油田聯合站老化油成因與脫水方法研究

張立生

摘要：本文圍繞油田聯合站老化油成因與應用的脫水方法展開討論，油田聯合站在運行過程中，脫水系統會處理原油中蘊含的水體，但是原油內存在較多的腐蝕物質，長期侵蝕脫水系統，不僅降低脫水系統的脫水能力，還會導致原油內出現較多的老化油。針對脫水系統脫水能力不斷降低的問題，油田聯合站積極查找原因，根據原因采用不同的脫水方法，從而提高脫水效率。

關鍵詞：油田聯合站;老化原油;脫水

以油田聯合站為例，該油田聯合站脫水系統運行過程中，在每段脫水環節使用不同的方法，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，采用電化學脫水方法。但是在原有進入到脫水系統后，系統使用的脫水設備經常出現跳閘情況，導致脫水設備未能有效脫離原油中的水，并且原油會不斷的沉積在脫水設備上，受到原油內腐蝕物質的侵蝕，脫水設備不斷老化，一方面使原油內含水量不斷增，另一方面會增加企業脫水設備維修的成本。

1.現狀、問題及原因分析

1.1 現狀

該油田聯合站已經運行超過25年，每天可以處理原油量為0.5×104m3，處理污水量為0.32×104m3，根據日處理原油量以及污水量，該油田聯合站負荷率超過60%。在社會和經濟發展過程中，生態環境不斷遭到破壞，自2001年開始，該油田聯合站污水處理系統承載繁重的處理任務，并且使用不同的處理方法，但是仍無法使處理后的污水達到排放標準，污水處理出現的問題，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，聯合站污水處理系統較為封閉，處理設備內聚積大量的黑色硫化物固體顆粒，無法快速清理。

污水處理系統內含有較多的硫化物，硫化物是影響污水處理的主要物質，與原油、水混合后，不利于系統快速分離，導致污油長期堆積在處理設備內。在聯合站內硫含量不斷增加，會與處理設備中的鐵元素相互反應，形成硫化亞鐵后會長期滯留在污水內。在油和水的混合液體內，硫化亞鐵會破壞電解過程，使污油很難完成破乳反應。由于電解反應遭到破壞，每次在處理污油過程中，工作人員需要將處理系統內的污油全部排放，同時重新啟動電場，才能繼續進行污油處理。排放掉的污油會存儲在2#污水沉降罐內，在沉降罐內逐漸形成老化油，老化油油層不斷堆積，需要工作人員操作設備進行收油，在收油過程中原油會進入到電場內，此時電場的運行會受到影響，不利于正常的進行脫水，從而重復上述操作，在循環操作過程中，污油內的硫化亞鐵含量不斷增加，直至污水超過脫水標準。

1.2油田聯合站老化原油的特點

油田聯合站老化原油的特點分為兩個方面：一，在設備內雜質含量較多，主要是設備開采原油產生的。設備開采原油未能及時清理存在的雜質，雜質堆積在設備內，逐漸形成雜質體系，存在的雜質會嚴重影響脫水效率，并且無法有效的將雜質排出設備;二，油田聯合站內的老化原油，具有較強的導電性。通過老化原油與原油導電性進行對比，原油的導電性低于老化原油。

2 油田聯合站老化原油的成因分析

油田聯合站內的老化原油，含有較多的雜質，如瀝青、膠質材料等，并且上述雜質含量較高，老化原油內含有的雜質，通常在累積過程中，會不斷提高活性，多數人認為老化原油形成的原因與雜質的活性有關。在原油處理過程中，原油內的含有的原菌具有腐蝕能力，在接觸到設備中鐵元素后，會生成FeS物質。FeS物質未能及時的清除，長期堆積在油田聯合站內，從而使原油變成老化原油。在原油內含有的瀝青、膠質材料等未能及時的清理，堆積在原油內，上述物質具有較強的聚集性，使原油不斷形成老化原油。在油田聯合站內上述物質長期聚集，會形成較為穩定的乳狀物質，最終形成老化原油。

在油田聯合站內，FeS物質促進原油形成老化原油的同時，還會受到SRB物質的影響。FeS物質作為一種膠體，在膠體內含有較多的SRB物質，在分離FeS物質過程中，該物質的膠體狀態以及穩定性，與SRB有直接的關系。SRB會長期粘附在開采設備中，并且在一定條件下，SRB物質不斷增多，不斷腐蝕開采設備。

在油田聯合站內對FeS物質進行分離試驗過程中，提取老化原油內的FeS物質，將FeS物質放置在試驗容器內，將容器溫度上升至80℃，并且向容器內加入水和原油，持續對容器進行震蕩處理。在持續震蕩7個小時后，對容器內的混合物進行分析。實驗人員發現，在容器震蕩兩個小時后，FeS物質會分離出混合物，但是FeS物質會形成一層過渡層，過渡層內的FeS物質，會使原油轉化為老化原油。

3 脫水方法分析

原油轉化為老化原油的過程較為復雜，主要是原油內含有大量的雜質，不同的雜質性質、反應速度等都有明顯的差異。在脫水操作過程中，若采用傳統的破乳脫水方法，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，同時在使用破乳劑過程中，會破壞油水界面膜，導致原油回收效果不理想。油田聯合站采用強電解方法，配合使用破乳劑，或者使用特殊破乳劑，即便有效轉換硫化鐵離子，但是仍會影響到原油的質量。

