離心脫水技術(shù)在老化油處理中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
1 老化油的來(lái)源和危害
廣義上講，老化油是指現(xiàn)有技術(shù)手段難以處理的原油，油田開(kāi)發(fā)中老化油主要包括以下幾方面：
①污水池老化油：凈水系統(tǒng)、原油處理系統(tǒng)排污到污水污油池后，在曝氧、光照等條件下形成。
②污水系統(tǒng)回收油：采出液脫出水加入反向破乳劑，在重力除油罐中上浮的污油。
③凈水系統(tǒng)浮渣：凈水系統(tǒng)采用氣浮處理，污水中的油相、雜質(zhì)等以浮渣的形式形成污油。
④清罐污泥：處理系統(tǒng)罐底形成的含油污泥，定期清洗產(chǎn)生的污油排放到污水污油池。
⑤落地原油：采油井場(chǎng)的污油池中，在曝氧、光照等條件下形成，通過(guò)卸油臺(tái)進(jìn)入原油加工下游。
目前，老化油處理主要通過(guò)沉降、過(guò)濾等手段進(jìn)行預(yù)處理，然后回收至原油系統(tǒng)，與大量新鮮原油混摻后，由泵輸送到電脫裝置，在電場(chǎng)作用下使水滴聚結(jié)，然后借重力從原油中分離?；?fù)教幚磉^(guò)程中，易形成乳化程度較高的油水過(guò)渡層，對(duì)油田生產(chǎn)帶來(lái)以下危害：
（1）上述各種途徑產(chǎn)生的老化油大都集中在沉降罐內(nèi)，以油水中間過(guò)渡層的形式存在，并且在站內(nèi)不定期循環(huán)。大量老化油在站內(nèi)循環(huán)，占用了沉降罐、電脫水器等脫水設(shè)備的有效容積，降低了原油脫水設(shè)備的利用率，增大了原油沉降脫水的難度。
（2）老化油使電脫水器的脫水效果急劇下降，甚至出現(xiàn)電場(chǎng)不穩(wěn)定和倒電場(chǎng)的現(xiàn)象，使電脫水器無(wú)法運(yùn)行。
（3）增大原油脫水成本。由于回?fù)嚼匣褪姑撍y度增大，導(dǎo)致熱化學(xué)沉降后的原油含水上升、脫水溫度和加藥量都迅速增大。
2 老化油處理方法
原油破乳方法通常有物理破乳、化學(xué)破乳、電破乳，但僅采用這些方法處理原油乳狀液，并不能有效地破壞乳狀液，使油水分離。特別是對(duì)于老化油，由于具有復(fù)雜的化學(xué)成分和乳化結(jié)構(gòu)，難以用這些方法完全破乳脫水。近年來(lái)，經(jīng)大量試驗(yàn)研究表明，采用一些有效的方法對(duì)老化油進(jìn)行單獨(dú)處理，具有較好的效果。國(guó)內(nèi)外處理老化油的方法主要有熱化學(xué)脫水法、離心分離法、超聲波處理法、生物破乳劑法。
2.1 熱化學(xué)脫水法
原油熱化學(xué)脫水是將含水原油加熱到一定溫度，加入適合、適量的原油破乳劑，通過(guò)吸附在油水界面膜上，降低其表面張力，從而破壞乳狀液的穩(wěn)定性，達(dá)到油水分離目的。
此法工藝簡(jiǎn)單，便于建立較大規(guī)模集中處理站，節(jié)約設(shè)備資源，有效利用熱能。其缺點(diǎn)是處理時(shí)間長(zhǎng)、能耗大、藥劑投加量高、處理效果對(duì)藥劑依賴性大。由于目前仍沒(méi)有高效處理劑配方，因此該工藝處理后的原油仍含有一定量的水和固體雜質(zhì)，對(duì)難處理的老化油適應(yīng)性差。
2.2 超聲波處理
超聲波處理是通過(guò)機(jī)械振動(dòng)、空化及熱作用來(lái)降低老化油粘度和油水界面膜剛性，同時(shí)作用與性質(zhì)不同的流體介質(zhì)，產(chǎn)生位移效應(yīng)實(shí)現(xiàn)油水分離。
