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榆树林油田原油集输工艺关键技术研究

作　者: 鲍云波
导　师: 刘扬
学　校: 大庆石油学院
专　业: 油气储运工程
关键词: 榆树林油田老化油电-化学脱水脉冲供电数值模拟降温集油节能优化
分类号: TE866
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着大庆主力油田开发陆续进入高含水阶段,外围零散油田作为不可或缺的接替储量正在不断加大勘探、开发力度。但因产量有限,其采油方式除抽油机机械采油外,还有提捞采油;集油过程除管道输送外,还有定期卸、拉油方式。与此相对应,地面采出液性质变得更加复杂,最终带来地面处理系统能耗上升、处理设施运行不稳、处理剂用量增加等各种制约正常生产的问题。本文针对榆树林油田地面集输、卸油、脱水等若干关键性技术问题,通过理论和试验研究,明确了影响脱水站电-化学脱水电场稳定性的各种因素,制定了适合的脱水工艺方案,设计了一种新型的分队卸油池,开展了降温集输生产运行方案优化研究。主要研究成果如下:(1)提捞井采出液的典型特点是聚集了较多的胶质组分、大量的机械类杂质、高含量的无机相硫化物及细菌不断生长繁殖形成的菌胶团,其中各种杂质更易富集于油水界面上形成较厚的界面膜,加之难以避免的长时间曝氧老化,便进一步增强了其乳化稳定性。(2)除适当的含水率、适合的温度条件及用剂的匹配性外,避免机械杂质含量较高的落地油、富含铁的酸化井返排液直接进入脱水系统是解决电脱水器频繁“垮电场”的关键。(3)脉冲供电方式可在不产生电分散的条件下形成具有破坏高强度乳化液优势的瞬时大功率,同时与超声波预脱水技术相结合,可显著减少破乳剂用量,提高原油净化处理效果。(4)研究制定了适合于榆树林油田的脱水工艺流程及脱水技术参数:一段游离水脱除,二段脉冲供电电-化学脱水,脱水温度60℃左右,来液含水率≤30%,处理量30~60m~3/h,操作压力0.2~0.3MPa,脱后油含水率≤0.3%,脱后污水含油量≤1000mg/L。(5)设计了一种新型结构卸油池。与原设计方案相比,该方案可显著降低投资,并具有生产运行能耗低、计量准确、清淤方便、输油泵运行工况更加稳定等优点。(6)以系统能耗最小为目标研究建立了榆树林油田油气集输系统生产运行方案优化数学模型,给出了分层次优化的求解策略,并对榆树林油田4座转油站系统进行了降温集油输送。结果表明,与优化前相比,吨油耗气平均减少8.0m~3/t,吨油耗电平均减少2.3kW·h/t,综合能耗费用平均减少10.9元/t,年节约生产成本170余万元。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
创新点摘要  8-12
第一章绪论  12-37
  1.1 研究目的及意义  12-13
  1.2 原油脱水技术研究现状  13-29
    1.2.1 原油含水的危害  13-14
    1.2.2 原油乳状液的类型、稳定性及破乳机理  14-16
    1.2.3 原油脱水技术  16-23
    1.2.4 原油脱水技术应用调研  23-29
  1.3 油气集输系统节能降耗技术研究现状  29-36
    1.3.1 节电技术  30-32
    1.3.2 节气技术  32-35
    1.3.3 节能管理  35-36
  1.4 本文主要研究内容  36-37
第二章电化学脱水电场稳定性机理研究  37-65
  2.1 不同类采出液性质及其乳化稳定机制分析  37-44
    2.1.1 不同类采出液性质分析  37-42
    2.1.2 采出液乳化稳定机制分析  42-44
  2.2 电场稳定性影响因素实验研究  44-58
    2.2.1 温度的影响  44-46
    2.2.2 酸化井返排液的影响  46-49
    2.2.3 老化油的影响  49-55
    2.2.4 含水率的影响  55-56
    2.2.5 其它因素  56-57
    2.2.6 系统临界掺加量的确定  57-58
  2.3 破乳脱水剂的筛选评价  58-65
    2.3.1 在役破乳剂性能  59-60
    2.3.2 破乳脱水剂优选实验  60-65
第三章不同原油脱水技术的室内优选实验  65-82
  3.1 电脉冲脱水  65-71
  3.2 超声波脱水  71-75
  3.3 热化学脱水  75-77
  3.4 破乳剂对不同脱水技术的适应性评价  77-82
第四章榆树林油田原油脱水工艺方案制定  82-88
  4.1 脱水工艺流程及参数设计  82-86
    4.1.1 脱水工艺方案一  82-83
    4.1.2 脱水工艺方案二  83-84
    4.1.3 脱水工艺方案三  84-86
  4.2 几种脱水工艺方案比较  86-88
    4.2.1 工程投资比较  86-87
    4.2.2 运行费用比较  87-88
第五章卸油池结构方案优化设计  88-107
  5.1 新型卸油池研究与设计  88-94
    5.1.1 原卸油池结构及工作原理  88-89
    5.1.2 新型卸油池结构设计  89-94
  5.2 卸油池热负荷模型  94-105
    5.2.1 计算流体力学概况  95
    5.2.2 数学模型  95-97
    5.2.3 物理模型  97-98
    5.2.4 划分网格  98-99
    5.2.5 边界条件  99-101
    5.2.6 模拟结果  101-103
    5.2.7 热负荷分析  103
    5.2.8 散热器设计计算  103-105
  5.3 新型卸油池经济性评定  105-107
第六章油气集输系统降温集油输送方案优化  107-120
  6.1 油气集输系统降温集油输送的必要性  107
  6.2 集输工艺流程简介  107-108
  6.3 原油性质分析  108-109
    6.3.1 不同含水原油的粘温特性  108
    6.3.2 不同含水原油的低温流变特性  108-109
  6.4 水力和热力分析计算方法  109-113
    6.4.1 热力计算  109-110
    6.4.2 水力计算  110-112
    6.4.3 模型修正  112-113
  6.5 生产运行方案优化  113-117
    6.5.1 目标函数  113-115
    6.5.2 约束条件的建立  115-116
    6.5.3 模型求解  116-117
  6.6 降温集油输送效果分析  117-120
结论  120-122
参考文献  122-130
攻读博士学位期间研究成果及发表著作论文  130-133
致谢  133-134
详细摘要  134-145

榆树林油田原油集输工艺关键技术研究

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