长庆油田分公司第一采油厂 陕西延安 716000
摘要：联合站的主要功能之一就是含水原油的处理，含水油脱水后成为净化油，才能达到商品原油的标准。本文主要针对原油脱水系统的运行状况进行分析，找出影响原油脱水的因素，并制定改进的措施，为原油脱水工艺平稳运行做一参考。
关键词：工艺；破乳剂；沉降罐
一、原油脱水工艺现状
原油脱水工艺，主要流程为:作业区来油与破乳剂混合后进入沉降罐，经沉降罐沉降后，溢出净化油进入净化油罐，由外输线输至下游。工艺基本满足原油脱水处理需求。但是运行中也存在一些问题：
（1）破乳剂使用量偏大，成本高；
（2）沉降罐溢出原油有时含水＜0.5%。
二、影响脱水工艺效果的主要因素分析
影响热化学沉降脱水效果的因素很多，概括起来主要有以下几个方面：
（1）破乳剂加药情况
实现热化学沉降脱水的最基本因素是破乳剂，只有使用与原油性质相吻合的高效破乳剂才能实现脱水的高效率，其主要指标就是低温、快速、用量小、效率高四项。实现热化学沉降脱水的最基本因素是破乳剂，只有使用与原油性质相吻合的高效破乳剂才能实现脱水的高效率，其主要指标就是低温、快速、用量小、效率高四项。
破乳过程的实质是破乳剂分子渗入并粘附在乳化液滴的界面上取代天然乳化剂并破坏表面膜，将膜内包覆的水分释放出来，水滴互相聚结成大水滴并沉降到底部，油、水两相发生分离。
破乳剂投加量要控制在一个恰当的范围里，过低不能彻底破乳，过高会产生加溶作用或反相乳化，造成脱出污水含油升高。
（2）沉降罐的运行状况
沉降罐是原油脱水的关键设备，它的主要原理是油水混合物由进液管、中心汇管和辐射状配液管流入沉降罐底部的水层内，当油水混合物向上通过水层时，由于水的表面张力较大，使原油中的游离水，破乳后粒径较大的水滴，盐类和亲水固体杂质等并入水层，这一过程称为水洗，水洗过程直至沉降罐中部的油水界面处终止，由于部分水从原油中分出，原油从油水界面处沿罐截面向上流动上升到沉降罐上部液面时其含水率大为减少，从沉降罐分离后的原油经集油槽和溢流线排出。
(3)沉降罐工作情况的好坏常以下述指标决定：
1沉降脱水时间：
加了药的含水油首先经历了破乳剂向含水油的快速扩散过程，经加热炉一升温增大了乳化膜的破裂速度及其产物在介质中的溶解及分散，进入管线输送过程中，游离水珠的聚合，水相（明水）的产生获得了一个非常漫长的轻度聚结机会，在沉降罐内，油水是依靠所受的重力不同得以分离的。由于水滴在原油中的下沉（油珠在水层中的上浮也是一样，这里以水滴下沉为例）速度很慢，通常处于层流状态，常以斯托克斯公式表示水滴在原油中的匀速沉降速度，即：
ω=[2(ρw-ρo]dw/9μo]g
式中：ω——水滴匀速沉降速度，米/秒
dw——水滴直径，米
μo——原油粘度，帕.秒
g——重力加速度，米/秒2
ρw、ρo——分别为水和油的密度，公斤/米3
从斯托克斯公式可以看出，水滴沉降速度取决于两个因素：原油粘度μo和水滴直径dw。如果油温不变，原油粘度一定，水滴沉降速度与其直径的二次方成正比。水滴直径越小，沉降速度越慢。因此，要想得到合格净化油，就必须分离出原油中的小水滴，就需要有足够的沉降时间。
2沉降温度：
温度提高可以加快分子的运动速度，加大乳化液中水滴的碰撞几率，加快油滴的上浮速度和水滴的沉降速度，从而提高沉降罐的脱水效果。实践得出，沉降罐温度最好控制在35℃-45℃。
3水层高度：
沉降罐水层必须保持在合适的范围。水层过低，无法达到水洗目的。水层过高会造成罐位偏高，原油沉降时间变少，最终造成净化原油含水不达标。
