，電場強度就越弱，當電脫不存在油水界面時d趨向于無窮大，那么底部弱電場的作用根本就發揮不出來。另外上游來液通過電脫底部的布液管線首先進入水層，由于油滴在水中的上浮速度比水滴快，原油中攜帶的部分大水滴會直接停留在水層，從而起到一定的油水分離作用。另外，通過看窗觀察可以了解電脫水器的乳化情況從而采取藥劑調整及排乳化等措施保證電脫水器正常運行。

2.2 電流監控

電脫水器的電流也是一個十分重要的參數，平時所監控的電流通過現場電流表能夠直觀的展示，主要是在弱電場中產生的，所以它能間接反映出油水界面的變化情況。當油水界面低時，電流?。欢缑娓邥r，運行電流大。另外乳化液增多運行電流也相對增大。

2.3 化驗數據

目前海上采油平臺每天都會對電脫水器的油相出口原油進行化驗，主要化驗數據是含水和乳化。它能夠直觀的反映出電脫水器處理效果的好壞。

2.4 壓力、溫度變送器

電脫水器的壓力和溫度通過變送器直接傳入中控DCS系統，相關的實驗研究表明，在低溫以及常溫的狀態下，原油乳狀液粘度與溫度之間的關系與原油材料基本上相同，其穩定性都會隨著溫度的升高而下降，這樣將對于脫水與集輸產生有利的影響。同時，由于脫水的溫度處于升高的狀態，這時油水混合液的粘度將會下降，油水的混合液流動性進而會增加，對于油水分離有著一定的促進性作用[3]。

電脫水器壓力一旦出現大幅降低的情況，原油中存在的溶解性氣體將會大量析出，進而導致電脫水器進氣性問題的出現，對電脫水器運行的穩定性造成不利影響，甚至對人員設備安全都會造成威脅。相反一旦出現壓力過高的情況下，油水將很難有效的進行分離。因此電脫水器壓力需要控制在合理的范圍內。

3 電脫水器常見問題分析與處理

3.1 油品不合格

油品不合格將對原油外輸和平臺主機穩定運行造成不利影響。遇到該問題，需要結合上下游流程實際情況以及設備本身全面排查，可能出現的問題及處理方法如下：

(1)油水界面較高。表現為電流較高，高位看窗放樣為白水或乳化，現場可以可開大水相出口閥門使水相盡可能多的回流從而降低油水界面。

(2)流程溫度降低。通過逐級排查各加熱器或換熱設備進出口流體的溫度，判斷問題具體出現在哪一級設備，并采取相應措施處理(檢查伴熱及提高加熱溫度設定值等)。

(3)藥劑問題。通知藥劑崗標定藥劑，若下藥量不正常，及時調整為正常值，另外根據現場經驗，通過聯系油田其他設施確認電脫水器是否有類似情況出現，若有該情況，則仔細核對各設施的具體加藥時間和流程出現問題的時間是否一致，若一致則有可能是藥劑批次問題，需要及時更換藥劑。

(4)乳化嚴重。看窗觀察乳化嚴重，首先考慮標定破乳劑注入量，同時適當進行注入量調整，觀察幾個小時進行化驗，若無效則進行電脫排乳化操作，極端情況可將電脫水器排空重新投用。

(5)上游來液問題。聯系上游平臺確認是否由于修井，調剖等作業導致異常流體進入流程，如有，告知其減少異常流體的流量或者暫時停止進液，并通過調節藥劑下藥量觀察流程是否好轉，同時可以通過將兩個電脫水器進行串聯的方式增強脫水效果。

(6)上游分離器問題?；炆a分離器及燃油分離器油相出油原油含水，若某級含水異常，則重點排查該級設備問題并及時處理。

(7)上游換熱器管殼層互竄。換熱器管殼層互竄導致不合格原油竄進了管層中的合格原油中，可通過從電脫水器出口管線上的原取樣點取樣化驗，若化驗合格則說明是此問題，可及時將合格原油導入換熱器的旁通流程；

(8)電脫水器本身故障導致脫水效果變差。通過倒運備用電脫水器進行驗證，若是，則及時斷電報電氣部門維修。

3.2 電脫水器壓力波動

當電脫水器出現壓力波動時不能單從設備本身找原因，因為它的壓力主要是由其下游的壓力調節閥控制并受上游的電脫供給泵影響。

(1)通知現場檢查電脫供給泵運行狀態是否正常，有無異常聲響，如有可立即切換為備用泵；

(2)檢查電脫供給泵出口壓力調節閥的PID設定值有無被修改，同時通知現場對該閥門進行測試，確認有無卡滯現象，如有及時處理；

(3)檢查電脫水器下游壓力調節閥的 PID設定值有無被修改，同時通知現場對該閥門進行測試，如有及時處理；

(4)確認上游二級分離器界面，若界面較高，有可能使油相含水增加致使電脫供給泵出口壓力發生波動(因為電脫供給泵為螺桿泵，輸油比輸水泵效好)，需立即降低二級分離器界面；

(5)二級分離器油相出口原油含氣較多。通知現場從取樣口觀察是否氣泡較多，若是則立即標定消泡劑下藥量，并可適當提高二級分離器消泡劑注入量；

(6)電脫壓力變送器故障。將PCS和ESD壓力變送器以及現場壓力表進行對比，如是變送器問題及時通知儀表人員處理。

4 結語

電脫水器作為海上采油平臺原油脫水處理的最后一級設備，其處理效果的好壞對外輸原油的質量和主機運行狀態有著直接影響。加強對電脫水器運行過程中的參數監控，及時發現不穩定因素并結和上下游流程全面分析，最終采取合理措施進行處理，對保證電脫水器穩定運行有著十分重要的意義。