水力旋流器在老化油處理中的應用

????摘要:針對油田采出液中老化油對電脫水系統的危害，利用水力旋流技術進行老化油分離的礦場試驗，分析影響老化油分離效果的因素.應用結果表明:在結構參數和生產能力相同的條件下，連續相介質的黏度是影響分離效果的主要因素;把水力旋流器放在游離水脫除器之前或提高進液溫度、增加來液含水率可提高分離效果.

油田開發中后期，用現有技術手段難以處理采出液中出現的老化油，其中包括落地原油、污水沉降罐上部的浮油、污水處理站回收水池內的污油、脫水設備內位于油水界面上的中間過渡物質，以及含有未充分破膠的壓裂液的產出液及管線腐蝕產物等，使得凈化油含水超標和污水水質超標，導致電脫水器頻繁跳閘，甚至發生垮電場事故.水力旋流分離器作為新型的離心分離沉降設備，應用于原油脫水、脫氣、脫泥和產出水或過程水的除油，具有分離效率高，操作維護簡便等優點,.人們對水力旋流器在油水分離、污水處理及旋流器的性能機理、軸向速度分布規律、流場特性、壓降損失、壓力比對分離效果的影響等方面做了深入的研究，但利用水力旋流器處理老化油還未見報道.根據旋流分離原理，進行老化油分離的礦場試驗，分析老化油的性質對旋流分離效果和電脫水系統的影響.

1結構參數

1.1老化油成分

????將杏二一I聯合站老化油油樣在室溫下自然沉降24 h后進行室內實驗，測得其含水率為58. 62%，含污油40.73%，含機械雜質0. 65%，總鐵含量占機械雜質的15.53%(皆為質量分數).

將分離出的機械雜質用水配制成分散體系，然后用激光粒度分析儀分析粒度，粒度分布:粒徑小于3 . 97μm的占10%，粒徑小于112.84 μm的占50%，粒徑小于332.38μm的占90%.進行黏溫曲線測試:一組是老化油樣品在室溫下自然沉降24 h后，含水率為58.62%的樣品;另一組是游離水脫除器油出口的低含水油在室溫下自然沉降后，含水率為20. 30%的樣品.測試時剪切速率為10s-1，結果見圖1.由圖1可以看出，在相同溫度下，老化油黏度是普通低含水油黏度的2--5倍.隨著溫度的升高，老化油和普通低含水油黏度的變化都不大.

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1.2參數優化

????水力旋流器利用互不相溶介質間的密度差進行離心分離，使密度小的介質向軸心運動，密度較大的介質向邊壁運動，最終分別由不同出口從水力旋流器排出.水力旋流器分離效果的影響因素包括旋流器的結構參數、介質物性參數及操作參數，以及處理量、分流比、壓力降與壓降比等，.試驗中老化油物性參數及操作參數見表1.根據老化油成分分析結果及操作參數，經理論計算優化，確定的固液水力旋流器的結構參數見表2.

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2礦場試驗

利用水力旋流器處理老化油礦場試驗設備及工藝流程分別見圖2和圖3.試驗裝置放在游離水脫除器之后，電脫水器之前.

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????試驗過程:1)老化油經過撬裝工.撬裝工主要用于老化油加熱、加壓或加藥.2)進入撬裝II.在撬裝II首先進行固一液分離，然后進行液一液分離，分離后油進入電脫水器，水進入游離水脫除器放水管，砂等雜質從雜質排放口排出.

????試驗中壓力降、生產能力、分離粒度的試驗結果和理論生產能力、理論壓力降和理論分離粒度見表3.由表3可以看出，試驗流量為12m3/h時對應的理論壓力降為0.02MPa,而試驗壓力降為0.05MPa,比理論壓力降大;實測和理論計算分離粒度分別為53 . 00, 44. 00μm .結合老化油粒度分布，表明經過結構參數優化設計的旋流,可以將兩相介質中的固相顆粒大部分分離出來.

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3結果分析

3.1原始分離效果

????如果把試驗裝置放在游離水脫除器之后，固一液分離時，溢流口含砂量最高達0.28%;液一液分離時，油中含水率達35%，水中含油達77.00%.在固一液旋流分離中分離效果與壓力降沒有特定的關系，加入破乳劑，溢流口雜質質量分數降低不顯著;在液一液旋流分離中對油水分離有一定的作用，但分離效果差.

????原始分離效果見表4.由表4可知，在固一液分離中，介質中大部分的顆粒被分離出來這與理論分析有一定誤差，原因是理論公式建立在砂粒和水分離的基礎上，而試驗中是以砂粒和油水混和物為介質的，在結構參數和生產能力相同的條件下，壓力降由介質的物性參數決定，包括黏度;在液一液分離中，隨含水率增加，底流口含水率越高，分離效果越好.加入具有降黏作用的破乳劑，分離效果有所改善，說明連續相介質的黏度是影響分離效果的主要因素.由于連續相介質的黏度較高，分散相向器壁運動的阻力增加，使得試驗效果與理論計算有一定誤差，應改進試驗流程.

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3. 2改進流程后的分離效果

????改進的工藝流程為電脫水器放水一緩沖罐一污水泵一旋流分離.即把旋流裝置放在電脫水器之后，在固一液分離中，旋流器溢流口的固體顆粒雜質質量分數比流程改進前低;加入破乳劑后，壓力降增大，達到0. 10 M Pa.在液一液分離中隨著進口含水率的增高，即進口油質量濃度的降低，水力旋流器的分離效果有所提高，特別是進口含水率大于60%時，效果更加明顯;隨著破乳劑加藥質量濃度的增加，水力旋流器油水分離的效果有所提高.

????改進后的分離效果見表5.由表5可知:改進流程后的旋流分離效果比較理想，液一液分離效果比改進前有所提高;增加含水率可以起到一定的降黏作用.由于原油具有很強的吸附能力，老化油中的雜質FeS呈絮凝物分散在油相中，使得兩相介質的密度差很小，不利于分離.雖然加入足夠的破乳劑，但試驗中物料在旋流器內停留時間很短，破乳不夠充分，對旋流分離效果影響不明顯.

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老化油處理主要是為解決原油凈化時電脫水器跳閘和污水含油超標問題，對比流程改進前后的試驗結果，如果利用水力旋流器處理老化油，應將旋流設備放在游離水脫除器之前，此處原油含水率高，黏度低，分離效果優于把旋流設備放在游離水脫除器之后;通過提高操作溫度，降低介質黏度，也可以改善分離效果;加入破乳劑對改善分離效果不明顯.

4結論

????1)連續相介質的黏度是影響老化油旋流分離效果的重要影響因素.

????2)利用水力旋流器處理老化油，應提高進液溫度或增加來液含水率;為提高分離效果，水力旋流器應放在游離水脫除器之前.

????3)加入破乳劑對老化油旋流分離效果影響不明顯.

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