酸化后原油電脫水困難原因分析

吳澤美，孫玉民

(中石油華北油田分公司第五采油廠，河北 辛集 052360)

史貴生

(中石油華北油田分公司質(zhì)量安全監(jiān)督中心，河北 任丘 062552)

趙尚柱，付亞榮

(中石油華北油田分公司第五采油廠，河北 辛集 052360)

酸化后原油電脫水困難原因分析

吳澤美，孫玉民

(中石油華北油田分公司第五采油廠，河北 辛集 052360)

史貴生

(中石油華北油田分公司質(zhì)量安全監(jiān)督中心，河北 任丘 062552)

趙尚柱，付亞榮

(中石油華北油田分公司第五采油廠，河北 辛集 052360)

華北油田第五采油廠H16井經(jīng)過酸化后投產(chǎn)，排水排酸后產(chǎn)出液進(jìn)入聯(lián)合站處理，在電脫水過程中電脫水器頻繁跳閘，至使原油電脫水困難。通過對比分析H16井原油及相鄰區(qū)塊原油的電導(dǎo)率，掌握了電脫水器跳閘的原因是酸化后原油雖然含水很低(<1%),但是電導(dǎo)率高，電脫水器工作電流超過額定值。通過加堿(NaOH)處理，混合液電導(dǎo)率下降，電脫水器恢復(fù)正常工作。

酸化；電脫水器；跳閘；電導(dǎo)率；堿

華北油田第五采油廠H16井投產(chǎn)前實(shí)施酸化，酸化用酸187m3。2010年5月14日正式投產(chǎn)，前4天含水較高，5月22日以后含水降到1%以下，生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表1。酸液基本排完，產(chǎn)出液中無游離水后原油經(jīng)管線輸至深一聯(lián)合站處理。深一聯(lián)合站主要處理Z1和Z2兩個(gè)斷塊的混合液，總液量1800m3/d。該站采用沉降罐重力沉降加電脫水器處理工藝，站外來液先經(jīng)沉降罐沉降分離大部分游離水，乳化油和少量游離水經(jīng)過換熱器加熱后再進(jìn)入電脫水器進(jìn)行高壓電場脫水。2臺電脫水器日處理液量500m3，H16井日產(chǎn)液50～55m3，約占電脫水器日處理量的10%。

表1 H16井投產(chǎn)初期生產(chǎn)數(shù)據(jù)

從5月16日起深一聯(lián)合站2臺電脫水器開始頻繁跳閘，此間H16井僅含少量乳化水，深一聯(lián)合站進(jìn)電脫水器混合液含水也一直控制在20%以內(nèi)，符合電脫水器要求的脫前原油含水不高于30%的指標(biāo)。為保證正常生產(chǎn)，首先把沉降罐溫度從48℃提高到55℃，破乳劑用量從50kg/d增加到100kg/d，進(jìn)電脫水器前乳化原油含水量逐步下降到8%，電脫水器仍然無法正常工作，電脫水器排量一再降低，最低時(shí)一個(gè)班8h只能處理30m3液量，沉降罐液位不斷上升，嚴(yán)重影響了深一聯(lián)合站的正常生產(chǎn)。

1 原因分析

酸化措施對原油脫水的影響以前也多有發(fā)現(xiàn)，主要表現(xiàn)為酸液攜帶出來的粘土、地層腐蝕產(chǎn)物等一些雜質(zhì)使油水界面膜增厚，乳狀液變得更加穩(wěn)定。只要沒有大量溶有殘酸的游離水進(jìn)入系統(tǒng)，通過適當(dāng)提高沉降溫度，增加破乳劑用量，可以保證正常生產(chǎn)。5月下旬連續(xù)監(jiān)測H16井和深一聯(lián)合站混合液pH值均在7附近，說明集中的酸液已經(jīng)排完。

1.1脫水器跳閘原因分析

電脫水器的原理可以簡單概括為：在交流電場中乳化原油里的水珠發(fā)生震蕩和偶極聚結(jié)，在直流電場中還同時(shí)發(fā)生電泳聚結(jié)。在相鄰微滴間，微滴與電極間產(chǎn)生靜電力，微滴受靜電作用運(yùn)動速度加快，在互相碰撞過程中，乳狀液的界面膜被破壞，水滴慢慢聚集起來[1]，從而實(shí)現(xiàn)油水分離-小水滴聚集成大

水滴-水滴沉降的過程，達(dá)到油水分離的目的。

電脫水器跳閘排除了電路的原因后，唯一可能的因素就是電脫水器中介質(zhì)的電導(dǎo)率上升，工作電流超過了額定值。以深一聯(lián)2臺電脫水器為例，當(dāng)電流大于12A時(shí)，電脫水器進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)，隨著脫水器內(nèi)介質(zhì)電導(dǎo)率的變化電流急劇波動。

