油田聯(lián)合站老化油成因與脫水方法研究

張立生

摘要：本文圍繞油田聯(lián)合站老化油成因與應(yīng)用的脫水方法展開討論，油田聯(lián)合站在運(yùn)行過程中，脫水系統(tǒng)會(huì)處理原油中蘊(yùn)含的水體，但是原油內(nèi)存在較多的腐蝕物質(zhì)，長期侵蝕脫水系統(tǒng)，不僅降低脫水系統(tǒng)的脫水能力，還會(huì)導(dǎo)致原油內(nèi)出現(xiàn)較多的老化油。針對(duì)脫水系統(tǒng)脫水能力不斷降低的問題，油田聯(lián)合站積極查找原因，根據(jù)原因采用不同的脫水方法，從而提高脫水效率。

關(guān)鍵詞：油田聯(lián)合站;老化原油;脫水

以油田聯(lián)合站為例，該油田聯(lián)合站脫水系統(tǒng)運(yùn)行過程中，在每段脫水環(huán)節(jié)使用不同的方法，在一段脫水過程中，采用游離水沉降方法，在二段脫水過程中，采用電化學(xué)脫水方法。但是在原有進(jìn)入到脫水系統(tǒng)后，系統(tǒng)使用的脫水設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)跳閘情況，導(dǎo)致脫水設(shè)備未能有效脫離原油中的水，并且原油會(huì)不斷的沉積在脫水設(shè)備上，受到原油內(nèi)腐蝕物質(zhì)的侵蝕，脫水設(shè)備不斷老化，一方面使原油內(nèi)含水量不斷增，另一方面會(huì)增加企業(yè)脫水設(shè)備維修的成本。

1.現(xiàn)狀、問題及原因分析

1.1 現(xiàn)狀

該油田聯(lián)合站已經(jīng)運(yùn)行超過25年，每天可以處理原油量為0.5×104m3，處理污水量為0.32×104m3，根據(jù)日處理原油量以及污水量，該油田聯(lián)合站負(fù)荷率超過60%。在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，生態(tài)環(huán)境不斷遭到破壞，自2001年開始，該油田聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)承載繁重的處理任務(wù)，并且使用不同的處理方法，但是仍無法使處理后的污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，污水處理出現(xiàn)的問題，主要由兩方面原因引起的：首先，在污水中，水、懸浮固體以及液油相互混合，難以輕松的處理;其次，聯(lián)合站污水處理系統(tǒng)較為封閉，處理設(shè)備內(nèi)聚積大量的黑色硫化物固體顆粒，無法快速清理。

污水處理系統(tǒng)內(nèi)含有較多的硫化物，硫化物是影響污水處理的主要物質(zhì)，與原油、水混合后，不利于系統(tǒng)快速分離，導(dǎo)致污油長期堆積在處理設(shè)備內(nèi)。在聯(lián)合站內(nèi)硫含量不斷增加，會(huì)與處理設(shè)備中的鐵元素相互反應(yīng)，形成硫化亞鐵后會(huì)長期滯留在污水內(nèi)。在油和水的混合液體內(nèi)，硫化亞鐵會(huì)破壞電解過程，使污油很難完成破乳反應(yīng)。由于電解反應(yīng)遭到破壞，每次在處理污油過程中，工作人員需要將處理系統(tǒng)內(nèi)的污油全部排放，同時(shí)重新啟動(dòng)電場，才能繼續(xù)進(jìn)行污油處理。排放掉的污油會(huì)存儲(chǔ)在2#污水沉降罐內(nèi)，在沉降罐內(nèi)逐漸形成老化油，老化油油層不斷堆積，需要工作人員操作設(shè)備進(jìn)行收油，在收油過程中原油會(huì)進(jìn)入到電場內(nèi)，此時(shí)電場的運(yùn)行會(huì)受到影響，不利于正常的進(jìn)行脫水，從而重復(fù)上述操作，在循環(huán)操作過程中，污油內(nèi)的硫化亞鐵含量不斷增加，直至污水超過脫水標(biāo)準(zhǔn)。

1.2油田聯(lián)合站老化原油的特點(diǎn)

