原油脫鹽流程中洗鹽水量計(jì)算探討

石油人在北京

原油電脫鹽工藝是油田地面工程中常用的原油
凈化處理流程，即在電脫鹽裝置人口處注入新鮮洗
鹽水，從而脫除含水原油中的鹽分，滿(mǎn)足相關(guān)指標(biāo)
要求。但是，洗鹽水量的確定受工藝流程、初始鹽
含量等影響，因此洗鹽水量的確定成為影響電脫鹽
工藝的關(guān)鍵因素。目前，國(guó)內(nèi)大部分油田產(chǎn)出水鹽
含量不高，大部分油田設(shè)施中均未設(shè)脫鹽處理裝置，
因此，洗鹽水的注入量計(jì)算在現(xiàn)有各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和
標(biāo)準(zhǔn)中均沒(méi)有完整的介紹。
北阿扎德干油田是中國(guó)石油在伊朗以買(mǎi)回合同
模式開(kāi)發(fā)的大型油田，示例計(jì)算以油田開(kāi)發(fā)一期為
例，原油處理規(guī)模為11 925m ／d，設(shè)有OGM(集油、
計(jì)量功能)，CPF(脫水、脫鹽、穩(wěn)定功能)。出礦
原油的含水率、鹽含量等各項(xiàng)指標(biāo)均通過(guò)CPF的電
脫水、脫鹽裝置處理實(shí)現(xiàn)，根據(jù)相關(guān)要求，出礦原
油含水率低于O．1％ ，鹽含量低于28．5mg／L(國(guó)內(nèi)
煉油廠通常要求原油鹽含量不高于50mg／L o通過(guò)
北阿扎德干油田地面開(kāi)發(fā)工程設(shè)計(jì)中洗鹽水量的工
藝計(jì)算，探討脫鹽工藝中洗鹽水循環(huán)計(jì)算方法及其
他相關(guān)事項(xiàng)。
1 電脫鹽工藝流程
原油電脫鹽、電脫水工藝共分兩種工藝流程，
見(jiàn)圖1、圖2。根據(jù)原油鹽含量及凈化原油含水率、
鹽含量指標(biāo)要求不同，確定不同的脫鹽工藝。
圖1為一級(jí)電脫鹽流程，即洗鹽水直接注入
電脫鹽裝置進(jìn)口，通過(guò)電脫鹽裝置進(jìn)行脫水，脫除
后的產(chǎn)出水進(jìn)入水處理系統(tǒng)，不在進(jìn)行循環(huán)。該流
程主要適用于原油鹽含量和含水率不高，同時(shí)，處
理后原油含水、含鹽指標(biāo)不太嚴(yán)格的工況。
圖2為二級(jí)電脫鹽流程，即洗鹽水在二級(jí)電
脫鹽裝置進(jìn)口注入，二級(jí)電脫鹽裝置底部分離出的
產(chǎn)出水通過(guò)增壓回?fù)街烈患?jí)電脫鹽裝置進(jìn)口，降低
初始原油鹽含量。該流程使洗鹽水得到循環(huán)使用，
大大節(jié)省了總的洗鹽水量，更適用于原油鹽含量和
含水率高，處理后原油含水、含鹽指標(biāo)苛刻的工況。
水張國(guó)強(qiáng)，男，工程師。2003年畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)化工工藝專(zhuān)業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位；現(xiàn)在中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)公司北京分公司
， 從事油氣集輸與
儲(chǔ)運(yùn)工作。地址：北京市海淀區(qū)上地信息路8號(hào)CPE大廈，100085。E-mail：cpebj—zhgq@163_c0m
張國(guó)強(qiáng)等：原油脫鹽流程中洗鹽水量計(jì)算探討 2012年5月
圜，—、
洗鹽水 產(chǎn)出水去水處理設(shè)施
圖1 一級(jí)電脫鹽流程
圖2
2 計(jì)算方法
洗鹽水循環(huán)泵房
二級(jí)電脫鹽流程
計(jì)算過(guò)程包括：一是脫鹽前后水量質(zhì)量平衡計(jì)
算；二是脫鹽前后鹽量質(zhì)量平衡計(jì)算；三是脫鹽裝
置產(chǎn)出水中鹽含量與出口油中水的鹽含量平衡計(jì)
算。其中：
