采油廠聯(lián)合站乳化油處理技術(shù)研究與應(yīng)用

鄧良廣，孫玉新，尚耀平，張景芳，何元?jiǎng)P，蘇 勇，麻嘯楠

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第十一采油廠，甘肅慶陽(yáng) 745000）

長(zhǎng)慶油田第十一采油廠某聯(lián)合站于2010 年10 月投運(yùn)，2012 年前采取緩沖罐+沉降罐的原油處理模式，2012 年后期陸續(xù)增加110 m3三相分離器3 具，形成了以三相脫水+除油沉降的運(yùn)行模式。目前，該聯(lián)合站日進(jìn)液量4 250～4 550 m3，日處理含水油量1 050～1 250 m3，進(jìn)站原油包括1 座熱泵站、3 座站點(diǎn)凈化油及6 座含水油站點(diǎn)來(lái)油。站內(nèi)目前以三相分離器脫水為主，采取首端（上游增壓站）及末端（聯(lián)合站）聯(lián)合投加破乳劑的方式。沉降罐平均液位高度8.6 m，平均乳化層厚度7.2 m，儲(chǔ)罐內(nèi)約1 900 m3乳化油處理難度大，導(dǎo)致沉降罐無(wú)法清罐（見(jiàn)表1）。

表1 該聯(lián)合站乳化油量統(tǒng)計(jì)表

前期先后3 次采用加藥沉降法對(duì)該聯(lián)合站沉降罐乳化油進(jìn)行處理，僅能對(duì)含水超過(guò)85%、雜質(zhì)低于10%的部分乳化油完成處理，罐內(nèi)剩余2～3 m 的高機(jī)雜乳化油無(wú)法完全處理，繼續(xù)進(jìn)液或投加藥品時(shí)，易形成反向破乳，使得罐內(nèi)原本清晰的油、水、乳界面渾濁，大量增加乳化油存量，因此加藥沉降法處理技術(shù)不能滿足該聯(lián)合站沉降罐乳化油處理要求。

基于此，首先，本文對(duì)該聯(lián)合站乳化油形成的原因進(jìn)行了分析，然后，研究了物理法和熱化學(xué)法的協(xié)同除油技術(shù)對(duì)乳化油的處理效果，結(jié)果證實(shí)處理效果顯著。目前已成功處理聯(lián)合站乳化油1 900 m3，鑒于該技術(shù)在第十一采油廠的優(yōu)異成效，其有望在長(zhǎng)慶油田推廣使用。

1 乳化油處理影響因素分析

影響乳化油處理的因素是多方面的[1，2]，儲(chǔ)罐內(nèi)原油本身的凝點(diǎn)、黏度、重質(zhì)組分、瀝青質(zhì)等，以及生產(chǎn)處理過(guò)程中溫度、采油助劑、上游站點(diǎn)來(lái)液情況等復(fù)雜因素均能影響乳化油的產(chǎn)生速率及后期處理難度。

1.1 乳化油形成因素分析

通過(guò)對(duì)進(jìn)站原油和沉降罐乳化油開(kāi)展全烴色譜分析，從分析結(jié)果看：毛油中輕組分含量較高，乳化油中C16以上組分明顯增加。重質(zhì)組分滯留使水滴不能絮凝、沉降合并，進(jìn)一步促進(jìn)乳狀液的穩(wěn)定性，使乳化油較難處理。同時(shí)通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，該聯(lián)合站進(jìn)站原油中瀝青質(zhì)及膠質(zhì)的含量均偏高。原油瀝青質(zhì)含量越高，油水界面膜的強(qiáng)度越大，乳化油越難處理。原油中的固體機(jī)械雜質(zhì)使液滴相互間距離增大，阻礙液滴的靠近和聚結(jié)，增加乳狀液的穩(wěn)定性，使乳化油變成老化油，處理難度更大。在該聯(lián)合站沉降罐取分層樣進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)乳化油中機(jī)雜分層明顯，機(jī)雜明顯偏高，并在分層處含有2%～5%的膠質(zhì)（見(jiàn)表2）。在沉降罐油水界面起到一定的隔離作用，從而造成原油較難破乳，該機(jī)雜的存在是乳化層升高且相對(duì)較難處理的主要原因。

表2 乳化油形成因素分析

1.2 其他因素

影響乳化油處理的因素還有采油助劑、措施廢液、生活廢水等其他方面的影響[3]。該聯(lián)合站1#、2#除油罐主要進(jìn)液有兩部分組成：一部分來(lái)自三相分離器水室污水；另一部分來(lái)自干化池排放污水。三相分離器水室出口污水和干化池污水進(jìn)入1#、2#除油罐混合后一部分輸至某二注進(jìn)行回注處理，一部分外輸某轉(zhuǎn)油站處理后進(jìn)行回注。

1.2.1 污泥對(duì)系統(tǒng)造成二次沖擊 污泥池庫(kù)容偏小且底部雜質(zhì)較多，實(shí)際處理能力下降。該聯(lián)合站前期清理40 m3污油池一具，30 m3污泥池未清理，底部約有雜質(zhì)70 cm。站內(nèi)排出的污油、污水未經(jīng)過(guò)足夠時(shí)間沉降便溢流至污油池。這些老化的落地油含有大量雜質(zhì)，泥砂，經(jīng)過(guò)提升泵打入水處理系統(tǒng)除油罐，與罐內(nèi)原有油層沖擊形成新的乳化油。

