原油分离工艺优化研究

董 菁

（中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司，北京 100085）

原油分离工艺优化研究

董 菁

（中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司，北京 100085）

在油田地面工程设计时，流程工艺参数的优化对投资估算，油田开发规划、原油产量，有极大影响。使用ASPEN HYSYS软件，建立原油处理工艺流程模型，针对油田地面工程的分离工艺，分析不同工艺流程对油田产量和设施负荷的影响，为工程设计提供指导。ASPEN HYSYS是AspenTech公司推出的一款功能强大的石油化工模拟软件，广泛应用于石油天然气处理、精细化工、制药、石油炼制等领域。软件由多种模块构成，可以进行多种装置单元的模拟计算，其庞大的物性数据库可以进行多种介质的流程模拟。

HYSYS；流程模拟；工艺优化

在油田地面工程设计阶段，流程工艺参数的选取是后续设计、施工和运行顺利开展的前提条件，合理的工艺流程和优化设计，也是顺利施工和装置平稳运行的良好保证。本文针对伊拉克某油田地面工程项目，对原油处理流程的分离工艺：分离级数及分离压力进行优化研究。

1 模拟软件和状态方程

1.1 模拟软件

本研究使用仿真模拟软件ASPEN HYSYS 8.6进行建模计算。该软件用于集成式工程环境中，单元操作之间由流程中的物流进行联系。ASPEN HYSYS 集成了功能强大的物性计算包，包括上万个交互作用参数和1 000多个纯物质数据。在油田地面工程设计中，HYSYS软件普遍应用于各种原油处理流程的模拟计算。

1.2 热力学模型及状态方程

状态方程的选择是系统物性模拟计算准确的关键，本文使用Peng-Robinson（PR）方程，PR状态方程用于烃类混合物气液平衡计算具有较高的精度，适用于含非极性分子的模拟计算，应用范围广（温度大于-271℃，压力小于100MPa（G），PR状态方程是最常用的状态方程之一。

2 分离工艺优化研究

伊拉克原油大多属于重油，密度高，且外输指标苛刻，要求原油含H2S不大于50×10-6，雷氏蒸汽压（RVP）不大于68.9kPa（A）。

针对这种特点的原油，通过使用HYSYS软件进行工艺模拟，分别对原油分离级数和分离压力进行优化研究。

典型的原油处理工艺流程如图1所示。

图1 原油处理工艺流程示意图

2.1 分离级数研究

分离级数的不同参数选取对原油物性及原油收率都存在影响，本节通过选取不同分离级数，进行结果对比研究。

从理论上来讲，原油处理工艺分离级数愈多，储罐内原油收率愈高，但过多的增加分离级数，原油收率的增加愈来愈少，而分离设备的投资和经营费用却大幅度上升，经济效益下降。生产实践证明，油气比较高的高压油田采用三级或四级分离，能得到较高的经济效益，但对于油气比较低的低压油田采用二级分离经济效益较好。因此对进站两级分离和三级分离工艺，进行对比研究。比较结果如表1所示：

表1 不同分离级数对原油收率的影响

根据模拟结果可以得出，对于本油田工艺流程，二级分离+一级稳定和三级分离+一级稳定对原油收率基本无影响，从经济效益的角度考虑推荐使用二级分离+一级稳定的工艺流程。

2.2 分离压力研究

2.2.1 一级分离压力研究

在选择分离压力时，要按原油组成、集输压力条件，经相平衡计算后，选择其优者。根据井口回压不大于2.0MPa（G）的原则进行站外集输系统模拟计算，本油田处理设施进站压力最大值，选取为1.1MPa（G）；二级最低分离压力根据采出水能够靠生产压力进入污水处理系统，选取最低为0.3MPa（G），由流程反推进站压力最低为0.7MPa（G），因此综合对比进站压力1.1MPa（G）和0.7MPa（G）下，原油处理系统的能耗和原油收率见表2。

表2 不同进站压力对原油收率的影响

由以上分析数据得出，一级分离器操作压力越大，收率越高，总压缩机功率越小，进站压力提高可以有效的提高原油产出率，并降低气体压缩的能耗，基于以上结论选取进站压力1.1MPa（G）。

2.2.2 二级分离压力研究

分析对比不同的二级分离压力对原油收率的影响，二级分离如前所述最低分离压力0.3MPa（G），下表中列出二级分离压力0.6MPa（G）和0.3MPa（G）下，原油收率及各级压缩机功耗，如表3所示：

表3 不同二级分离压力对原油收率的影响

根据以上结果可以得出，二级分离压力对于原油收率及压缩机功率有一定影响，二级分离器压力降低可提高原油收率，但会增加二级分离器出口压缩机功率。经济评价中原油回收率起主导因素，因此采用较低的二级分离压力。

3 结束语

基于原油处理工艺流程模拟计算分析，本油田项目适宜的分离级数和分离压力是：二级分离，一级分离压力1.1MPa（G），二级分离压力0.3MPa（G）。在此工况下能实现原油回收率较高，经济投资较少和设施能耗较低的优化组合。目前此工艺流程已在油田一期和二期工程中应用，原油处理设施已顺利投产，原油回收率达到设计预期，外输原油品质合格。

[1] 冯叔初，郭揆常.油气集输与矿场加工[J].2006，（5）.

Study on Optimization of Crude Oil Separation Process

Dong Jing

In the design of oilfield surface engineering，the optimization of process parameters has great influence on investment estimation，oilfield development planning and crude oil production.In this paper，the ASPEN HYSYS software is used to establish the process model of crude oil treatment.The paper analyzes the effect of different processes on oil field production and facility load，and provides guidance for engineering design.ASPEN HYSYS is AspenTech company introduced a powerful petrochemical simulation software，widely used in oil and gas processing，fine chemicals，pharmaceuticals，oil refining and other fields.The software consists of a variety of modules，can be a variety of device unit simulation，the huge database of physical properties can be a variety of media flow simulation.

HYSYS；process simulation；process optimization

TE624.1

A

1003–6490（2016）10–0048–02

2016–09–05

董菁（1980—），男，北京人，工程师，主要研究方向为油田地面工程设计。