碟片式離心機的原油脫水試驗
行業(yè)動態(tài)
隨著油田的不斷開發(fā)，油田的綜合含水越來越高，為了提液上產(chǎn)，采取了各種各樣的增產(chǎn)措施，使得原油的油品性質(zhì)發(fā)生了很大變化。采出液都進入沉降罐和電脫水器，運用傳統(tǒng)的重力沉降、熱化學(xué)沉降、電化學(xué)脫水工藝已顯得力不從心；注水站回收的老化油、站外回收的落地油、注聚合物驅(qū)產(chǎn)生的三采液也進入了集輸系統(tǒng)，這些乳化嚴重的老化油一進入電脫水器就破壞電場，造成外輸原油含水超標(biāo)。因此，研究新的脫水方法，尤其是適應(yīng)特高含水期采出液的油水分離技術(shù)，是當(dāng)前生產(chǎn)的急需。
大量的文獻表明，離心機在液-液-固三相分離上有獨特的分離效果，是一種成熟的方法。離心機的生產(chǎn)和應(yīng)用在國外已有多年的歷史，并已應(yīng)用于污水處理、原油脫水等方面，取得了很好的效果，但價格昂貴。如應(yīng)用于國內(nèi)油田的電脫水和含油污水處理工藝，則運行費用要增高許多。而國內(nèi)生產(chǎn)應(yīng)用離心機還處于起步階段，且主要用于醫(yī)藥、化工等行業(yè)。為了驗證離心機用于油田原油脫水的效果，借用了遼陽制藥機械股份有限公司生產(chǎn)的具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的碟片離心機（處理量為10m3/h）樣機在勝利油田進行了原油脫水試驗，并取得了預(yù)期的效果，為今后合作開發(fā)適應(yīng)油田的大處理量的離心機奠定了一定的基礎(chǔ)。
1 DRY-500碟片式離心機的結(jié)構(gòu)與工作原理
1.1 技術(shù)參數(shù)
內(nèi)徑：500mm
轉(zhuǎn)鼓：4450r/min
分離因數(shù)：5760
處理能力：10m3/h
電機功率：15kW
整機重量：1500kg
外形尺寸：1200×1100×1780mm
1.2 結(jié)構(gòu)
DRY-500碟片式離心機主要是由碟片、轉(zhuǎn)鼓、主軸、摩擦離合器螺旋齒輪副、電動機、重液泵、輕液泵等組成。
1.3 工作原理
電機通過摩擦離合器螺旋齒輪副驅(qū)動轉(zhuǎn)鼓繞主軸心做高速回轉(zhuǎn)，料液由上部中心進料管流至轉(zhuǎn)鼓底部，經(jīng)碟片座下緣及座上的分流孔進入碟片間隙。在離心力場的作用下，比液體重的固相物沉向轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，形成沉渣，待停機后由人工去除。
在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部非均一相液體，在離心力場的作用下分離，水相沿碟片內(nèi)錐壁由中心孔向下流動，經(jīng)重液泵排出機外；油沿碟片外錐壁向上流動，經(jīng)輕液泵排出機外。由于此機碟片的特定結(jié)構(gòu)，因而有利于含水較多的料液分離，即非常適用于重液相大于60%以上的原料。
2 現(xiàn)場試驗
2.1 試驗點概況及試驗情況
試驗地點選在勝利油田東辛采油廠102聯(lián)合站的老化油池和兩相分離器附近。102站的脫水能力為250×104t/a，處理液量19340m3/d，其中電脫2170t/d，原油密度為0.8870g/cm3，原油粘度為43.6mm2/s，老化油粘度為107.3mm2/s。進行了為期12天的試驗，離心機累計運行48h，累計處理原油230t。
2.2 試驗?zāi)康?/span>
（1）驗證離心機能否代替現(xiàn)有的脫水工藝和裝置進行原油脫水。
（2）驗證離心機對高含水原油的分離效果。