超聲波處理技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低廉，不但具有熱化學(xué)沉降技術(shù)可大批量處理的優(yōu)點(diǎn)，更能夠降低處理溫度，節(jié)約藥劑，縮短處理時(shí)間，適用于常規(guī)辦法難以奏效的老化油處理。但是，由于各地老化油的組成和性質(zhì)差異，以及超聲波可能引起的二次乳化，應(yīng)用時(shí)要特別注意參數(shù)的選擇。
2.3 生物破乳劑法
生物破乳劑是一種由天然微生物菌體經(jīng)篩選、馴化、發(fā)酵等生化處理過(guò)程制成的生物制品。它通過(guò)菌體的細(xì)胞擴(kuò)張和生物代謝產(chǎn)生的表面活性物質(zhì)可使油水分離，是一種新型原油破乳劑。生物破乳劑胞體具有橢球形外形，比一般乳狀液的液滴尺寸大許多，加上其表面具有較高的界面活性，使液滴能較快地潤(rùn)濕、鋪展，使相鄰液滴凝聚并排液，從而達(dá)到分離的目的。
目前，國(guó)內(nèi)采用生物破乳劑處理老化油的應(yīng)用未見(jiàn)報(bào)道，美國(guó)通過(guò)添加生物酶處理老化油，效果很好，但費(fèi)用高，因此它還難以成為主要的處理手段。
2.4 離心分離法
老化油中固體顆粒吸附在油水界面形成一定厚度和強(qiáng)度的界面膜，起到空間穩(wěn)定作用是老化原油穩(wěn)定性高的主要原因。因此能有效地去除固體顆粒將有助于界面膜的破壞，極大地提高老化原油的脫水效率。離心技術(shù)多用于渣質(zhì)分離，因此，離心法脫水特別適用于含渣質(zhì)較多的污水回收油、脫水站回脫油、落地油等老化油的脫水。
該法由自動(dòng)加藥裝置向老化油中加入破乳劑和絮凝劑，再送入離心機(jī)，通過(guò)離心力的作用，使老化油中密度大的固體粒子沉降到轉(zhuǎn)筒壁上，油水兩相形成同心圓柱，較輕的油相處于內(nèi)層，較重的水相處于外層，分離出的固體雜質(zhì)由螺旋輸送器排出。常用的離心裝置還包括水力旋流器。離心分離法分離效率高于熱沉降，且設(shè)備占地面積小。國(guó)外多采用這一工藝，再將分離出的固體雜質(zhì)進(jìn)行焚燒或生物無(wú)害化處理。
新疆油田2005年開(kāi)始進(jìn)行離心分離技術(shù)研究，該項(xiàng)目并被確立為中國(guó)石油股份公司級(jí)科研項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)兩年多的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，2007年10月在采油一廠稠油處理站進(jìn)行了工業(yè)化試驗(yàn)并取得成功，其老化油處理量達(dá)8m3/h，處理后的原油含水小于2%。2008年在采油二廠重油公司進(jìn)行了離心機(jī)老化油處理新技術(shù)的推廣。2011年由CPE新疆設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)研發(fā)的老化油離心脫水橇成功應(yīng)用于哈薩克斯坦讓納若爾油田，并取得良好的效果。
3 離心分離技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
3.1 目前現(xiàn)狀及問(wèn)題
哈薩克斯坦讓納若爾油田油氣處理廠主要負(fù)責(zé)讓納若爾油田南區(qū)轉(zhuǎn)油站、北區(qū)轉(zhuǎn)油站和北區(qū)北部生產(chǎn)原油的處理任務(wù)，目前采用電化學(xué)沉降脫水工藝。原油處理過(guò)程中產(chǎn)生的污油由于含有大量化學(xué)藥劑和固體雜質(zhì)，常規(guī)處理方法無(wú)法滿足生產(chǎn)需求，處理困難，根據(jù)污油脫水試驗(yàn)，離心脫水對(duì)老化油有較好的脫水效果，同時(shí)能夠有效脫除原油中的固相雜質(zhì)，因此選擇離心脫水。
