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近年來(lái)，頭臺(tái)油田開發(fā)進(jìn)入高含水階段，為了提高采收率和保證原油產(chǎn)量，采用了聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)等高效采油技術(shù)。然而，在采收率得到提高的同時(shí)，采出的原油不僅具有較高的含水率，而且還伴隨有許多促使生成乳狀液及穩(wěn)定乳狀液的乳化劑，以及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重組分雜質(zhì)和固體雜質(zhì)，這些物質(zhì)促使老化油形成并穩(wěn)定存在。由于老化油乳狀液成分復(fù)雜，含有許多導(dǎo)電性較強(qiáng)的黏土和FeS等機(jī)械雜質(zhì)，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致脫水系統(tǒng)凈化油含水超標(biāo)或脫水后污水水質(zhì)超標(biāo)。同時(shí)，由于這些雜質(zhì)的導(dǎo)電性較強(qiáng)，往往會(huì)導(dǎo)致電脫水裝置頻繁出現(xiàn)短路跳閘現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)電場(chǎng)擊穿事故，嚴(yán)重影響生產(chǎn)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，老化油的及時(shí)回收與高效處理，對(duì)于保證油田地面系統(tǒng)安全生產(chǎn)運(yùn)行及解決污水水質(zhì)惡化、超標(biāo)等問(wèn)題至關(guān)重要。本文針對(duì)老化油的物化特性及頭臺(tái)油田老化油回收處理工藝現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究，改善其回收處理工藝，提高處理效果。

1 老化油物化性質(zhì)與特點(diǎn)

對(duì)集輸工區(qū)老化油樣品分析結(jié)果表明，老化油含水率為60.5%，含油量為34.2%，其他為以氧化鐵、硅鋁酸鹽等為主的無(wú)機(jī)鹽。由于采出液長(zhǎng)期積存、老化而使乳化液的乳化穩(wěn)定性增強(qiáng)，引起油田開發(fā)中地面工程能耗上升，設(shè)施、設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，運(yùn)行負(fù)荷率降低，破乳脫水及污水處理用劑量增加，處理難度增大，處理指標(biāo)不達(dá)標(biāo)等各種影響正常生產(chǎn)的問(wèn)題。故了解老化油的物化特性與特點(diǎn)是老化油高效回收處理的前提。經(jīng)過(guò)分析，老化油內(nèi)部的化學(xué)組成決定其物理化學(xué)性質(zhì)，所含元素絕大部分以有機(jī)化合物的形式存在，主要為飽和烴和芳香烴為主的烴類，以及含氧、硫、氮等雜原子的非烴化合物。由于老化油成分復(fù)雜，硫酸鹽還原菌大量生長(zhǎng)和繁殖，形成菌膠團(tuán)，同時(shí)，原油采出液中夾帶的大量機(jī)械雜質(zhì)混合各種生物異形物，使得老化油在表現(xiàn)上呈粘稠狀。其次，由于存放老化油的污油池內(nèi)的輕質(zhì)組分已經(jīng)部分或全部揮發(fā)，重質(zhì)組分占有 優(yōu)勢(shì)，因此老化油密度較大，粘稠度高。老化油的長(zhǎng)期存放還使得其中的部分原油組分被氧化成復(fù)雜的氧化物，這些氧化物和原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重組分雜質(zhì)與機(jī)械雜質(zhì)共同作用使得老化油的乳化性能穩(wěn)定。另外，老化油中總鐵的含量比較高，且以無(wú)機(jī)形態(tài)與其他導(dǎo)電離子存在于所含污水中，所以老化油的導(dǎo)電能力遠(yuǎn)大于普通原油?？傊捎诶匣蛷?fù)雜的物化性質(zhì)和特點(diǎn)，使其形成的乳狀液穩(wěn)定性增強(qiáng)，難以處理。

為了進(jìn)一步了解老化油的性質(zhì)特點(diǎn)，將提撈油與落地油2種老化油與普通原油的物化性質(zhì)進(jìn)行分析，見(jiàn)下表：

由上表可知，老化油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重組分雜質(zhì)與機(jī)械雜質(zhì)的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通原油，這些物質(zhì)的存在會(huì)使老化油的穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。另外，老化油的含蠟量及總鐵含量也均高于普通原油，這些性質(zhì)特點(diǎn)為老化油的脫水處理增大了難度。