（3）驗證離心機對高度乳化油的分離效果。
2.3 試驗流程
站內(nèi)污水處理后回收的污油、注水站回收的長期乳化油和作業(yè)過程中的落地油，長期放置在污油池內(nèi)，待蓄滿后用提升泵打到沉降罐。
（1）對污油池內(nèi)的老化油進行脫水處理。將離心機安裝在污油池附近，試驗前先對池內(nèi)污油進行加熱，待污油溫升到45℃左右時，用污油泵將油泵入離心機，經(jīng)脫水分離后，經(jīng)出口取樣閥取樣化驗后再回到污油池。處理后的污水經(jīng)取樣閥取樣化驗后，由出口管回到污油池。
（2）對進站高含水油進行離心脫水處理。將離心機安裝在兩相分離器出口。高含水原油經(jīng)流量計計入離心機，處理后的原油經(jīng)出口取樣閥取樣化驗后和脫出污水一并進入低含水油罐（離心機出口壓力高達1.6MPa）。
3 試驗結(jié)果分析
（1）通過不同流量、不同含水、不同溫度的原油脫水試驗表明，采用DRY-500碟片式離心機對高含水原油進行分離脫水時效果很好，技術(shù)指標(biāo)基本達到了預(yù)期目標(biāo)。當(dāng)來油平均含水為93.8%時，處理后平均含水為0.44%，脫水率為99.6%。
（2）處理效果穩(wěn)定，不受原油溫度和含水的影響。油溫在35.5～60℃、含水在70%～98%變化時，原油含水基本能達到小于0.5%的部頒標(biāo)準。
（3）運行平穩(wěn)，負荷變化小，電流平穩(wěn)，當(dāng)流量在3.7～9.3m3/h之間變化時，電流一般在15～19A之間變化，脫水實際電耗為1.019kW·h/m3。
（4）原油脫出水中含油平均為89mg/L。機械雜質(zhì)含量210mg/L，能滿足污水處理指標(biāo)的要求。
（5）從試驗結(jié)果可看出，對“老化油”的處理效果不夠理想，較好的也只能達到50%。主要原因是：①針對性不強；②該機不是自動除渣（砂）機型，由于污油含砂量較高，碟片沒有修改（碟片間隙只有0.5mm，碟片中層進油通道堵塞之后，分離作用即大大降低；③污油池中的“老化油”不具備加熱與加藥的條件。
4 結(jié)論
（1）DRY-500碟片式離心機整體為不銹鋼材質(zhì)，制造精密，運行平穩(wěn)，重量輕，體積?。▋H1500kg），搬運安裝方便。
（2）脫水效果好，不受溫度和含水的影響，特別適用于邊遠小區(qū)塊油田和海上平臺。可選取小區(qū)塊油田，設(shè)計一套以離心機原油脫水、水力旋流器污水處理為主要工藝流程的原油脫水新工藝，配套變頻調(diào)速裝置，對其進行全面的考核，拿出準確的實驗數(shù)據(jù)，為能否代替現(xiàn)有工藝流程設(shè)備提供準確依據(jù)，也為工業(yè)推廣應(yīng)用打好基礎(chǔ)。
（3）離心機占地面積小，分離效率高，可以大大簡化聯(lián)合站內(nèi)的工藝流程、設(shè)備，節(jié)省投資，操作方便，維護簡單，可大大減輕工人的操作管理強度。
（4）在本次試驗的基礎(chǔ)上對生產(chǎn)油田用大型碟片式離心機提以下幾點建議：
①對機型進行有針對性改造，參考國外離心機技術(shù)，采用不同的比重環(huán)，使之適應(yīng)高中低含水原油的分離脫水要求和污水處理要求。
②針對油田油氣水砂并存的實際情況，必須研制自動除砂機型，在不停機的情況下，自動連續(xù)清除固相。
③針對油田所處的環(huán)境條件，除了關(guān)鍵的運轉(zhuǎn)零部件用不銹鋼材料外，其余非轉(zhuǎn)動部件均可用國產(chǎn)普通鋼材代替，如外殼、配管、底座等，這樣可以降低設(shè)備造價。
④開發(fā)研制大型碟片式離心機，其能力可先考慮在25～30m3/h范圍內(nèi)，繼續(xù)進行工業(yè)性試驗，看其能否替代現(xiàn)用的電脫水設(shè)備。
