DRY-500碟片式離心機的原油脫水試驗
技術(shù)支持
據(jù)調(diào)查，勝利油田原油綜合含水已達92%。為了提液上產(chǎn)，采取了各種各樣的增產(chǎn)措施，如對油層進行強化注水、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)，是當前油田生產(chǎn)的迫切需要。
大量的文獻報道，離心機對液-液-固三相分離有獨特的分離效果。吉林油田租用外國公司的離心機進行原油預(yù)脫水和含油污水處理的現(xiàn)場工業(yè)性試驗，脫水指標和污水處理指標均達到我國規(guī)定的標準，但運行費用比現(xiàn)有的電脫水工藝和含油污水處理工藝的高很多，引進國外設(shè)備不可取。為此，使用一臺處理量為10m3/h的DRY-500碟片式離心機（簡稱離心機）進行了工業(yè)性試驗，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奠定了良好基礎(chǔ)。
1 離心機主要技術(shù)參數(shù)
DRY-500碟片式離心機重量為1500kg；外形尺寸（長×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電動機，其轉(zhuǎn)速為1460r/min，功率為15kW。
2 離心機結(jié)構(gòu)
DRY-500碟片式離心機外殼為一不銹鋼筒體，中心軸上裝有150片不銹鋼碟片，電動機帶動主軸連同碟片高速旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)液-液-固分離。主軸旋轉(zhuǎn)時，確保旋轉(zhuǎn)部件的動平衡是保障離心機正常工作的關(guān)鍵。
3 離心機工作原理
離心機的處理對象是分散系，具有一個連續(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。不同相在離心機中的分離過程遵從沉淀分離理論。
離心機的工作原理是：油氣混合液由混合液入口進入離心機，電動機通過螺旋齒輪增速驅(qū)動離心機主軸帶動分離碟片高速旋轉(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，固相顆粒將在機殼的邊緣聚集，待停機后由人工排除。
4 現(xiàn)場試驗
在勝利石油管理局東辛采油廠102聯(lián)合站，對離心機進行了為期8天的現(xiàn)場試驗，累計運行48h，處理原油230t。
試驗的主要目的：一是驗證能否用離心機及其分離工藝代替聯(lián)合站內(nèi)現(xiàn)有的裝置和工藝進行原油脫水；二是檢測離心機對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 對污油池內(nèi)老化油的脫水處理
將離心機安裝在污油池附近，試驗前先對池內(nèi)污油加熱，待污油溫升到45℃左右時，由污油泵將油打進離心機，經(jīng)離心機脫水分離后的原油和污水，經(jīng)出口取樣化驗后一并回到污油池。
4.2 對進站高含水原油的離心脫水處理
將離心機安裝在三相分離器出口總管和二次沉降罐進口之間，高含水原油經(jīng)流量計進入離心機，處理后的原油經(jīng)出口取樣閥取樣化驗后和脫出污水在出口合二為一，一并進入二次沉降罐（離心機出口壓力高達1.6MPa）。
5 試驗結(jié)果分析
（1）本次試驗是將制藥行業(yè)用的碟片式離心機應(yīng)用到油田現(xiàn)場，從試驗數(shù)據(jù)看，老化油處理效果不夠離心。因試驗用離心機不能自動除渣（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）試驗用離心機對高含水原油的分離脫水效果較好。通過不同流量、不同含水量、不同溫度的原油脫水試驗，基本達到了預(yù)期的技術(shù)指標，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碟片式離心機實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，處理后的原油含水率都達到小于0.5%的部頒標準。
（4）離心機運行平穩(wěn)，載荷變化小、電流平穩(wěn)。當流量從3.7～9.3m3/h變化時，電流一般在15～19A之間變動，高至20A，脫水實際電耗為1.019kW·h/m3，實際電耗成本為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，整體為不銹鋼，制造精密，運行平穩(wěn)，重量輕，體積小，整臺設(shè)備裝在一個橇座上，搬運安裝方便。
（2）DRY-500碟片式離心機脫水效果好，不受原油溫度和含水率的影響，特別適用于邊遠小區(qū)塊油田和海上采油平臺上實施原油脫水處理。
（3）DRY-500碟片式離心機占地面積小，分離效率高，可以大大簡化聯(lián)合站內(nèi)的工序、設(shè)備和工藝流程，節(jié)省投資，且操作方便，維護簡單。
根據(jù)本次試驗結(jié)果，對生產(chǎn)大型碟片式離心機提出以下建議：
①借鑒國外離心機技術(shù)改造機型。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、砂并存的實際情況，研制自動除砂機型，在不停機的情況下，能自動連續(xù)清除固相。
③針對油田所處的環(huán)境，碟片式離心機的關(guān)鍵運轉(zhuǎn)零件可采用不銹鋼，其余非轉(zhuǎn)動零件（如外殼、配管、底座等），均可采用國產(chǎn)普通鋼材，這樣就可以降低設(shè)備造價。