3.1 化學破乳脫水方法

使用化學破乳脫水法進行脫水，在原油內放置乳液微粒，利用乳液微粒的性質在原油內形成雙電層，通過壓縮雙電層表面的電荷，電荷由原來的排斥性狀態轉變為聚集性狀態。此外使用乳化劑界面膜破裂方法，在短時間內釋放和聚集微粒。化學破乳脫水方法在應用過程中，應根據老化原油的實際情況，選用合適的破乳劑，借助破乳劑將原油內的非離子和陽離子進行結合，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，并將破乳溫度設置在65℃，將該溫度保持在12小時，在長期靜置后測量原油內的含水量。在選擇合適的乳化劑的同時，還應合理設定乳化劑的投放量、最佳沉降時間等，將老化原油內的含水量控制在5%以下。

3.2 氧化破乳脫水技術

采用氧化破乳脫水技術，一方面根據生產需求，使用氧化破乳脫水技術可以提高脫水效果，另一方面滿足破乳脫水技術標準。進入到生產環節，使用氧化破乳脫水技術，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，此時界面膜上會凝結許多水滴。選用合適的氧化劑，可以根據破乳效果，在脫水過程中選用合適的時間放入破乳劑，并且設置放入量、反應溫度等，最終可以控制沉降時間，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，需要進行試驗掌握硝酸-硝酸鉀的性質等各項指標，在投放到原油時，一般將摻入量設定為3%，反應溫度設定在65℃，將反應混合物靜置48小時。

4.污油熱化學脫水工藝的選擇

4.1 污水處理工藝流程設計方案

在污水沉降系統運行過程中，為保證原油電脫水系統正常的運行，提高污水沉降系統原油的回收效率，根據污油脫水效果以及影響因素，油田聯合站設計污水處理工藝流程方案，在方案內確定污油熱化學脫水方法、脫水流程等。在油田聯合站內污水系統正常運行時，會與污水處理工藝流程分別運行，使原油經過熱化學脫水處理，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。

4.2 聯合站試驗工藝流程

在電脫水器運行過程中，通過試驗工藝流程，既能快速處理回收原油內含有的硫化亞鐵顆粒，還能保證電脫水器穩定運行，在電脫水器內產生穩定的電場，利用電場持續加入污油后，可以使用熱化學沉降脫水工藝進行脫水生產。該油田聯合站配置1座原油熱化學脫水裝置，該裝置規格為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，因常年脫水聚集大量的老化原油，已經作為污油污水回收裝置。在凈化油緩沖罐內輸出污油和污水后，在3000m?污水沉降罐內進行去污脫水處理。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。在該裝置運行過程中，需要將污油污水回收泵揚程不斷提高，一般應超過油泵房手油泵的揚程，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，應關閉污水沉降罐收油出口，在污水回收點回收污油和污水過程中，應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，應使脫水裝置保持在持續運行狀態，通常情況下持續運行時間為24小時。

4.3 聯合站污油熱化學脫水工藝參數的確定

聯合站污油熱化學脫水工藝參數，是由污油脫水效果直接決定的。根據污油脫水效果，需要經過一系列的研究和試驗，通過對比技術的應用效果和經濟價值，最終確定聯合站污油熱化學脫水工藝參數。在參數確定過程中，可以提高試驗溫度，擴大油水密度差，有效降低原油粘度，從而縮短污油的沉降時間。通過比對發現，污油在90℃時，油水密度差較大，污油在該溫度下可以快速進行原油脫水。但是持續提高溫度，不僅會增加熱量損失，使熱爐承受較高的負荷，還會增加設備，提高運行成本。在試驗中將溫度控制在70-80℃時，可以獲得良好的脫水效果。在對比不同脫水劑加入量產生的脫水效果時，在溫度為70-80℃范圍內，加入脫水劑的量控制在每升30-70mg范圍內。按照上述操作流程，污油在處理后，混合油內的含水量控制在0.5%-1.5%范圍內，每升混合油內含水量小于3000mg。

5.注意事項

注意事項一般體現在兩個方面：首先，使用傳統的破乳劑在脫水過程中，在老化原油內含有較多的化學物質，化學物質的穩定性和凝固性較強，需要在投放破乳劑的同時，還應加入電解質，使電解質與破乳劑相互混合后，可以快速進行老化原油脫水。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，通常需要經過試驗，根據試驗結果選用破乳劑;其次，在使用氧化劑進行脫水時，選用合理的氧化劑，需要通過試驗掌握氧化劑的性能，既要保證脫水過程不會產生污染物質，還要提高脫水效率。此外油田聯合站應綜合考慮兩種方法的使用效果，根據實際情況進行優化。

結束語：

綜上所述，在油田聯合站內原油脫水過程中，需要考慮不同的影響因素，尤其是重點分析老化油影響脫水效果的因素。在油田聯合站使用不同脫水方法過程中，應通過試驗掌握脫水劑的性能，根據脫水設備使用情況，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情況，并且使脫水過程更加綠色環保，從而獲得良好的經濟效益。

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