[發明專利]海上油田原油脫水處理系統及工藝

有效

• 申請號: 202111457180.2
• 申請日: 2021-12-01
• 公開（公告）號: CN114164020B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 石熠;陳家慶;董建宇;張寶生;黃松濤;姬宜朋;胡建龍
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: C10G53/02
• 分類號: C10G53/02;C10G33/04;C10G33/02;C02F1/24;C02F1/38;C02F1/40;C02F103/36
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 張瑞

本發明提供了一種海上油田原油脫水處理系統及工藝，涉及海上油田原油集輸處理技術領域，解決現有油氣水處理系統脫水效率低、工藝流程復雜的問題。油井采出液與化學藥劑混合、加熱后依次進入一級電場內置強化破乳型三相分離器、二級電場內置強化破乳型三相分離器破乳脫水，二次脫水處理后的原油被輸送至管式電場破乳分離器進一步分離，將分離出的達標原油外輸。兩級電場內置強化破乳型三相分離器和管式電場破乳分離器分離出的含油污水依次進入水力旋流器、立式氣浮罐凈化處理，油相流向污油收集系統，產生的氣體進入伴生氣處理系統。該系統能提高油井采出液的破乳脫水效率、減少設備占用空間和海上油田油氣集輸設施的建設及生產運行成本。

技術領域

本發明涉及海上油田原油集輸處理技術領域，尤其是涉及一種海上油田原油脫水處理系統及工藝。

背景技術

在采油過程中，采出的原油中油和水形成穩定的乳狀液。同時，油水混合物中含大量懸浮固體顆粒和泥沙，使乳狀液更加穩定，而使油水分離變得困難，因此需要油氣水處理系統對其進行處理。

目前世界范圍內海上油田油井采出液的原油脫水處理通常采用“一級臥式三相分離器(分氣及游離水)+二級臥式三相分離器(高溫分離，脫除部分乳化水)+臥式電脫水器”的工藝流程，并輔助以加熱升溫和添加破乳劑(化學破乳)的手段，最終將外輸原油的含水率控制到滿足合格標準。隨著我國大部分海上油田逐漸進入開采中后期，油井采出液中平均含水率已經超過了80％，部分甚至超過90％；另一方面，隨著強化采油技術的不斷推廣應用，油井采出液成分日趨復雜、油水乳化程度日趨增強。面對采出液含水趨高、油水乳化程度增強、劣質化嚴重等問題的常態化，多年未變的“一級臥式三相分離器+二級臥式三相分離器+電脫水器”海上原油處理傳統工藝，僅依靠基于重力沉降的前端兩級臥式三相分離器難以實現油水乳化層的有效破乳脫水，一級臥式三相分離器出油口的含水率往往難以達到設計指標，致使進入二級臥式三相分離器前消耗在水相上的無效加熱能耗較高；與此同時，若二級臥式三相分離器的油水分離效率較低而致使出油口的含水率過高，由于常規電脫水器所能夠處理的原油含水率受限(一般不高于30％)，就容易導致電脫水器內金屬裸電極短路，致使配套高壓交流電源頻繁跳閘而無法正常工作。為此不得不通過進一步提高前端加熱溫度、增加化學藥劑(如破乳劑)用量、增大三相分離器容積或并聯個數以增加沉降停留時間、增加新的分離處理設備延長工藝流程等措施進行改進，從而不可避免地導致能耗增大、運行成本增加，對油井采出液的處理總量也難以進一步提升，一定程度上影響了“提液上產”等降本增效舉措的貫徹實施。另外，海上平臺空間和承重有限，尤其對于深水油田開發中所采用的浮式生產平臺，迫切需要改進油井采出液脫水處理系統和工藝流程，安裝緊湊高效型分離設備以減少其甲板占用面積和上部模塊荷重，降低建造投資和生產運維成本。

中國海油海洋石油工程股份有限公司林國鋒等人在專利CN101852075A中提出了一種針對海上邊際油田油氣集輸處理的工藝，采用“一級加熱+一級三相分離器+二級加熱+二級分離器”的工藝流程。雖然相對于傳統工藝流程減少了電脫水器，但一級三相分離器操作溫度最高達90℃，二級分離器操作溫度最高達100℃，不僅能耗較高，而且原油持續穩定達標缺乏保障。中國石油集團工程股份有限公司張國棟等人在專利CN112760135A中針對高含鹽高含硫原油提出了基于“一級三相分離器+二級靜電聚結三相分離器+穩定塔”的原油短流程處理系統和方法，相比傳統流程省去了電脫水器，但穩定塔的存在使設備整體占地空間仍較大，且二級靜電聚結三相分離器要求其入口原油含水率降低至小于5％，難以處理較高含水率原油。原美國Cameron?Solutions公司的Gary?W.Sams等人在專利US0010870801B2中提出了“高壓分離器+中壓閃蒸罐+低壓脫氣器+管式靜電聚結分離器”的原油脫水新工藝，但中壓閃蒸罐和低壓脫氣器幾乎沒有發揮原油脫水作用，管式靜電聚結分離器傾斜布置且僅僅依靠重力沉降實施油水分離。沙特阿美(Saudi?Armco)石油公司在專利US10260010B2中提出了“高壓三相分離器+低壓三相分離器+管式氣液分離器+低壓脫氣器”的工藝流程，以同時實現原油脫水、脫鹽、脫硫和穩定，但工藝流程較復雜，且低壓脫氣器為臥式罐體，占地面積大。