油田聯(lián)合站老化原油的特點(diǎn)分為兩個(gè)方面：一，在設(shè)備內(nèi)雜質(zhì)含量較多，主要是設(shè)備開采原油產(chǎn)生的。設(shè)備開采原油未能及時(shí)清理存在的雜質(zhì)，雜質(zhì)堆積在設(shè)備內(nèi)，逐漸形成雜質(zhì)體系，存在的雜質(zhì)會(huì)嚴(yán)重影響脫水效率，并且無法有效的將雜質(zhì)排出設(shè)備;二，油田聯(lián)合站內(nèi)的老化原油，具有較強(qiáng)的導(dǎo)電性。通過老化原油與原油導(dǎo)電性進(jìn)行對(duì)比，原油的導(dǎo)電性低于老化原油。

2 油田聯(lián)合站老化原油的成因分析

油田聯(lián)合站內(nèi)的老化原油，含有較多的雜質(zhì)，如瀝青、膠質(zhì)材料等，并且上述雜質(zhì)含量較高，老化原油內(nèi)含有的雜質(zhì)，通常在累積過程中，會(huì)不斷提高活性，多數(shù)人認(rèn)為老化原油形成的原因與雜質(zhì)的活性有關(guān)。在原油處理過程中，原油內(nèi)的含有的原菌具有腐蝕能力，在接觸到設(shè)備中鐵元素后，會(huì)生成FeS物質(zhì)。FeS物質(zhì)未能及時(shí)的清除，長期堆積在油田聯(lián)合站內(nèi)，從而使原油變成老化原油。在原油內(nèi)含有的瀝青、膠質(zhì)材料等未能及時(shí)的清理，堆積在原油內(nèi)，上述物質(zhì)具有較強(qiáng)的聚集性，使原油不斷形成老化原油。在油田聯(lián)合站內(nèi)上述物質(zhì)長期聚集，會(huì)形成較為穩(wěn)定的乳狀物質(zhì)，最終形成老化原油。

在油田聯(lián)合站內(nèi)，F(xiàn)eS物質(zhì)促進(jìn)原油形成老化原油的同時(shí)，還會(huì)受到SRB物質(zhì)的影響。FeS物質(zhì)作為一種膠體，在膠體內(nèi)含有較多的SRB物質(zhì)，在分離FeS物質(zhì)過程中，該物質(zhì)的膠體狀態(tài)以及穩(wěn)定性，與SRB有直接的關(guān)系。SRB會(huì)長期粘附在開采設(shè)備中，并且在一定條件下，SRB物質(zhì)不斷增多，不斷腐蝕開采設(shè)備。

在油田聯(lián)合站內(nèi)對(duì)FeS物質(zhì)進(jìn)行分離試驗(yàn)過程中，提取老化原油內(nèi)的FeS物質(zhì)，將FeS物質(zhì)放置在試驗(yàn)容器內(nèi)，將容器溫度上升至80℃，并且向容器內(nèi)加入水和原油，持續(xù)對(duì)容器進(jìn)行震蕩處理。在持續(xù)震蕩7個(gè)小時(shí)后，對(duì)容器內(nèi)的混合物進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)，在容器震蕩兩個(gè)小時(shí)后，F(xiàn)eS物質(zhì)會(huì)分離出混合物，但是FeS物質(zhì)會(huì)形成一層過渡層，過渡層內(nèi)的FeS物質(zhì)，會(huì)使原油轉(zhuǎn)化為老化原油。

3 脫水方法分析

原油轉(zhuǎn)化為老化原油的過程較為復(fù)雜，主要是原油內(nèi)含有大量的雜質(zhì)，不同的雜質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)速度等都有明顯的差異。在脫水操作過程中，若采用傳統(tǒng)的破乳脫水方法，無法獲得良好的脫水效果，并且在脫水過程中，需要使用不同類型的破乳劑，同時(shí)在使用破乳劑過程中，會(huì)破壞油水界面膜，導(dǎo)致原油回收效果不理想。油田聯(lián)合站采用強(qiáng)電解方法，配合使用破乳劑，或者使用特殊破乳劑，即便有效轉(zhuǎn)換硫化鐵離子，但是仍會(huì)影響到原油的質(zhì)量。

