DRY-500碟片式離心機(jī)的原油脫水試驗(yàn)
技術(shù)支持
據(jù)調(diào)查，勝利油田原油綜合含水已達(dá)92%。為了提液上產(chǎn)，采取了各種各樣的增產(chǎn)措施，如對(duì)油層進(jìn)行強(qiáng)化注水、壓裂、酸化等。因向油層投入各種藥劑，使得原油的油品性質(zhì)發(fā)生了很大的變化，原油乳化、老化現(xiàn)象非常嚴(yán)重，用傳統(tǒng)的重力沉降、熱化學(xué)沉降、電化學(xué)脫水等工藝已不能完成油水分離任務(wù)。因此，研究新的脫水方法，尤其是適應(yīng)油田特高含水期采出液的油水分離技術(shù)，是當(dāng)前油田生產(chǎn)的迫切需要。
大量的文獻(xiàn)報(bào)道，離心機(jī)對(duì)液-液-固三相分離有獨(dú)特的分離效果。吉林油田租用外國(guó)公司的離心機(jī)進(jìn)行原油預(yù)脫水和含油污水處理的現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)，脫水指標(biāo)和污水處理指標(biāo)均達(dá)到我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，但運(yùn)行費(fèi)用比現(xiàn)有的電脫水工藝和含油污水處理工藝的高很多，引進(jìn)國(guó)外設(shè)備不可取。為此，使用一臺(tái)處理量為10m3/h的DRY-500碟片式離心機(jī)（簡(jiǎn)稱離心機(jī)）進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，取得了預(yù)期的效果，為今后開發(fā)適應(yīng)油田大處理量的離心機(jī)奠定了良好基礎(chǔ)。
1 離心機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
DRY-500碟片式離心機(jī)重量為1500kg；外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）為1200mm×1100mm×1780mm；轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑為500mm，轉(zhuǎn)速為4450r/min；分離因數(shù)為5760，處理能力為10m3/h；配用Y160L-4電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速為1460r/min，功率為15kW。
2 離心機(jī)結(jié)構(gòu)
DRY-500碟片式離心機(jī)外殼為一不銹鋼筒體，中心軸上裝有150片不銹鋼碟片，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主軸連同碟片高速旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)液-液-固分離。主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，確保旋轉(zhuǎn)部件的動(dòng)平衡是保障離心機(jī)正常工作的關(guān)鍵。
3 離心機(jī)工作原理
離心機(jī)的處理對(duì)象是分散系，具有一個(gè)連續(xù)相的兩相或多相混合物，連續(xù)相是液體，其它相是固相或液相。由于各相密度不同，在巨大的離心力作用下，快速完成液-液-固的分離。不同相在離心機(jī)中的分離過(guò)程遵從沉淀分離理論。
離心機(jī)的工作原理是：油氣混合液由混合液入口進(jìn)入離心機(jī)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)螺旋齒輪增速驅(qū)動(dòng)離心機(jī)主軸帶動(dòng)分離碟片高速旋轉(zhuǎn)，在重力和離心力作用下，水相沿碟片間隙向分離鼓邊緣聚集流向出水口，油相沿碟片向軸心聚集流向出油口，固相顆粒將在機(jī)殼的邊緣聚集，待停機(jī)后由人工排除。
4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
在勝利石油管理局東辛采油廠102聯(lián)合站，對(duì)離心機(jī)進(jìn)行了為期8天的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，累計(jì)運(yùn)行48h，處理原油230t。