原油處理過(guò)程中產(chǎn)生的污油：
①污泥固體含量：3%～9%。
②處理介質(zhì)污水含量：30%～50%。
③介質(zhì)溫度≤90℃。
讓納若爾油氣田原油物性如下：
| 項(xiàng)目 | 參數(shù) |
原油密度（g/cm3） | 0.8259 |
原油粘度（20℃時(shí)）（mPa·s） | 4.13 |
原油粘度（50℃時(shí)）（mPa·s） | 2.18 |
瀝青質(zhì)含量（%） | 0.4 |
含硫量（%） | 0.21～0.37 |
含蠟量（%） | 3.3 |
凝固點(diǎn)（℃） | 8～14 |
原油脫水條件（℃） | 45～50 |
采出水物性如下：
| 項(xiàng)目 | 參數(shù) |
密度（g/cm3） | 1.022 |
含鹽（g/L） | 18.67 |
硫化氫（mg/L） | ≤200 |
含油（mg/L） | 146 |
懸浮物（mg/L） | 154 |
堿度（mg/kg） | 24 |
pH | 7.2 |
水型 | CaCl2 |
礦化度（g/L） | 79.2～87.48 |
3.2 工藝流程
加入破乳劑和絮凝劑的老化油經(jīng)提升泵提升后進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行離心脫水處理，脫出的凈化油進(jìn)入橇內(nèi)的臥式儲(chǔ)油罐，污水流入臥式儲(chǔ)水罐。老化油離心機(jī)脫水橇設(shè)有凈化油提升泵，儲(chǔ)油罐內(nèi)的凈化油經(jīng)泵提升計(jì)量后流入凈化油罐內(nèi)；儲(chǔ)水罐內(nèi)的污水經(jīng)污水泵提升計(jì)量后進(jìn)入采出水處理裝置；離心機(jī)分離出來(lái)的泥、砂，經(jīng)螺旋輸送機(jī)輸至污泥斗內(nèi)，待污泥儲(chǔ)存一定量后裝車?yán)\(yùn)到污泥處理廠處理。
通過(guò)近階段老化油回收處理工作，老化油處理裝置處理能力為3.5t/h，處理后凈化油含水≤1.5%，固體雜質(zhì)≤0.5%；處理后采出水含油≤1.0%，固體雜質(zhì)≤0.5%。處理后固相含水≤35%，含油≤15%；說(shuō)明破乳脫水效果較好，通過(guò)離心機(jī)脫水處理，出口原油含水較低。解決了常規(guī)處理方法無(wú)法滿足生產(chǎn)需求的問(wèn)題。
鑒于老化油的普遍性和離心脫水的一次性投資較大，在每個(gè)聯(lián)合站都建一套老化油處理系統(tǒng)投資較大，而本文設(shè)計(jì)的可移動(dòng)離心機(jī)脫水橇既能滿足固定處理系統(tǒng)的要求，同時(shí)又有很大的靈活性，可在聯(lián)合站之間輪換使用，既降低了設(shè)備投資又可解決實(shí)際問(wèn)題。
4 結(jié)論
（1）采用離心脫水方法處理老化油能夠有效分離雜質(zhì)，與采用熱化學(xué)沉降方法相比脫水效率顯著提高。
（2）離心機(jī)脫水橇既能滿足老化油處理的要求，又具有很大的靈活性，實(shí)現(xiàn)了老化油高效處理的目的。
此外，目前采用人工化驗(yàn)對(duì)離心機(jī)進(jìn)出口原油含水、污水含油量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)觀察污水出水口色來(lái)調(diào)整離心機(jī)原油出口壓力，自動(dòng)化程度和監(jiān)測(cè)度還有待提高。
