老化油脫水新技術(shù)應(yīng)用
行業(yè)動態(tài)
1 前言
通常從地下剛采出的原油乳狀液穩(wěn)定性較低，易實現(xiàn)破乳脫水。但在曝氧條件下，原油乳狀液由于受空氣、溫度和陽光等環(huán)境因素的作用發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以及各種乳化劑、沙塵的混入，經(jīng)過一段時間乳化劑聚結(jié)在油水界面膜上使原油乳狀液的穩(wěn)定性增強，形成了所謂的“老化油”。老化油在形成過程中，由于化學(xué)反應(yīng)及固體顆粒雜質(zhì)、高分子化合物、污水處理藥劑、增產(chǎn)增注化學(xué)劑等乳化劑的混入，使其界面活性物質(zhì)增加，并隨時間延長在油水界面不斷富集，使界面膜的強度和厚度增加形成穩(wěn)定性很高的原油乳狀液。與從地下剛采出的原油乳狀液相比，其特點是輕質(zhì)成分含量較少，瀝青質(zhì)、膠質(zhì)含量高，固相渣質(zhì)含量高，電導(dǎo)率高，原油乳狀液穩(wěn)定性高，難以破乳脫水。室內(nèi)實驗通過對老化油性質(zhì)進行研究，從宏觀和微觀上揭示老化油乳狀液形成及穩(wěn)定機理，并對影響穩(wěn)定性的因素進行分析研究。尋找到經(jīng)濟有效的老化油脫水方式：熱化學(xué)-離心脫水技術(shù)。
2 加熱工藝研究
無論對老化原油采取何種脫水方式，都離不開溫度的作用，結(jié)合油田實際情況開展摻蒸汽和摻熱水兩種方式對乳狀液性質(zhì)的影響。
2.1 加熱方式對老化原油脫水影響
原油脫水工藝中一般采用換熱器對原油進行升溫加熱，為熱化學(xué)脫水作準(zhǔn)備，由于含水原油各種雜質(zhì)含量很大，換熱器容易產(chǎn)生腐蝕與結(jié)垢現(xiàn)象，所以根據(jù)油水乳化的實際特點在新疆油田的一些區(qū)塊采用了摻蒸汽的方式來加熱原油，在縮短工藝流程、降低成本、提高熱效率上均取得了比較好的效果。因此能否在老化原油離心脫水過程中采用摻蒸汽的加熱方式來加熱老化原油對于簡化工藝、提高熱效率、降低成本具有重要的意義。
通過顯微照相分析摻蒸汽加熱、摻熱水加熱、水浴加熱前后老化原油水珠粒徑分布對比，結(jié)果表明摻熱水加熱的方式能夠明顯提高一廠紅淺老化原油中水珠粒徑中值，根據(jù)斯托克斯沉降公式結(jié)論，這種加熱方式能夠提高原油的脫水速度，降低原油脫水難度。與之相反，摻蒸汽加熱方式降低了一廠紅淺老化原油中水珠粒徑中值，提高了老化原油的脫水難度。
2.2 摻熱水及活性水對老化油的洗滌作用研究
老化油中含有大量的雜質(zhì)是影響老化油脫水的主要因素之一，研究熱水及活性水對老化油的洗滌作用，是老化油加熱脫水工藝研究的主要因素之一。
通過將不同量熱水（占原油總量的20%、30%、40%、50%）摻入原油中，經(jīng)不同混合強度下，在水浴中恒溫靜置30min，觀察試管下部分出的水量及機雜數(shù)量。
通過試驗可以看出：用熱水常規(guī)洗滌老化原油，對原油中雜質(zhì)的去除能力較弱；摻活性水對老化原油的洗滌作用比直接摻熱水的洗滌能力大，但洗滌效果仍然不理想；兩種洗滌方式只能洗出較大雜質(zhì)顆粒，而對細小的雜質(zhì)洗滌效果較差。
2.3 老化油加熱工藝的選擇
根據(jù)以上研究，原油必須在一定溫度下脫水才能取得較好的脫水效果；如果只考慮原油脫水采用換熱和摻熱水加熱是理想的加熱方式，而采用摻蒸汽加熱方式時，必須保證原油中有較高的含水量（大于10%），避免分散相水珠較小和水珠間距較大的情況發(fā)生；摻熱水及摻含活性劑的熱水對老化油中的雜質(zhì)有一定的洗滌作用，但存在熱水摻入量較大的問題。結(jié)合紅淺處理站現(xiàn)場具有高壓蒸汽的條件，現(xiàn)場在實際流程中采用先摻蒸汽后再經(jīng)過活性熱水層洗滌的流程。
3 老化油現(xiàn)場脫水設(shè)備的選擇及工藝流程的確定
老化油中固體顆粒吸附在油水界面形成一定厚度和強度的界面膜，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，去除固體顆粒渣質(zhì)將有助于界面膜的破壞，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機渣較多的老化油的脫水。
