海上油田工藝艙原油乳化異常分析及處理

蔡尚峰，孫建路，冉從俊

中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司 秦皇島32-6作業(yè)公司（天津 300457）

1 概況

浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置（FPSO）是集海上油氣處理、儲(chǔ)油和卸油、發(fā)電、供熱、控制、生活功能為一體的浮式容器狀生產(chǎn)系統(tǒng)[1-3]。渤海灣某油田FPSO生產(chǎn)處理流程包含原油處理系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、伴生氣系統(tǒng)、藥劑系統(tǒng)和工藝艙系統(tǒng)等。

工藝艙系統(tǒng)分為油、水工藝艙。油工藝艙主要有應(yīng)急泄放、外輸掃底轉(zhuǎn)液、浮油沉降分離、主機(jī)原油緩沖存儲(chǔ)等功能，油工藝艙包括一級(jí)原油處理艙T-101A，二級(jí)原油處理艙T-101B，合格原油緩沖艙T-102，水緩沖艙T-103；水工藝艙功能是對(duì)生產(chǎn)水進(jìn)行沉降處理，包括一級(jí)水處理工藝艙T-301A，二級(jí)水處理工藝艙T-301B，一級(jí)污油艙T-551A，二級(jí)污油艙T-551B。具體位置分布如圖1所示。

圖1 FPSO油水工藝艙簡(jiǎn)圖

合格油緩沖艙T-102主要作用是為油田主機(jī)儲(chǔ)存合格原油，以供發(fā)電使用。T-102合格原油來自T-101A和T-101B艙頂溢流補(bǔ)充。T-102為主機(jī)供油的條件是原油化驗(yàn)含水雜質(zhì)在0.2%以下，正常情況下化驗(yàn)水雜控制在0.05 %，如果超過0.2 %，容易導(dǎo)致主機(jī)故障率升高，影響油田電力供應(yīng)。

在一次為主機(jī)補(bǔ)油過程中，化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原油乳化達(dá)到0.6 %，后續(xù)跟蹤也一直在0.5 %之上[4-5]。為保證主機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須及時(shí)解決T-102合格原油乳化異常升高問題。

2 工程實(shí)例分析

油田對(duì)油工藝艙各層位進(jìn)行取樣化驗(yàn)排查，發(fā)現(xiàn)油工藝艙T-101A、T-101B、T-102乳化現(xiàn)象都較平時(shí)大幅提高，具體數(shù)據(jù)見表1。圖2為T-101A和T-101B各層位流體離心分離數(shù)據(jù)結(jié)果圖。

表1 油工藝艙各層位流體離心分離質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)比

從圖2可以看出，T-101A和T-101B各層位乳化值大幅度提高，雖然通過各級(jí)沉降，原油溢流到T-102后，乳化值還是較正常值增長(zhǎng)10倍以上，最終導(dǎo)致不能滿足主機(jī)原油標(biāo)準(zhǔn)。因此T-101A乳化升高最終導(dǎo)致T-102乳化升高[4-7]。

圖2 T-101A和T-101B各層位流體離心分離數(shù)據(jù)

2.1 T-101A高乳化油來源分析

T-101A原油來源有4個(gè)：原油系統(tǒng)應(yīng)急泄放、原油系統(tǒng)正常下艙、貨油艙底部轉(zhuǎn)液和水工藝艙浮油。通過排查，近1年原油系統(tǒng)未有應(yīng)急泄放和流程下艙，取樣化驗(yàn)貨油系統(tǒng)，底部合格油蒸餾始終控制在1%以內(nèi)，所以高乳化油很可能來自水工藝艙浮油。

原油系統(tǒng)水相進(jìn)入水工藝艙沉降分離出的浮油進(jìn)入一級(jí)污油艙T-551A與水系統(tǒng)各級(jí)回收的污油混合之后形成水工藝艙浮油。

表2為T-551A浮油流體離心分離數(shù)據(jù)；圖3為浮油流體離心分離實(shí)物圖。由表2可以看出，在2018年9月26日和10月2日浮油含油在40%～50%左右，乳化一般約20%；11月22日發(fā)現(xiàn)油工藝艙原油乳化異常升高，開始加密對(duì)浮油進(jìn)行化驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)T-551A浮油乳化從20%上升至50%～70%，含油下降至30%～40%，含水從50%下降到0～15%。從上述分析得出結(jié)論，T-551A浮油乳化的異常變化最終導(dǎo)致T-101A乳化升高。

