油田采出液旋流-电聚结深度脱水技术研究

作     者：晋涵 

作者单位：中国石油大学(华东) 

学位级别：硕士

导师姓名：王振波;郭振莲

授予年度：2021年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：油田采出液 高含水 旋流聚结 高频脉冲 一体化工艺 

摘      要：随着油田的开发进入中后期,采出液的含水率逐步提高,而高含水率原油采出液使得脱水难度大幅增加,常规三相脱水技术难以适应。同时在国家对原油开采过程中的环保要求日益严格,原有非密闭式原油采出液脱水技术急需提升,以推进清洁生产和节能减排。本文基于旋流分离技术和高频电聚结分离技术,针对某高含水率原油采出液,开展高含水率原油采出液室内深度脱水试验,通过对高含水率采出液的物性分析,筛选出适用的破乳剂,通过改变工艺流程中旋流部分和电聚结部分的操作参数和物性参数,研究了各因素对高含水率原油采出液脱水性能的影响。通过室内试验,考察旋流部分的溢流率、流量等操作参数,电聚结部分电压幅值、电场频率和脉宽比等电场参数,含水率物性参数以及破乳剂加入量、电脱温度和电脱时间等操作参数对于旋流-电脱一体化工艺脱水性能的影响。通过物性分析得到油样的胶质、沥青质含量很低,粘温、密温曲线的规律性都十分明显,随温度的升高粘度和密度都呈现出降低的趋势;该原油采出液常温下表现为低粘度,低密度,低表面张力的特性,具有很好的油水密度差与电脱特性,满足低温预脱水与低温深度电脱水的基本物性条件,表明旋流-电脱一体化适用于此油样生产所需的深度脱水及密闭化改造。在旋流脱水实验中,分离效率在单级与二级旋流实验装置中均随着进口流量的增加呈现先增大后减小的趋势,并且在Q=3.5m/h暨旋流器入口流速v=0.5m/s时得到分离效率最优值;分离效率同样随着溢流比的增加呈现先增大后减小的趋势,最佳破乳剂浓度为30mg/L。在电脱实验中,当电压幅值为4k V,电场频率为5k Hz,电场脉宽比为0.5,停留时间为30min,操作温度为35℃时,C区、D区、E区和G区的油样脱后含水率均在1%以下。而A区油样密度和黏度较大,需要升高操作温度、增加电场频率以及添加破乳剂的方式强化脱水效果,才能降低脱后含水率。电脱温度和脱水时间对旋流-电脱一体化工艺的脱水效果具有明显的正向促进作用,而电场电压的升高对于旋流-电脱一体化工艺的脱水效果具有先增大后减小的效果,在5k V时可以达到最佳分离效果。在推荐参数范围内运行的旋流电脱一体化设备旋流出水含油不高于500mg/L,溢流出油含水率不高于20%,电脱水深度净化油含水率不高于0.5%,满足外输要求。本文的研究内容可为高含水原油采出液脱水工艺的开发提供借鉴。