表2 油樣電導(dǎo)率測試數(shù)據(jù)

表2是油樣去除游離水后電導(dǎo)率測試數(shù)據(jù)，取樣日期2010年6月1日。從表2的數(shù)據(jù)看H16井含水雖然很低，但電導(dǎo)率遠(yuǎn)高于Z1、Z2斷塊原油的電導(dǎo)率。Z1、Z2斷塊的混合液摻入H16井原油后電導(dǎo)率也隨之上升，正常情況下深一聯(lián)進(jìn)電脫原油電導(dǎo)率在0.1μs/cm以內(nèi)，可以保證脫水系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。

1.2酸化后原油電導(dǎo)率上升原因分析

酸化后原油在乳化水含量很低的情況下電導(dǎo)率異常升高的原因在于殘留在原油中的無機(jī)離子顯著增多，而且Z1和Z2斷塊是稠油區(qū)塊，50℃時(shí)平均粘度為1025mPa·s，在沉降罐中原油對流慢，包裹在原油中的無機(jī)離子不能完全被游離水洗滌出來。室內(nèi)分析表明，深一聯(lián)混合原油酸值由H16井酸化前的0.13mg(KOH)/g上升到12mg(KOH)/g，說明有殘酸留在原油中，同時(shí)酸化過程中形成的大量Ca2+、Mg2+、Fe2+等金屬陽離子也在原油中形成導(dǎo)電介質(zhì)。尤其是H+由于其質(zhì)量小，體積小，在外電場作用下移動速度比其他離子快5～8倍[2]，會使脫水器電流顯著增加，當(dāng)電流超過電脫水器額定電流時(shí)，就會發(fā)生跳閘現(xiàn)象，這是酸化后原油導(dǎo)致電脫水器不能正常工作的主要原因。

1.3降低原油電導(dǎo)率的技術(shù)措施

從上面的分析可以看出，要控制酸化后原油電導(dǎo)率就必須減少H+和其他陽離子的殘留，引入OH-就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。

H++OH-→H2O Ca2++2OH-→ Ca(OH)2↓

Mg2++2OH-→ Mg(OH)2↓ Fe2++2OH-→ Fe(OH)2↓

取脫前原油加入不同濃度NaOH堿液,當(dāng)加量達(dá)到30mg/L時(shí)，脫前原油電導(dǎo)率下降到0.1μs/cm以下，達(dá)到安全值。

2 現(xiàn)場試驗(yàn)

2010年6月3日在深一聯(lián)1#沉降罐內(nèi)加入200kg濃度為40%的NaOH溶液，當(dāng)時(shí)罐內(nèi)混合液約1500m3,反應(yīng)5h后開始進(jìn)電脫水器，電脫水器恢復(fù)正常，脫水器最高排量達(dá)到每臺38m3/h。沉降罐底水水質(zhì)也明顯好轉(zhuǎn)，底水機(jī)械雜質(zhì)含量從68mg/L下降到12mg/L。Z1、Z2斷塊均為聚合物調(diào)驅(qū)區(qū)塊，產(chǎn)出污水水質(zhì)差[3]，加堿后不僅降低了混合液中H+濃度，降低了混合液電導(dǎo)率，同時(shí)Ca(OH)2、Mg(OH)2、Fe(OH)2絮狀沉淀在沉降罐中起到了絮凝作用，促進(jìn)了油水分離，加堿后脫水效果迅速改善。

2010年從6月3日開始向沉降罐加堿，持續(xù)處理了1個(gè)月，期間電脫水器工作正常，后經(jīng)測試原油電導(dǎo)率下降到0.08μs/cm，停止加堿措施。

3 結(jié) 論

1) 通過室內(nèi)分析及現(xiàn)場試驗(yàn)，得出酸化后原油電脫困難的原因在于帶殘酸的原油雖然含水低，但是電導(dǎo)率高，電脫水器工作電流超過額定電流，這是電脫水器頻繁跳閘的原因。

2) 酸化后原油如果用其他原油稀釋的辦法不能使電導(dǎo)率下降到電脫水器許可的范圍，可以實(shí)施加堿處理，降低混合液電導(dǎo)率，保證正常生產(chǎn)。

[1]于濤,丁偉,曲廣淼.油田化學(xué)劑[M].北京:石油工業(yè)出版社,2008.

[2]項(xiàng)玉芝.酸化返出液中分離出的原油脫水時(shí)電脫水器跳閘原因及對策[J].油田化學(xué),2003,20(4):342-344.

[3]董培林,寇杰,曹學(xué)文.三次采出液處理技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:中國石化出版社,2010.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.04.016

TE624.1

A

1673-1409(2011)04-0052-02