油田開采末期高含水原油的處理方法

趙彥輝（中國石油遼河油田公司茨榆坨采油廠集輸大隊， 遼寧 沈陽 110206））

油田開采末期高含水原油的處理方法

趙彥輝（中國石油遼河油田公司茨榆坨采油廠集輸大隊， 遼寧 沈陽 110206））

遼河油田茨榆坨采油廠現在處于油田開采的末期，原油含水達到90%以上，原油處理成本較高且處理難度大，在處理高含水原油過程中必須將多種處理方法結合起來應用，同時采用新技術力求達到最節能脫水效果。

高含水原油；乳化液；脫水新工藝；節能

遼河油田茨榆坨采油廠1983年建廠以來一直處于較高產量，從開始的自噴井采油到后期的機械采油、注水驅油經歷了高產低含水到低產高含水的轉變。含水達到了90%以上，原油與水經過從地下到地面的開采過程，已經嚴重的乳化，原油脫水處理難度很大，原油老化嚴重，同時也造成了成本的成倍增長。

1 高含水原油及乳化液的產生及破乳

（1）高含水原油的產生 在油田開采初期，原油中的水較低且主要以W/O型乳狀液存在，隨著油田的進一步開采，地層能量已經耗盡只能以水驅或其它驅油方式開采，而茨榆坨油田主要采用的是水驅方式。

（2）乳化液的產生 高含水原油開采過程中經過注劑和采出地面以后運輸過程中的劇烈切割和攪拌，油井采出液也由原來的以（W/O）型乳狀液為主變為以水包油（O/W）型乳狀液為主。

（3）破乳方法 我們主要討論W/O型乳狀液的破乳方法及破乳劑，也適當介紹O/W型乳狀液破乳問題。破乳過程通常分為三步：凝聚（Coagulation），聚結（Coalescene）和沉降（Sedimentation）。這個過程是水不斷增加體積，從原油中分離。在第一步凝聚，分散液珠被聚集成團簇。這些珠子通常是可逆的，如果密度足夠大的，那么這個過程可以使分層加速。如果乳液是足夠強的，它的粘度會顯著增加。第二步聚結，形成一個大的大珠。這個過程是不可逆的，從而導致減少的液滴的數目，和最后的油乳液的破壞。聚結是脫水過程的關鍵。在由凝聚所產生的聚集體中，乳狀液的液珠之間可以有相當的距離，研究人員根據聚結速度得出結論：即使在濃乳狀液中，其液珠被100或更大厚度的連續膜所隔開，液膜的厚度仍取決于水相的組分，而不取決于水量。

2 高含水原油的脫水方法

（1）沉降分離脫水 沉淀分離是乳狀液脫水過程中最基本的。沉淀分離的基礎是，原油與水不混溶，密度不同，有時乳液也不穩定，甚至是經過電法和化學方法處理過的。沉降速度與水珠面積的大小及原油密度成正比，與原油粘度成反比。為了提高分離速度，我們采用了一些方法和措施。

①增加水珠直徑：添加能降低乳液的穩定性的化學破乳劑，W/O乳狀液采用高壓電場處理，磁振蕩破乳，用乳化固體材料表面潤濕使水珠聚結。②增加油和水的密度差法，輕油摻入原油，降低油密度，利用適當的溫度，使油水密度反向變化。在油氣分離中利用壓力變小辦法使原油膨脹密度下降，增加水密度。③降低原油粘度的方法是稀釋原油，利用熱度降低原油的粘度。④離心機提高油水分離速度。

（2）電脫水法 在電場作用下利用油絕緣體的物理性質，將W/O型粗乳液變形，聚結水滴分離。在交流電場中，乳液液滴振蕩的偶極聚結。在直流電場中，電泳聚結發揮主導作用。交直流電場中，兩種現象都存在。脈沖電源是電極的不連續傳輸，除了促進振蕩聚結和偶極聚結功能外，還是為了平穩運行和節能，以避免電流大幅增加。

（3）潤濕聚結脫水 潤濕聚結是在床上脫水和脫水的基礎上發展而來的，它是一種化學沉淀脫水的方法，即在加熱時，在輸入乳化液的同時，從強親水性的材料中使乳液（如脫脂木材、陶瓷、特制金屬環、玻璃球等）的縫隙間流過。當乳狀液中液滴和強親水性物質運動時，液滴容易被潤濕和吸附在這些物質的表面，形成由聚集的液滴，最后沉淀。目前遼河油田使用此法將原油含水從25%降為12%，同樣道理，當采用親油憎水型固體材料處理O/W型乳狀液時，水中的油珠也會通過固體材料表面合并入油膜，使油膜增厚，向上漂浮，成乳滴，脫落，成為大滴，達到油水分離的目的。

（4）化學破乳法 化學破乳法是一種常用的對原油乳狀液破乳。將化學添加劑添加到原油乳狀液中，其乳化破壞，使油，水分離成層。這種類型的化學添加劑，稱為破乳劑，一般是一種表面活性劑或超高分子量的表面活性劑，含有2親結構。

（5）新型脫水方法 ①高頻脈沖電脫水。高頻脈沖電脫水是由一個高頻率的脈沖信號疊加常規電源輸出波形。它可以使原油乳狀液的水粒子吸收足夠的能量，使水粒子的振動幅度增大，增加碰撞幾率，從而達到提高脫水效率的目的。②微波脫水。現階段，國內許多研究院所做了微波原油脫水技術的實驗室研究，但由于微波功率源的制約，微波脫水技術在工程化應用方面一直沒有得到明顯進展。③超聲波脫水。經過顯微跟蹤分析，在操作超聲波脫水時，油中水粒子的粒徑明顯變大，直觀上證明了超聲波有利于原油的脫水。④生物脫水。生物油脫水是一個細菌細胞體起主導作用，其表面活性是關鍵。

3 結語

在油田開采后期都會不可避免的遇到原油老化嚴重、脫水難、脫水成本高等問題，面對這些問題在解決的過程中，只要將各種傳統和新的工藝有機的結合在一起，科學利用傳統脫水方法的同時大力推廣脫水新工藝就會達到低耗、優質的脫水效果。