联合站高效优化运行技术研究

摘要

胜利油田开采已经进入中后期，原油产量下降。在采用蒸汽驱和注水驱等热采工艺后，采出液含水率急剧升高，油水混合物呈现复杂的乳化状态。联合站井排来液表现出高黏度、高含水率以及高沥青质的超稠油特点，导致联合站脱水效率下降、脱水温度升高、系统运行不稳定、含油污水余温高、热能损耗严重等问题，大大增加联合站运行成本。因此，开展联合站稠油热化学脱水工艺优化研究和余热代气技术方案设计，对联合站高效运行具有一定指导意义。 对联合站的稠油热化学脱水影响因素进行优化研究，分析掺稀比、破乳温度、破乳剂浓度以及破乳剂种类等因素对稠油脱水效果的影响。基于稠油与稀油的基本物性，配制乳状液，并根据掺稀比对稠油黏温曲线的影响规律，优选代表性的掺稀比，分别为1.0、1.5、2.0。通过稠油热化学沉降脱水试验，优选出满足成品油外输条件（含水率小于2%）的联合站运行参数组合。根据目标函数、约束条件进行费用计算，优化出满足生产的最低运行费用参数组合。基于联合站污水处理系统运行数据，设计污水余热利用方案，并计算分析得基于二类热泵原理的余热代气技术方案比原加热方案更节能。 联合站高效运行优化参数组合：新型破乳剂、破乳温度80℃、破乳剂浓度100ppm、掺稀比2.0。在优化出运行参数组合下，联合站运行费用由14930元/天降低为11301元/天，运行成本减少约24%。联合站余热代气技术方案设计运营后每年可节约能耗3145.48tce，运行费用每年可节省326万元。联合站高效优化运行技术研究取得了巨大的经济效益。

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1 绪论

1.1课题背景及意义

1.2稠油乳状液物性及类型

1.2.1稠油的基本物性

1.2.2稠油乳状液类型

1.3稠油脱水工艺

1.3.1稠油掺稀脱水工艺

1.3.2热化学破乳沉降脱水

1.4联合站运行优化研究国内外现状

1.5二类热泵发展利用现状

1.6主要研究内容及技术路线

1.6.1主要研究内容

1.6.2技术路线

2 联合站运行现状及优化模型建立

2.1联合站基本状况

2.2联合站工艺流程

2.3联合站原油处理系统

2.3.2陈南联合站的设备参数

2.4优化模型的概述

2.4.1最优化模型

2.4.2最优化问题的分类

2.5联合站运行优化模型

2.5.1建模思想

2.5.2优化变量的选取

2.5.3约束条件

2.6脱水工艺优化方案

2.6.1破乳剂浓度和破乳温度参数优选

2.6.2降低加热炉负荷

2.6.3掺稀比优选

2.6.4采用新型破乳剂

2.7本章小结

3 稠油热化学沉降脱水实验研究

3.1脱水实验主要研究内容

3.2研究的技术路线

3.3实验原油和水样来源

3.4稠油掺稀脱水实验研究

3.4.1热化学沉降脱水工艺

3.4.2实验仪器及实验步骤

3.4.3原油热沉降脱水

3.4.4实验用乳状液的制备

3.4.5破乳剂的性能检测法

3.5稠油脱水影响因素分析

3.5.1脱水温度对原油脱水的影响

3.5.2化学破乳对原油脱水的影响

3.5.3掺稀比对原油脱水的影响

3.6加速稠油脱水方法

3.7稠油热化学沉降脱水实验结果与分析

3.7.1现有破乳剂脱水实验结果

3.7.2新型破乳剂脱水实验结果

3.8稠油脱水规律研究总结

3.8.1掺稀比影响脱水因素的优化研究

3.8.2破乳温度影响脱水因素的优化研究

3.8.3破乳剂浓度影响脱水因素的优化研究

3.9本章小结

4 联合站优化运行和能耗分析

4.1满足外排要求参数筛选

4.2经济性评价

4.2.1联合站经济运行比较

4.2.2联合站破乳剂的费用计算

4.3联合站运行费用计算表

4.4优化出最佳的运行参数和运行费用

4.5本章小结

5联合站余热代气技术方案设计和选型

5.1联合站污水处理系统运行状况

5.1.1联合站污水处理系统流程

5.1.2联合站污水处理系统设备

5.2二类热泵原理及特点

5.2.1二类热泵工作原理

5.2.2二类热泵优点

5.3技术改造方案的设计和设备选型

5.3.1技术改造方案

5.3.2余热代气技术改造工艺流程设计

5.3.3主要设备选型

5.4能源状况和能耗费用分析

5.4.1主要耗能种类及耗能量

5.4.2加热炉能耗分析

5.4.3节能效果分析

5.5本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表和完成论文