1.2.2 雜質(zhì)膠質(zhì)過(guò)大導(dǎo)致處理難度增加 從萃取實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，沉降罐罐內(nèi)、除油罐罐內(nèi)的乳化油均含有14%左右的輕質(zhì)組分雜質(zhì)。近年來(lái)新投井蠟質(zhì)、膠質(zhì)等輕質(zhì)組分含量增多?；祀s在原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、環(huán)烷酸及微晶石蠟等天然乳化劑的存在，易使油水兩相體系形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)膜[4，5]。

1.2.3 上游站點(diǎn)來(lái)液藥劑投加混亂 上游來(lái)油投加降黏劑，出現(xiàn)高含水時(shí)，為保證某聯(lián)合站外輸含水合格，將方山來(lái)油導(dǎo)入罐內(nèi)。同時(shí)近期在新投井投產(chǎn)過(guò)程中使用的措施液返排不徹底。引入新的化學(xué)助劑，存在表面活性劑成分，進(jìn)入罐內(nèi)后，與罐內(nèi)不合格油品接觸后，形成乳化油層且更加穩(wěn)定[6]。

2 乳化油處理技術(shù)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)樣品乳化油樣品

乳化油，來(lái)自于該聯(lián)合站1#、2#沉降罐，1#、2#除油罐乳化油的上、中、下三部分進(jìn)行充分混合樣。反相破乳劑和破乳劑YT-100，長(zhǎng)慶化工有限公司，化學(xué)級(jí)。

2.2 實(shí)驗(yàn)溫度及標(biāo)準(zhǔn)

由于目前探罐溫度不到30 ℃，不利于化學(xué)藥劑對(duì)乳化油破乳沉降，故在45 ℃條件下進(jìn)行乳化油脫水實(shí)驗(yàn)。同時(shí)為對(duì)照原油破乳劑性能，檢測(cè)方法采用“瓶試法”，在不同加藥濃度、處理溫度條件下進(jìn)行脫水實(shí)驗(yàn)對(duì)比（見(jiàn)圖1）。在圖1 的左圖中，從左往右YT-100 投加濃度分別為300 mg/L、600 mg/L、800 mg/L 和1 000 mg/L 的破乳劑的脫水情況，右圖中從左往右YT-100 投加濃度分別為300 mg/L、600 mg/L、800 mg/L 的反相破乳劑的脫水情況。

圖1 破乳劑效果評(píng)價(jià)

從圖1 中可以看到，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看到該聯(lián)合站沉降罐和除油罐的乳化油在投加破乳劑YT-100 的情況下具有一定效果；當(dāng)保持處理罐內(nèi)乳化油上層、中部、下部溫度均大于45 ℃時(shí)，當(dāng)投加濃度800 mg/L 時(shí)，放置22 h 后能脫出32%水（乳化油綜合含水60%），破乳效果良好。

3 乳化油處理技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)

針對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論，該聯(lián)合站乳化油處理時(shí)采用“循環(huán)加藥+離心沉降”的方式進(jìn)行處理。循環(huán)加藥主要是為確保在處理罐對(duì)乳化油進(jìn)行處理過(guò)程中，破乳劑、凈水劑等藥品能均勻的投加于處理液中，加大處理效果；離心沉降主要利用油水密度不同，使高速旋轉(zhuǎn)的油水混合液產(chǎn)生不同的離心力，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)雜、油、水的有效分離，具體處理流程（見(jiàn)圖2）。

圖2 流程改造示意圖

同時(shí)投加破乳劑時(shí)應(yīng)保證乳化油處理罐內(nèi)平穩(wěn)進(jìn)液使破乳劑能充分?jǐn)U散到乳化油中間發(fā)揮破乳作用，在投加破乳劑時(shí)結(jié)合循環(huán)連續(xù)投加的方式進(jìn)行。破乳劑投加完畢后再進(jìn)液或循環(huán)1 h，然后停止進(jìn)液開(kāi)始靜置，有利于乳化油層中機(jī)雜聚結(jié)和沉降，分出油水層，靜置期間需要每隔6 h 進(jìn)行一次探罐，明確水層與油層位置，取乳化油分層樣進(jìn)行剖面分析。罐頂與循環(huán)連續(xù)投加結(jié)合的方式投加破乳劑時(shí)以1 000 m3乳化油為例，投加破乳劑800 mg/L（800 kg）。

乳化油經(jīng)過(guò)24～48 h 的連續(xù)循環(huán)及小劑量持續(xù)加藥后，靜置48～72 h 以上，再取得罐頂及中部2～3 m 分層樣，已實(shí)現(xiàn)95%～98%的脫水率及脫雜率，處理合格油正常外輸。

4 結(jié)論

針對(duì)長(zhǎng)慶油田第十一采油廠聯(lián)合站內(nèi)除油罐乳化層嚴(yán)重及處理困難的問(wèn)題。本文首先分析了某聯(lián)合站乳化油形成原因并研究了物理法和熱化學(xué)法協(xié)同除油技術(shù)對(duì)乳化油的處理效果，結(jié)果證實(shí)處理效果顯著。目前已成功處理聯(lián)合站乳化油1 900 m3，乳化油經(jīng)過(guò)24～48 h 的連續(xù)循環(huán)及小劑量持續(xù)加藥后，靜置48～72 h后已實(shí)現(xiàn)95%～98%的脫水率及脫雜率，處理合格油正常外輸。