試驗(yàn)的主要目的：一是驗(yàn)證能否用離心機(jī)及其分離工藝代替聯(lián)合站內(nèi)現(xiàn)有的裝置和工藝進(jìn)行原油脫水；二是檢測(cè)離心機(jī)對(duì)高含水原油和高度乳化油的分離效果。102聯(lián)合站年脫水能力為250×104t，目前日處理液量為19340m3，其中日電脫液量為2170t，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。
4.1 對(duì)污油池內(nèi)老化油的脫水處理
將離心機(jī)安裝在污油池附近，試驗(yàn)前先對(duì)池內(nèi)污油加熱，待污油溫升到45℃左右時(shí)，由污油泵將油打進(jìn)離心機(jī)，經(jīng)離心機(jī)脫水分離后的原油和污水，經(jīng)出口取樣化驗(yàn)后一并回到污油池。
4.2 對(duì)進(jìn)站高含水原油的離心脫水處理
將離心機(jī)安裝在三相分離器出口總管和二次沉降罐進(jìn)口之間，高含水原油經(jīng)流量計(jì)進(jìn)入離心機(jī)，處理后的原油經(jīng)出口取樣閥取樣化驗(yàn)后和脫出污水在出口合二為一，一并進(jìn)入二次沉降罐（離心機(jī)出口壓力高達(dá)1.6MPa）。
5 試驗(yàn)結(jié)果分析
（1）本次試驗(yàn)是將制藥行業(yè)用的碟片式離心機(jī)應(yīng)用到油田現(xiàn)場(chǎng)，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)看，老化油處理效果不夠離心。因試驗(yàn)用離心機(jī)不能自動(dòng)除渣（砂），碟片間間隙僅0.5mm，而污油中含砂量較高，碟片中層進(jìn)油通道被堵塞之后，分離效果大大降低，再加上污油池不具備加溫和加藥的條件，所以脫水率僅約50%。
（2）試驗(yàn)用離心機(jī)對(duì)高含水原油的分離脫水效果較好。通過(guò)不同流量、不同含水量、不同溫度的原油脫水試驗(yàn)，基本達(dá)到了預(yù)期的技術(shù)指標(biāo)，原油平均含水率93.8%，處理后平均含水率降至0.44%，脫水率99.6%。
（3）DRY-500碟片式離心機(jī)實(shí)施原油脫水的處理效果穩(wěn)定，不受原油溫度和含水率的影響。油溫在35.5～60℃，含水率在70%～98%變化時(shí)，處理后的原油含水率都達(dá)到小于0.5%的部頒標(biāo)準(zhǔn)。
（4）離心機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，載荷變化小、電流平穩(wěn)。當(dāng)流量從3.7～9.3m3/h變化時(shí)，電流一般在15～19A之間變動(dòng)，高至20A，脫水實(shí)際電耗為1.019kW·h/m3，實(shí)際電耗成本為0.287元/m3。
（5）原油脫出水中平均含油量89mg/L，機(jī)械雜質(zhì)含量210mg/L，可滿足污水處理要求。
6 結(jié)論及建議
（1）DRY-500碟片式離心機(jī)，整體為不銹鋼，制造精密，運(yùn)行平穩(wěn)，重量輕，體積小，整臺(tái)設(shè)備裝在一個(gè)橇座上，搬運(yùn)安裝方便。
（2）DRY-500碟片式離心機(jī)脫水效果好，不受原油溫度和含水率的影響，特別適用于邊遠(yuǎn)小區(qū)塊油田和海上采油平臺(tái)上實(shí)施原油脫水處理。
（3）DRY-500碟片式離心機(jī)占地面積小，分離效率高，可以大大簡(jiǎn)化聯(lián)合站內(nèi)的工序、設(shè)備和工藝流程，節(jié)省投資，且操作方便，維護(hù)簡(jiǎn)單。
根據(jù)本次試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)生產(chǎn)大型碟片式離心機(jī)提出以下建議：
①借鑒國(guó)外離心機(jī)技術(shù)改造機(jī)型。采用不同比重環(huán)，使之適應(yīng)高、中、低含水原油的分離脫水和污水處理的要求。
②根據(jù)油井液中油、氣、水、砂并存的實(shí)際情況，研制自動(dòng)除砂機(jī)型，在不停機(jī)的情況下，能自動(dòng)連續(xù)清除固相。
③針對(duì)油田所處的環(huán)境，碟片式離心機(jī)的關(guān)鍵運(yùn)轉(zhuǎn)零件可采用不銹鋼，其余非轉(zhuǎn)動(dòng)零件（如外殼、配管、底座等），均可采用國(guó)產(chǎn)普通鋼材，這樣就可以降低設(shè)備造價(jià)。
