油水混合物及油品物性参数计算摘要:联合站系统包括多种工艺过程,存在着从多种操作参数组合中寻找出最优运行参数的问题。一般来说,设计参数主要决定着工程的投资,而运行参数决定着生产的运行费用。工程投资是巨大的,但它一般是一次性的。生产运行费用一般不如工程投资巨大,但它是一种连续性消耗,积算起来也很可观。联合站系统十分庞杂,运行参数很多,生产管理者必须按照系统不同需要确定出相应的优化运行参数组合,按最优化运行参数组合管理生产,才能获得最优的运行效果。使用优化设计软件来寻找新参数的优化组合,可以大大缩短人工试验摸索的时间。
关键词:油水混合物;油品物性;联合站系统;比热容;质量含水率;外界脱水条件;电化学脱水
1引言
油田进入开发后期,随着原油含水的增加,油气集输处理的难度逐步增大,为了降低油田油气集输的能量消耗和处理成本,设计人员对油气集输系统进行了大量的分析研究,提出了各种有效的节能降耗技术,如对原油脱水过程进行研究并应用了高效的原油脱水分离设备,在总体布局上进行各类站的功能调整、工艺流程简化改造,采用磁化技术、破乳脱水、变频调节及集输系统中的检测控制等一系列技术和工艺措施,以适应高含水期的油气处理要求。对原油集输系统进行以节能为中心的技术改造,采用新工艺、新技术和高效设备后,还必须考虑整个系统的效益,这样就要求对系统进行参数
优化,保证在完成各项生产指标的同时,生产系统的总耗能最少。
2油水混合物物性
在油田集输生产中,大多数情况下物流都是油水乳状液,因此有必要计算油水混合物的常用物性参数。
2.1混合物密度
油水混合物密度可近似按下式计算:
?%j1=(1-k)?%j0+k?%jw (1)
式中:k为原油体积含水率;?%j0为原油密度,kg/m3;?%jw为水的密度,kg/m3。
2.2混合物比热容
油水混合物比热容可按下式计算:
cp=(1-k)cpo+kcpw(2)
式中:k为原油体积含水率;cpo为相同温度下油相的比热
容,kj/(kg·℃);cpw为相同温度下水的比热容,kj/(kg·℃)。
2.3质量含水率
根据体积含水率,可由式(3)算出油水混合物的质量含水率:
x= (3)
3油品物性分析
油品物性包括油品化学沉降脱水性能及温度对脱水效果的影响等,研究这些参数可以为节能降耗技术方案提供有力的依据。用化学破乳剂进行原油乳化液的破乳脱水是近代普遍采用的一种方法。该方法可单独使用,也可与其它方法联合使用。
3.1破乳剂浓度对脱水效果的影响
影响原油乳状液破乳的因素很多,归纳起来主要有三个因素:原油乳状液的性质、原油破乳剂的性质、外界脱水条件。
原油脱水率一般不完全与破乳剂用量成正比,当化学破乳剂浓度达到一定数值时,原油脱水率不再继续升高。根据某些学者的观点,破乳剂和乳化剂均属于表面活性剂,二者并无严格的界限。大部分破乳剂在破乳的同时又起乳化作用,在一定的条件下(如加药浓度过高),破乳剂可能变为乳化剂。在实际生产中,希望充分发挥破乳剂的破乳功能,最大限度地减小它的乳化作用。
原油沉降脱水是利用油、水密度差把原油和含油污水分离开来的原油处理工艺,主要是通过沉降脱水罐完成的。具体的说是油区来的含水原油经过气液分离器后进入沉降罐中,由于油和水的密度不同,水向下沉,油往上浮。
在一定的脱水温度下,对比加入不同数量的破乳剂沉降不同时间后的脱水率,得出破乳剂的破乳效果与加药浓度和沉降时间的关系,寻找合理的破乳剂浓度和沉降时间,以减少破乳剂添加量,节约投资。
3.2温度对脱水效果的影响
乳状液温度对其稳定性有很大影响,随温度的升高,乳状液稳定性下降。这是因为:温度升高,原油中所含的天然乳化剂(沥青质、胶质等等)在原油中的溶解度增大,减弱了内相颗粒界面膜的强度,使水滴易于在相互碰撞时合并下沉。内相颗粒体积膨胀,界面膜变
薄,机械强度减弱,加剧内相颗粒的布朗运动,增加了相互碰撞合并成大颗粒的机率,另外油水体积膨胀系数不同,随温度的增加,油水密度差增大,水滴易于在油相中下沉。
国内外的原油脱水处理,无论是纯化学脱水还是电化学脱水,都要将原油温度提高到一定值,才能达到较好的脱水效果,但是温度升高导致加热炉负荷增大,燃料耗费增加。在不同的脱水温度下,对比加入不同数量的破乳剂后的脱水率,得出合理的破乳温度和破乳剂浓度,以降低加热炉的负荷,节约燃料。
4结束语
整个联合站系统要受到很多因素的影响,这包括:站内各种设备的效率(泵效率、加热炉效率、分离器效率、脱水器效率、站内管网效率、存储设备效率、沉降设备效率等)、介质(油品)的物理化学性质等,多种因素共同的作用决定了整个联合站系统。
参考文献:
[1] 朱琦.关于长距离输气干管经济管径的研究[j].油气储运,1985,4(5):1-7
[2] 杨廷觉.输气管道的简单经济模型[j].油气地面工
程,1986,5(6):8-13
[3] 郑清高.输气干线经济方案的探讨[j].天然气工
业,1990,10(3):51-55
[4] 刘扬,关晓晶.油气集输系统优化设计研究[j].石油学
报,1993,14(3):110-117
[5] 刘扬,关晓晶.油气集输管网系统多目标优化设计[j].石油规划设计,1993,4(1),26-28
[6] 赵洪激,刘扬.油气集输系统站内设备优选软件[j].天然气与石油,1998,16(3):53-54
[7] 刘海涌.孤东油田开发后期原油集输系统能量分析研究[d].济南:山东大学研究生院,2005
作者简介:辛亮(1974-),男,汉族,2006年毕业于宁夏广播电视
大学工商管理专业,现主要从事油田地面建设方面的工作。