3.1 化學(xué)破乳脫水方法

使用化學(xué)破乳脫水法進(jìn)行脫水，在原油內(nèi)放置乳液微粒，利用乳液微粒的性質(zhì)在原油內(nèi)形成雙電層，通過壓縮雙電層表面的電荷，電荷由原來的排斥性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫奂誀顟B(tài)。此外使用乳化劑界面膜破裂方法，在短時(shí)間內(nèi)釋放和聚集微粒?；瘜W(xué)破乳脫水方法在應(yīng)用過程中，應(yīng)根據(jù)老化原油的實(shí)際情況，選用合適的破乳劑，借助破乳劑將原油內(nèi)的非離子和陽離子進(jìn)行結(jié)合，可以有效處理老化原油。此外在脫水過程中，使用2.0%的藥劑量，并將破乳溫度設(shè)置在65℃，將該溫度保持在12小時(shí)，在長期靜置后測量原油內(nèi)的含水量。在選擇合適的乳化劑的同時(shí)，還應(yīng)合理設(shè)定乳化劑的投放量、最佳沉降時(shí)間等，將老化原油內(nèi)的含水量控制在5%以下。

3.2 氧化破乳脫水技術(shù)

采用氧化破乳脫水技術(shù)，一方面根據(jù)生產(chǎn)需求，使用氧化破乳脫水技術(shù)可以提高脫水效果，另一方面滿足破乳脫水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)入到生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使用氧化破乳脫水技術(shù)，將硫化鐵顆粒作為氧化劑，利用氧化劑在油水界面形成界面膜，此時(shí)界面膜上會(huì)凝結(jié)許多水滴。選用合適的氧化劑，可以根據(jù)破乳效果，在脫水過程中選用合適的時(shí)間放入破乳劑，并且設(shè)置放入量、反應(yīng)溫度等，最終可以控制沉降時(shí)間，從而獲得良好的脫水效果。以使用硝酸-硝酸鉀作為氧化劑為例，需要進(jìn)行試驗(yàn)掌握硝酸-硝酸鉀的性質(zhì)等各項(xiàng)指標(biāo)，在投放到原油時(shí)，一般將摻入量設(shè)定為3%，反應(yīng)溫度設(shè)定在65℃，將反應(yīng)混合物靜置48小時(shí)。

4.污油熱化學(xué)脫水工藝的選擇

4.1 污水處理工藝流程設(shè)計(jì)方案

在污水沉降系統(tǒng)運(yùn)行過程中，為保證原油電脫水系統(tǒng)正常的運(yùn)行，提高污水沉降系統(tǒng)原油的回收效率，根據(jù)污油脫水效果以及影響因素，油田聯(lián)合站設(shè)計(jì)污水處理工藝流程方案，在方案內(nèi)確定污油熱化學(xué)脫水方法、脫水流程等。在油田聯(lián)合站內(nèi)污水系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)與污水處理工藝流程分別運(yùn)行，使原油經(jīng)過熱化學(xué)脫水處理，污油可以與凈化混合油相互融合，并放置在凈化油緩沖罐內(nèi)。

4.2 聯(lián)合站試驗(yàn)工藝流程

在電脫水器運(yùn)行過程中，通過試驗(yàn)工藝流程，既能快速處理回收原油內(nèi)含有的硫化亞鐵顆粒，還能保證電脫水器穩(wěn)定運(yùn)行，在電脫水器內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的電場，利用電場持續(xù)加入污油后，可以使用熱化學(xué)沉降脫水工藝進(jìn)行脫水生產(chǎn)。該油田聯(lián)合站配置1座原油熱化學(xué)脫水裝置，該裝置規(guī)格為4×12.028m，可以一次性處理3000m3的污水，在該原油熱化脫水裝置內(nèi)，因常年脫水聚集大量的老化原油，已經(jīng)作為污油污水回收裝置。在凈化油緩沖罐內(nèi)輸出污油和污水后，在3000m?污水沉降罐內(nèi)進(jìn)行去污脫水處理。在3000m?污水沉降罐的外部，使用DN50作為收油口管線，管線長度為250米，同時(shí)在收油出口安裝閥門，與管線相連后，可避免油污水回流至罐體。在該裝置運(yùn)行過程中，需要將污油污水回收泵揚(yáng)程不斷提高，一般應(yīng)超過油泵房手油泵的揚(yáng)程，并將油泵房手油泵安裝在旁通位置。在裝置回收污油污水過程中，應(yīng)關(guān)閉污水沉降罐收油出口，在污水回收點(diǎn)回收污油和污水過程中，應(yīng)將老化油脫水裝置直接連接到外輸泵上。提高老化油以及污油的脫水效率，并且獲得良好的脫水效果，應(yīng)使脫水裝置保持在持續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，通常情況下持續(xù)運(yùn)行時(shí)間為24小時(shí)。

