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    我!笆濉逼陂g自主研發的高效油氣水多相分離系列技術與設備全部順利通過驗收

    1月22日上午,北京石油化工學院環保多相流高效分離技術與設備研究團隊承擔的“老化油處理設備設計及配套電源系統研制”課題順利通過了中海油研究總院有限責任公司組織的專家組驗收。至此,環保多相流高效分離技術與設備研究團隊在“十三五”期間承擔的包括國家科技重大專項子課題等多項應用研究類課題全部順利通過結題驗收,涉及科研項目經費合計超過1000萬元,自主設計研制的油井采出液高效氣-液分離器、旋流預分水器、管式靜電聚結分離器、低壓損管式動態渦流分離器、緊湊型電場破乳器等多套工程樣機自2020年下半年以來先后圓滿完成了現場工業化應用試驗。

    依托“十三五”國家科技重大專項子課題“高效原油處理技術研究”自主研制的油井產出液高效氣-液分離器、油井采出液旋流預分離器、管式靜電聚結分離器三套工程樣機,因受2020年上半年新冠肺炎疫情的影響,不得已將實驗場地從海上油田改為陸上油田。經過參與各方前期的協作努力,三套工程樣機于2020年8月20日被運吊入駐華北油田分公司第一采油廠高陽工區高四十四站,產學研三方克服重重困難,在國慶節來臨前安全、有序地完成了現場試驗。經中海油能源發展股份有限公司渤海實驗中心進行第三方化驗確認,來液含氣量在10%~90%大范圍內變化時,通過調整高效氣-液分離器排氣口和排液口壓差,可以將液出口的含氣量和氣出口的含液量都控制在5%以下,實現了含氣量大范圍變化油井采出液的管式緊湊分離;來液含水量在70%~90%范圍內變化時,在確保分水比大于50%的前提下,單管處理量10立方/小時的旋流預分離器可以將水出口的含油濃度控制在2000mg/L以下;來液含水量在60%~80%范圍內變化時,管式靜電聚結分離器水出口的含油濃度可以降低到1000mg/L,油出口的含水量可降至5%。上述三項技術著力解決原油集輸處理流程中相關設備長期存在的分離效率較低、水力停留時間較長、設備總體重量較大等問題,有望滿足深水浮式平臺的特點要求,降低浮式平臺上部載荷和建設投資,同時可以直接推廣應用于陸上高含水油田采出液集輸處理。按照非洲下剛果盆地Haute Mer A區塊象油田開發15年內的最大液量和最大氣量測算,采用“油井采出液高效氣液分離器+旋流分離預脫水器+管式靜電聚結分離器”工藝對比海上油田常規“高壓三相分離器+低壓三相分離器”工藝時,在相同處理條件和處理效果情況下,設備重量和操作重量分別降低了87%和86%。2020年11月20日,“高效原油處理技術研究”通過了國家科技重大專項子課題綜合績效評價答辯評審,任務績效、財務績效和檔案績效的評價得分均在91分以上。

    為了解決海上油田浮式生產儲油卸油裝置(FPSO)存在大量老化油擠占寶貴艙容的問題,在中海油研究總院工程研究設計院的牽頭組織下,環保多相流高效分離技術與設備團隊自2019年10月以來,依托“老化油處理設備設計及配套電源系統研制”課題,聯合中海油能源發展股份有限公司,設計研制了額定處理量為20立方/小時的緊湊型電場破乳器等工程樣機,并取得了法國國際檢驗局(Bureau Veritas,BV)認證。2020年12月26日-2021年1月13日,工程樣機在中海油深圳分公司流花(H)11-1油田“南海勝利號”FPSO上成功進行了性能測試試驗,F場試驗結果表明,在入口老化油含水率為20%-25%、不使用破乳劑、分離罐的水力停留時間為20min左右時,僅緊湊型電場破乳器就可以實現老化油的脫水率達79.6%,脫水率提升了約55%。配合破乳劑使用時,老化油的脫水率可提升至85.7%。相比使用“加熱升溫+破乳劑”工藝,老化油脫水率提升了約25%。上述數據充分展示了“加熱升溫+高頻電場破乳+化學破乳+重力沉降”協同作用對于海上油田老化油處理具有顯著效果,課題于2021年1月22日順利通過驗收。

    油井產出液高效氣-液分離器、旋流預分水器、管式靜電聚結分離器、低壓損管式動態渦流分離器、緊湊型電場破乳器等設備在油田現場工業試驗的先后順利完成,連同十多年來團隊自主設計研發的緊湊型氣旋浮裝置(CFU)、緊湊型立式淺層氣浮裝置、電場強化型三相分離器,標志著團隊在高效油氣水多相分離技術領域已經自主擁有了系列產品,能夠根據油氣田開發的實際情況,相應提供以特色高新技術產品為核心的油井采出液和采出水處理工藝流程和設備組合,同時相關技術已經拓展應用于煉油化工領域。

    展望“十四五”,團隊一方面將認真完成國家自然科學基金企業創新發展聯合基金重點支持項目、國家自然科學基金青年基金、北京市教育委員會-北京市自然科學基金委員會聯合資助項目等相關工作,圍繞管式高通量微細氣泡產生、管式動態旋流分離、水包油乳化液電場破乳、微界面強化傳質等開展高水平的應用基礎研究。另一方面,將進一步改進優化高效油氣水多相分離設備的結構設計,繼續提升產品分離性能指標,推動高新技術產品實現工業化應用,為“十四五”期間石油石化行業實施節能減排、降本增效發展戰略提供“北石化”方案,同時助力保障國家油氣能源安全。

    (機械工程學院)

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