3.1 脫水設(shè)備的選擇
離心機分離技術(shù)在船舶、冶金、醫(yī)療、食品等行業(yè)應(yīng)用較為廣泛，由于原油處理量大且磨礪性工質(zhì)含量高等工況，以前沒有人把離心機用于原油脫水。隨著機械工業(yè)的發(fā)展，實力較強的離心機制造商把離心機用于原油脫水，首先應(yīng)用成功的是加拿大HACA油田。本次實驗選用該型離心機為碟式分離機。
碟式分離機工作原理是被分離的物料進入分離機的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部，在強大的離心力場作用下，輕相流體經(jīng)過一組碟片束的分離間隔中從碟片的大端沿表面流向碟片的小端，比重較大流體及固體沿碟片壁向大端運動，固相積聚在沉渣區(qū)，定期自動排出機外。比重較小的液體沿碟片壁向碟片小端運動，匯聚至轉(zhuǎn)鼓頂部的向心泵處，由向心泵輸出至下道工序。本機屬自動排渣型，其工作過程中，可根據(jù)物料成分的不同來調(diào)節(jié)分離和排渣周期的各個參數(shù)（如排渣時間、操作水壓力等）。
3.2 完善配套工藝
采用了全密閉流程，防止油氣水泄漏。在離心機原油進、出口管線安裝了在線原油含水檢測儀、流量計，實現(xiàn)在線連續(xù)檢測計量。離心機內(nèi)部增加了油水比重環(huán)控制出油含水、污水含油的自動控制。設(shè)置了排渣過程中清水置換流程，每次排渣時，離心機 清水置換出腔中原油，減少了排渣原油損失，降低渣中原油含量，便于渣的處理。
3.3 自動檢測
建立了完善的自動檢測控制系統(tǒng)，系統(tǒng)運行后實現(xiàn)計算機在線檢測進、出油線原油含水、流量、溫度；自動控制出油含水、排渣及排渣過程中清水置換?；緦崿F(xiàn)系統(tǒng)的自動檢測和運行。
4 水洗、沉降、緩沖罐的設(shè)計
設(shè)計了500方水洗、沉降、緩沖罐，在一個罐內(nèi)實現(xiàn)了原油水洗、重力沉降分離、緩沖的作用。
5 生產(chǎn)工藝的確定
老化油脫水生產(chǎn)的基本流程是來油卸入緩沖方罐，由轉(zhuǎn)油泵轉(zhuǎn)入摻汽裝置進行提溫，轉(zhuǎn)輸過程中均勻加入破乳劑，同時均勻加入鹽水，原油加溫后進入500方水洗沉降緩沖罐，利用罐內(nèi)底部3米水層進行水洗除渣及除去水溶性藥劑，油罐的中上部起緩沖作用，脫出游離水的原油從罐上部出油，再由轉(zhuǎn)油泵轉(zhuǎn)入離心機脫水，脫出原油進入凈化油罐，脫出水進入水系統(tǒng)。
6 現(xiàn)場運行效果評價
工業(yè)化老化油處理工藝從2007年7月下旬開始試運行，并整改了試運行中存在的問題。9月轉(zhuǎn)入正常工業(yè)生產(chǎn)。通過離心機處理的原油來源為紅淺大壩收油和采油一廠稀有處理站罐底乳化油。
老化油處理系統(tǒng)自投產(chǎn)以來，運行穩(wěn)定。處理后的原油含水基本在0～2%之間，并且能夠有效地分離原油中混合的雜質(zhì)、懸浮物等。原油在進入離心機前必須摻熱到80℃以上，并且溫度越高離心機的脫水效果越好。離心機在處理雜質(zhì)較多的大壩收油時處理量一般在4.5m3/h左右，在處理稀、稠油站的凈化油罐底壓油時處理量可以到6～7m3/h。離心機的排渣間隔、原油品質(zhì)的好壞也可以影響離心機的脫水效果。
7 結(jié)論
（1）采用離心分離的方法處理老化油能夠使雜質(zhì)分離出來，同時與采用熱化學(xué)沉降方法相比，脫水效率明顯提高；離心機用于處理老化油技術(shù)是可行的，同一種油品溫度越高處理量越大；不同油品黏度越大處理量越小。
（2）摻蒸汽加熱對低含水老化原油造成二次乳化，使離心脫水效果受到明顯影響，原油含水率越高，摻蒸汽造成的乳化現(xiàn)象越小，對含水率大于轉(zhuǎn)相點的老化原油的脫水難度基本沒有影響。老化油采用熱水洗滌和活性水洗滌，可以有效去除部分機渣及水溶性化學(xué)劑，便于后續(xù)流程脫水；加熱方式可采用蒸汽加熱和摻熱水（水洗）相結(jié)合的方式。
