原油脱水能耗影响因素分析及优化措施
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摘 要：本文针对胜坨油田原油脱水能耗相对升高的问题，从脱水工艺的原理、流程和工艺现状出发，找出了影响脱水能耗的主要因素为温度、工艺适应性和破乳药剂性能。通过优化工艺流程和运行参数、优选破乳剂等措施可有效降低脱水能耗，提高运行效率。
关键词：原油脱水；能耗；集输工艺；油田；优化措施
原油脱水就是利用各种生产设备处理原油，将所有的游离水以及乳化水分离开来，以达到油水分离的目的。原油脱水是集输工艺中至关重要的一环也是主要的能耗节点之一。随着胜坨油田的逐年开发，井排来液的组分和性质已发生变化而与之对应的脱水工艺变化不大，因此存在诸多需要完善的环节。尤其，近年来出现了处理量逐年降低但能耗相对升高的现象，所以有必要找出影响原油脱水能耗的主要因素并采取优化措施。
1 原油脱水解析
1.1 原油脱水流程
井排来液经三项分离器处理后进入油站一级沉降罐，溢流至二级沉降罐，脱水泵把原料油运输至蒸汽换热器，经净化油罐后用外输泵外输至原油交接室。
1.2 原油脱水工艺
整个脱水工艺从井排来液到外输原油有三个脱水节点：一是井排来液加入破乳剂采取化学破乳；二是通过沉降罐进行重力沉降；三是蒸汽换热器加热脱水，即采用化学破乳+重力沉降+加热脱水的工艺。
1.3 原油脫水原理
原油脱水过程中，主要工作原理是将破乳剂首先与原油混合在一起，破乳剂能破坏水滴界面膜，促使水滴碰撞、聚结、沉降而由于水的密度要大于原油的密度，所以水处于原油的上方。脱水过程中使用蒸汽换热器将油水混合物进行加热，加热使原油粘度降低，加快水滴在原油中的沉降速度，以此来实现油水分离的目标。该油水分离过程符合斯托克斯定律。
2 脱水能耗影响因素分析
通过对脱水流程、工艺和原理的解析，为确保脱水效果影响脱水能耗的节点主要有三个：第一个是蒸汽换热部分的热能利用情况，第二个是脱水泵和外输泵运转的能耗，第三个是破乳药剂的性能会对整体脱水效果起重要作用。从以上分析我们可以确定温度、破乳剂的性能以及工艺流程是决定脱水能耗的三个主要方面。
2.1 温度方面
2.1.1 蒸汽换热部分
蒸汽换热是利用蒸汽热能加热原油从而使油水进一步分离。原油的吸热量的计算公式：原油吸热量=（原油脱水量*含油率*2.1+原油脱水量*含水率*4.2）*（出口平均温度-进口平均温度）。我们可以看出，进口和出口的温度、含水率是决定原油吸热量的重要因素。
2.1.2 沿程热能损失
原油沉降罐中有20%未实施外保温，并且站内大部分的流程未实施保温。以某联合站为例，同为一级罐的1#罐和4#罐，有保温材料比没有保温材料的高4-5℃。
2.2 工艺适应性方面
2.2.1 三项分离器积砂严重
处理站内部分三相分离器至今已连续运行多年，排砂阀门存在打不开关不严现象，分离器内积砂严重，有的积砂高度均达到直径1/3处，严重影响分离器脱水效果。
2.2.2 机泵负荷率偏低
受产能逐年递减的影响，原油外输泵普遍存在大马拉小车现象，造成系统效率和功率因数都偏低。
2.2.3 沉降时间过长
油站的二级沉降罐一般在3000方，每小时的输油量在50方左右，也就是说，从一级沉降罐溢流来的原油需要在二级沉降罐内静置60小时左右，沉降时间过长，导致来液热能损失。
2.3 破乳剂方面
破乳剂的投加浓度与合理的破乳温度、充足的沉降时间是油水分离的重要手段。处理站内破乳剂的用量、配方和投加地点相对固定并未随井排来液的变化而调整。需要考虑的有两点：一是破乳剂浓度与破乳温度的匹配以及投机位置；二是来液性质变化考虑开展针对性的破乳剂效果实验。
3 脱水能耗优化措施
通过脱水能耗影响因素分析，脱水能耗的优化措施应聚焦在温度、工艺缺陷以及破乳药剂三个方面：①温度方面，一是做好站内原油运移管线和沉降罐的保温工作；二是根据季节温差调节蒸汽换热器出口温度；②工艺流程方面，一是清理分离器积砂，提升三相分离器运行效率；二是根据负荷大小，合理组配泵型，提高泵负载率，解决大马拉小车现象；三是考虑各处理站间实施整合优化原油处理，减少能耗损失；③破乳剂方面，一是优化破乳剂浓度与破乳温度的匹配以及投加位置；二是根据来液性质变化开展针对性的破乳剂效果实验。
4 结论及建议
结论：①温度是影响脱水能耗的主要因素；②设备和流程的适应性是影响脱水能耗的直接因素；③破乳剂的性能和调节是影响脱水能耗的重要因素。
建议：①做好油站运移管线和沉降罐的保温工作；②在确保含水指标的前提下，调节换热器的温度；③改善站内流程和设备的不完善环节；④随着处理油量的减少，考虑原油合并处理的可行性。
参考文献：
[1]田雨.油气集输系统能耗分析与节能技术[J].化工设计通讯，2019（01）：198.
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