[发明专利]海上油田原油脱水处理系统及工艺

说明书

本发明提供了一种海上油田原油脱水处理系统及工艺，涉及海上油田原油集输处理技术领域，解决现有油气水处理系统脱水效率低、工艺流程复杂的问题。油井采出液与化学药剂混合、加热后依次进入一级电场内置强化破乳型三相分离器、二级电场内置强化破乳型三相分离器破乳脱水，二次脱水处理后的原油被输送至管式电场破乳分离器进一步分离，将分离出的达标原油外输。两级电场内置强化破乳型三相分离器和管式电场破乳分离器分离出的含油污水依次进入水力旋流器、立式气浮罐净化处理，油相流向污油收集系统，产生的气体进入伴生气处理系统。该系统能提高油井采出液的破乳脱水效率、减少设备占用空间和海上油田油气集输设施的建设及生产运行成本。

技术领域

本发明涉及海上油田原油集输处理技术领域，尤其是涉及一种海上油田原油脱水处理系统及工艺。

背景技术

在采油过程中，采出的原油中油和水形成稳定的乳状液。同时，油水混合物中含大量悬浮固体颗粒和泥沙，使乳状液更加稳定，而使油水分离变得困难，因此需要油气水处理系统对其进行处理。

目前世界范围内海上油田油井采出液的原油脱水处理通常采用“一级卧式三相分离器(分气及游离水)+二级卧式三相分离器(高温分离，脱除部分乳化水)+卧式电脱水器”的工艺流程，并辅助以加热升温和添加破乳剂(化学破乳)的手段，最终将外输原油的含水率控制到满足合格标准。随着我国大部分海上油田逐渐进入开采中后期，油井采出液中平均含水率已经超过了80％，部分甚至超过90％；另一方面，随着强化采油技术的不断推广应用，油井采出液成分日趋复杂、油水乳化程度日趋增强。面对采出液含水趋高、油水乳化程度增强、劣质化严重等问题的常态化，多年未变的“一级卧式三相分离器+二级卧式三相分离器+电脱水器”海上原油处理传统工艺，仅依靠基于重力沉降的前端两级卧式三相分离器难以实现油水乳化层的有效破乳脱水，一级卧式三相分离器出油口的含水率往往难以达到设计指标，致使进入二级卧式三相分离器前消耗在水相上的无效加热能耗较高；与此同时，若二级卧式三相分离器的油水分离效率较低而致使出油口的含水率过高，由于常规电脱水器所能够处理的原油含水率受限(一般不高于30％)，就容易导致电脱水器内金属裸电极短路，致使配套高压交流电源频繁跳闸而无法正常工作。为此不得不通过进一步提高前端加热温度、增加化学药剂(如破乳剂)用量、增大三相分离器容积或并联个数以增加沉降停留时间、增加新的分离处理设备延长工艺流程等措施进行改进，从而不可避免地导致能耗增大、运行成本增加，对油井采出液的处理总量也难以进一步提升，一定程度上影响了“提液上产”等降本增效举措的贯彻实施。另外，海上平台空间和承重有限，尤其对于深水油田开发中所采用的浮式生产平台，迫切需要改进油井采出液脱水处理系统和工艺流程，安装紧凑高效型分离设备以减少其甲板占用面积和上部模块荷重，降低建造投资和生产运维成本。

中国海油海洋石油工程股份有限公司林国锋等人在专利CN101852075A中提出了一种针对海上边际油田油气集输处理的工艺，采用“一级加热+一级三相分离器+二级加热+二级分离器”的工艺流程。虽然相对于传统工艺流程减少了电脱水器，但一级三相分离器操作温度最高达90℃，二级分离器操作温度最高达100℃，不仅能耗较高，而且原油持续稳定达标缺乏保障。中国石油集团工程股份有限公司张国栋等人在专利CN112760135A中针对高含盐高含硫原油提出了基于“一级三相分离器+二级静电聚结三相分离器+稳定塔”的原油短流程处理系统和方法，相比传统流程省去了电脱水器，但稳定塔的存在使设备整体占地空间仍较大，且二级静电聚结三相分离器要求其入口原油含水率降低至小于5％，难以处理较高含水率原油。原美国Cameron Solutions公司的Gary W.Sams等人在专利US0010870801B2中提出了“高压分离器+中压闪蒸罐+低压脱气器+管式静电聚结分离器”的原油脱水新工艺，但中压闪蒸罐和低压脱气器几乎没有发挥原油脱水作用，管式静电聚结分离器倾斜布置且仅仅依靠重力沉降实施油水分离。沙特阿美(Saudi Armco)石油公司在专利US10260010B2中提出了“高压三相分离器+低压三相分离器+管式气液分离器+低压脱气器”的工艺流程，以同时实现原油脱水、脱盐、脱硫和稳定，但工艺流程较复杂，且低压脱气器为卧式罐体，占地面积大。