電脫鹽系統(tǒng)，指包含一級(jí)脫鹽裝置和二級(jí)脫鹽
裝置在內(nèi)的流程上直接相關(guān)聯(lián)的上下游設(shè)備在內(nèi)的
工藝系統(tǒng)；洗鹽水pH值，為保證原油電脫(水)
鹽裝置處于最佳的脫水效率，需要通過(guò)調(diào)整洗鹽水
pH值調(diào)節(jié)電脫鹽(水)器內(nèi)原油酸度；洗鹽水氧含
量，游離氧在高溫條件下對(duì)設(shè)備材料產(chǎn)生腐蝕，因
此，應(yīng)控制洗鹽水氧含量。
2．1 一級(jí)電脫鹽流程洗鹽水量計(jì)算
2．1．1 水平衡計(jì)算
電脫鹽裝置的進(jìn)出口水量要達(dá)到質(zhì)量平衡，計(jì)
算式為：
= l+ 一Q』× 1 (1)
l— D't2
式中： ——洗鹽水注入量，為達(dá)到脫鹽脫水效果
摻入的低鹽含量的水量(不考慮75％洗鹽水效率)，
nl。／d；aw —— 電脫鹽裝置水相出口的水量，m ／d；
— — 處理油量，即電脫鹽裝置／脫鹽裝置的處理
原油量，m ／d；01——處理液量，即進(jìn)入電脫鹽裝
置／脫鹽裝置的含水液量，m ／d； 】——電脫鹽裝置
進(jìn)口含水率，電脫鹽裝置進(jìn)口原油中含水的體積百
分比，按20％考慮； ，—— 電脫鹽裝置油相出口
含水率，電脫鹽裝置出口原油中含水的體積百分比，
一級(jí)電脫鹽裝置油相出口含水率按0．5％考慮，二級(jí)
電脫鹽裝置油相出口(即凈化原油出口)含水率按
0．1％考慮。
2．1．2 鹽平衡計(jì)算
電脫鹽裝置的進(jìn)出口鹽量要達(dá)到質(zhì)量平衡，計(jì)
算式為：
： —
Qwl X
—
S3+ Qo x
—
S2_
一
Ql xlYtl X S1
㈦
式中： ——裝置進(jìn)El原油鹽含量，進(jìn)口處原油中
鹽量與進(jìn)El處水量的比值，按265 000mg／L考慮；
島——凈化原油鹽含量，凈化原油中鹽量與處理后
的液量的比值，按28．5mg／L考慮； ——水相出口
鹽含量，電脫鹽裝置水相出口鹽量與出口水量的比
值，mg／L；K——洗鹽水礦化度，CPF能夠提供的
洗鹽水的初始鹽含量，按450mg／L考慮(飲用水標(biāo)
準(zhǔn))。
2．1．3 脫鹽裝置產(chǎn)出水中鹽含量計(jì)算
依據(jù)脫鹽裝置出口水相出口鹽含量與油相出口
中水中鹽含量平衡原理，計(jì)算式為：
．
3= ；a=Q ／ (3)
，2
式中：Q——洗鹽水注入總量，考慮摻水效率后的
洗鹽水注人量，m ／d；A——洗鹽水效率，洗鹽水
與原油均勻混合程度不能達(dá)到100％，即洗鹽水注入
量需要考慮有效混合效率，按75％考慮。
根據(jù)以上計(jì)算步驟，一級(jí)電脫鹽流程中需要的
洗鹽水總量(考慮摻水效率)37 474m ／d。
2．2 二級(jí)電脫鹽流程洗鹽水量計(jì)算
二級(jí)電脫鹽流程洗鹽水量計(jì)算需要按照一級(jí)電
脫鹽流程洗鹽水量計(jì)算步驟，分別進(jìn)行一級(jí)電脫鹽
裝置進(jìn)出口平衡計(jì)算和二級(jí)電脫鹽裝置進(jìn)出口平衡
計(jì)算，然后進(jìn)行公式疊加，即可獲得洗鹽水量。
根據(jù)以上計(jì)算步驟，示例中二級(jí)電脫鹽流程中
需要的洗鹽水量見(jiàn)表1、表2。
根據(jù)以上計(jì)算步驟，二級(jí)電脫鹽流程中需要的
洗鹽水總量(考慮摻水效率)667m。／d。
3 應(yīng)注意的事項(xiàng)
一是，洗鹽水鹽含量。洗鹽水鹽含量的確定直
接影響洗鹽水注入量，根據(jù)相關(guān)手冊(cè)確定，一般二
級(jí)電脫鹽流程中合理的洗鹽水量為原油處理量的
3％～10％。因此，通過(guò)計(jì)算如果洗鹽水量超過(guò)此經(jīng)
驗(yàn)值，則需要降低洗鹽水的鹽含量來(lái)降低注入量。
二是，洗鹽水pH 值及氧含量。電脫鹽的過(guò)程
即為電脫水過(guò)程，根據(jù)國(guó)內(nèi)電脫水經(jīng)驗(yàn)及規(guī)范要求