表2 T-551A浮油流體離心分離質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)比（2018年）

圖3 T-551A浮油流體離心分離實(shí)物圖

2.2 一級(jí)污油艙T-551A浮油乳化異常分析

排查浮油乳化異常升高期間油、水系統(tǒng)的變化因素，主要有以下2個(gè)方面：

1）破乳劑BH-16X和BH-17Y中試實(shí)驗(yàn)。為提升油系統(tǒng)處理效果，降低乳化，提升外輸油品質(zhì)，油田聯(lián)合技術(shù)服務(wù)公司在油系統(tǒng)試用新型破乳劑，通過瓶試比選結(jié)果，最終確定藥劑BH-16X和BH-17Y為中試加注進(jìn)油系統(tǒng)流程試驗(yàn)藥劑。在這兩次實(shí)驗(yàn)過程中，流程穩(wěn)定，下艙水中含油都在正常范圍（800～1200mg/L）內(nèi)波動(dòng)，未出現(xiàn)異常情況，中試結(jié)束后恢復(fù)到油田原有藥劑BH-10X注入，因此該因素可以排除。

2）核桃殼濾器反洗水進(jìn)入T-551A。反洗水回艙流程由進(jìn)T-301A改造為進(jìn)T-551A的原因：核桃殼濾器反洗水量大，反洗頻率高（每1h反洗一次，一次反洗25min，排量140m3/h），反洗水進(jìn)入T-301A對(duì)一級(jí)水工藝艙擾動(dòng)大，影響下游生產(chǎn)水系統(tǒng)處理效果，T-301B出口水質(zhì)水中含油處于300～400mg/L較高水平，為優(yōu)化水系統(tǒng)處理效果，提升注水水質(zhì)品質(zhì)，提出反洗水回T-551A改造。改造后，減少反洗水對(duì)T-301A沖擊，T-301B出口水質(zhì)水中含油降低到250～300mg/L，有效減輕下游水系統(tǒng)處理壓力。

通過分析，反洗水進(jìn)T-551A，也會(huì)導(dǎo)致一級(jí)污油艙T-551A劇烈擾動(dòng)，產(chǎn)生不易沉降分離的乳化物[7]。所以初步猜測(cè)是由于反洗流程改造導(dǎo)致T-551A浮油乳化激增，并提出將反洗流程切回進(jìn)T-301A，分析是否為該原因?qū)е隆?/p>

3 解決方案

將核桃殼濾器反洗水流程切回至原有進(jìn)入T-301A的流程，通過試驗(yàn)分析，判斷是否為流程改變導(dǎo)致高乳化產(chǎn)生。

流程切換后，T-551A浮油流體離心化驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。從表3可以看出，通過2個(gè)月的恢復(fù)，T-551A艙內(nèi)的浮油乳化含量、含油量、含水量都逐步恢復(fù)至2018年10月之前的正常水平。取樣化驗(yàn)結(jié)果表明，油工藝艙T-101A、F-101B乳化也在逐步降低并恢復(fù)至正常水平，滿足了T-102溢流補(bǔ)油要求。

表3 T-551A浮油化驗(yàn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)比（2019年）

反洗流程切換回T-301A，油工藝艙乳化問題得以解決，水系統(tǒng)處理效果恢復(fù)到之前水平，也能滿足流程工藝要求，生產(chǎn)水水質(zhì)處理結(jié)果能夠達(dá)到注水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。反洗水保持進(jìn)入T-301A。

4 結(jié)論

1）通過對(duì)油田生產(chǎn)過程中，合格油緩沖艙T-102原油乳化異常（乳化含量從正常0.05%上升至1%）原因分析，發(fā)現(xiàn)油工藝艙乳化異常升高的原因?yàn)橐患?jí)污油艙T-551A浮油乳化異常上升導(dǎo)致，浮油乳化含量從正常約20%上升至60%。

2）針對(duì)一級(jí)污油艙T-551A浮油乳化異常進(jìn)行分析，確認(rèn)是由于核桃殼濾器反洗水流程改造進(jìn)入T-551A導(dǎo)致浮油劇烈擾動(dòng)，產(chǎn)生不易分離的乳化。

3）核桃殼濾器流程切回到原流程，浮油乳化恢復(fù)正常，T-102原油合格，滿足油田主機(jī)供油需求。