三、提高脱水系统能效的方法
（1）合理加药
加药量的大小对脱水效果有直接影响，是关键。脱水不好的问题绝大部分在加药上。只有加好药，使原油充分破乳，才有可能在沉降罐内取得好的脱水效果，由于来液很不平稳，造成破乳剂投加量很难控制。应根据来液量的变化，根据情况灵活调整加药量，及时调节加药泵排量，保证加药浓度在合适范围，使沉降罐的脱水能力能够达到最理想状况。
加药量要在工艺计算和实际生产中摸索确定。破乳剂的加药量随之下降。出水线腐蚀严重的情况下改用2#罐。在新罐投用过程中出于成本压力试图减少加药量，按照工艺计算而没考虑实际生产，造成沉降罐新投用时乳化层增高的情况，最高达到1.1米，后逐步调大加药量，这一现象得到解决。原油脱水目前采用巨力化工厂生产的YT-100原油破乳剂，日加药量在135kg左右，投加浓度为140ppm。
在实际生产中，加药浓度一直忽高忽低，浓度过高会造成破乳剂浪费，过低会造成原油脱水不正常。建议安装加药自动控制系统，增加变频器，根据流量计显示的流量自动控制加药量。
（2）做好加温
高温有利于破乳剂对乳化剂的顶替作用，同时温度高时原油粘度降低，一方面加速破乳剂的扩散、渗透作用，同时增大沥青质、胶质以及石蜡等重组分在原油中的溶解，加上水珠在热力作用下热运动作用加强等综合效应，使乳化膜强度减弱。但是温度过高，超过该破乳剂的浊点时，反而会产生加溶作用，造成脱出污水含油升高。所以不能把破乳剂直接加在热油里或给破乳剂加温，要先加药充分混合，然后加温，适当高温会增加脱水效果。
为了提高来液温度和沉降罐温度，创造良好的破乳脱水温度环境，必须保证锅炉正常运行。目前在用锅炉两台，基本满足站内需求。但是冬季运行中齿轮泵、燃烧器、控制台、上水线经常出现故障，沉降罐无法加温，造成温度偏低，不利于原油脱水。尤其是小锅炉燃烧器使用的是意大利的产品，与德国产品相比质量较差，故障频繁。议更换德国燃烧器。
（3）保证水层平稳
沉降罐油水界面的控制是根据静水压强原理设计的。正常情况下，油水界面的高度基本保持恒定，若水层高度超过设计水层高度，溢流水箱的水位漫过放水口，放水管线自动放水，若水层高度下降低于设计水层高度，水箱内放水管口裸露，放水管线自动停止放水。可见，靠静水压强能使油水界面在一定范围内波动，从而实现油水界面的自动调节。但是在沉降罐运行不正常时，如中间乳化层过厚时，沉降罐水层就会不断降低，需要人为调节放水阀，进行必要的控制，以保证下部水层的水洗作用。
在沉降罐运行过程中，水层过高或过低都不利于原油脱水。
有时由于注水系统设备维修、注水管线刺漏等影响，注水无法进行，使沉降罐水位超过正常高度，这时候也需要进行人工操作。在人工操作的条件下，要做到水位控制平稳，必须掌握处理量与放水量的关系，放水量与放水阀控制开关的关系，在实践中摸索控制水位平稳的操作规律。调节放水量时，放水阀开关不应过急。
四、结论及建议
1、为了更好地解决目前加药浓度不稳定的问题，建议安装加药自动控制系统，节约成本，减少劳动强度。
2、储备锅炉常用配件，更换更先进、耐用的燃烧器。保证冬季加温正常运行。
3、合理控制沉降罐水层高度和沉降罐的温度，使沉降罐处于良好的运行状态。
4、加强管理，在出现异常情况时立刻采取针对性的措施，保证沉降罐平稳运行。
参考文献：
[1]于鹏鑫，试析大庆油田油气集输工艺设备的改进和发展[J]中国石油和化工标准与质量，2017,8（7）:92-93.