4.3 聯(lián)合站污油熱化學(xué)脫水工藝參數(shù)的確定

聯(lián)合站污油熱化學(xué)脫水工藝參數(shù)，是由污油脫水效果直接決定的。根據(jù)污油脫水效果，需要經(jīng)過一系列的研究和試驗(yàn)，通過對(duì)比技術(shù)的應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，最終確定聯(lián)合站污油熱化學(xué)脫水工藝參數(shù)。在參數(shù)確定過程中，可以提高試驗(yàn)溫度，擴(kuò)大油水密度差，有效降低原油粘度，從而縮短污油的沉降時(shí)間。通過比對(duì)發(fā)現(xiàn)，污油在90℃時(shí)，油水密度差較大，污油在該溫度下可以快速進(jìn)行原油脫水。但是持續(xù)提高溫度，不僅會(huì)增加熱量損失，使熱爐承受較高的負(fù)荷，還會(huì)增加設(shè)備，提高運(yùn)行成本。在試驗(yàn)中將溫度控制在70-80℃時(shí)，可以獲得良好的脫水效果。在對(duì)比不同脫水劑加入量產(chǎn)生的脫水效果時(shí)，在溫度為70-80℃范圍內(nèi)，加入脫水劑的量控制在每升30-70mg范圍內(nèi)。按照上述操作流程，污油在處理后，混合油內(nèi)的含水量控制在0.5%-1.5%范圍內(nèi)，每升混合油內(nèi)含水量小于3000mg。

5.注意事項(xiàng)

注意事項(xiàng)一般體現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先，使用傳統(tǒng)的破乳劑在脫水過程中，在老化原油內(nèi)含有較多的化學(xué)物質(zhì)，化學(xué)物質(zhì)的穩(wěn)定性和凝固性較強(qiáng)，需要在投放破乳劑的同時(shí)，還應(yīng)加入電解質(zhì)，使電解質(zhì)與破乳劑相互混合后，可以快速進(jìn)行老化原油脫水。但是在脫水過程中，選用合適的破乳劑可以獲得良好的效果，通常需要經(jīng)過試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選用破乳劑;其次，在使用氧化劑進(jìn)行脫水時(shí)，選用合理的氧化劑，需要通過試驗(yàn)掌握氧化劑的性能，既要保證脫水過程不會(huì)產(chǎn)生污染物質(zhì)，還要提高脫水效率。此外油田聯(lián)合站應(yīng)綜合考慮兩種方法的使用效果，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化。

結(jié)束語：

綜上所述，在油田聯(lián)合站內(nèi)原油脫水過程中，需要考慮不同的影響因素，尤其是重點(diǎn)分析老化油影響脫水效果的因素。在油田聯(lián)合站使用不同脫水方法過程中，應(yīng)通過試驗(yàn)掌握脫水劑的性能，根據(jù)脫水設(shè)備使用情況，選用合理的脫水方法，包括破乳劑法和氧化劑法，一方面提高脫水效果，另一方面降低原油的浪費(fèi)情況，并且使脫水過程更加綠色環(huán)保，從而獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬健偉.電脫水器垮電場原因分析及解決措施[D].大慶石油學(xué)院，2005：1-46.

[2]吳迪，孟祥春，趙鳳玲，等.含硫化亞鐵顆粒的乳化原油凈化處理方法[J].油氣田環(huán)境保護(hù)，2003，（1）：37-39.

[3]邢黎.老化油處理工藝探討[J].油氣田地面工程，2007，（02）：52.

[4]陳霞，李杰訓(xùn)，李東成.油水中間過渡層的預(yù)防及處理技術(shù)[J].油氣田地面工程，2002，（5）：51.