2 老化油乳化穩(wěn)定性研究

老化油的形成需要一定的過(guò)程，通常從地下剛采出的原油乳狀液穩(wěn)定性較低，易實(shí)現(xiàn)破乳脫水。但在曝氧條件下，受空氣、溫度和光照等環(huán)境因素的作用，油水界面膜上聚集的乳化劑增多且聚結(jié)強(qiáng)度不斷變大，導(dǎo)致原油乳化液的穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)，形成了所謂的“老化油”。

2.1 老化油乳化形態(tài)描述

油水沉降分離實(shí)驗(yàn)表明，高乳化程度的老化油在脫水過(guò)程中易于在上部油相與下部水相之間形成厚度不一的中間層，中間層呈半固態(tài)狀黏附在離心管電極上，且難以脫落。中間層雜質(zhì)經(jīng)洗油、烘干后，聚結(jié)有塊狀和粉末狀，測(cè)試其粒徑分布為8～500μm，粒徑越小，分離難度越大。

進(jìn)一步分析認(rèn)為，隨著含水率的降低，老化油乳狀液以油包水型為主，乳化液不同局部位置處的機(jī)械雜質(zhì)和水的相對(duì)含量變化相當(dāng)，在高效物理或化學(xué)處理過(guò)程中二者將相互聚并、同步游離分層。

2.2 老化油乳化液的黏度

選擇含水率相當(dāng)?shù)睦匣秃推胀C(jī)采油，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析其流變性和黏溫特性可知：對(duì)于相同的含水體系，老化油乳化程度高，黏度大，流動(dòng)性能差。

2.3 固相雜質(zhì)對(duì)老化油破乳脫水的影響

通常原油乳狀液中的雜質(zhì)并不是以1種固體顆粒形式單獨(dú)存在，而是1個(gè)聚集體。這一聚集體帶有電性，加之原油中一些表面活性物質(zhì)的存在，不同粒徑的機(jī)械雜質(zhì)會(huì)被油相潤(rùn)濕并吸附于油相中，主要存在于油水兩相界面上，增厚油水界面膜，提高乳化穩(wěn)定性。

在相同的脫水條件下，隨著固相機(jī)械雜質(zhì)含量的增多，破乳脫水效果明顯減弱，脫水率大幅降低。當(dāng)老化油中固相顆粒含量達(dá)到0.8%左右時(shí)，發(fā)現(xiàn)脫水器皿油水界面處有明顯的絮狀乳化中間層形成。

2.4 老化時(shí)間對(duì)原油采出液破乳脫水的影響

由上述分析可知，在曝氧條件下，原油的化學(xué)組成會(huì)發(fā)生一定的變化，極性組分含量有所上升。因此，開展了相同條件下的脫水效果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，研究老化時(shí)間對(duì)原油乳狀液穩(wěn)定性的影響。

實(shí)驗(yàn)表明，乳化穩(wěn)定性因曝氧老化時(shí)間的不同而不同，曝氧老化越充分、時(shí)間越長(zhǎng)，采出液的乳化程度越高、脫水難度越大、脫水率越低。這說(shuō)明在曝氧老化過(guò)程中，乳化劑分子與油水兩相中的某些組分可能反應(yīng)形成新的表面活性化合物，使界面膜的厚度和強(qiáng)度進(jìn)一步增大。

通過(guò)以上室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，從直觀現(xiàn)象和量化上揭示了老化油乳狀液的形成及穩(wěn)定機(jī)理，并認(rèn)識(shí)了影響其穩(wěn)定性的各主要因素，為改善頭臺(tái)油田老化油的回收處理工藝提供了實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。

3 頭臺(tái)油田老化油回收處理工藝的應(yīng)用

3.1 頭臺(tái)油田老化油回收處理工藝現(xiàn)狀

頭臺(tái)油田成立于1993年，位于黑龍江大慶市內(nèi)。近年來(lái)，頭臺(tái)油田每年產(chǎn)生老化油都超過(guò)1000t，2009年達(dá)到2000t以上。為減少老化油的危害，頭臺(tái)油田自2008年將化學(xué)脫水器改造為電化學(xué)脫水器后，目前已經(jīng)擁有1套獨(dú)立的老化油處理工藝流程。其基本處理工藝為：將5000m3事故罐中老化油抽入脫水爐中進(jìn)行加熱，然后進(jìn)入電化學(xué)脫水器進(jìn)行油水分離，按照分離后含水率的不同，可選擇直接進(jìn)入原油儲(chǔ)罐或摻混入正常原油脫水流程進(jìn)行二次脫水。該流程在試運(yùn)行中沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，主要是因?yàn)樵托再|(zhì)復(fù)雜，所用藥劑無(wú)法在有限的時(shí)間內(nèi)將乳化層完全分解，而且老化油的儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)，輕組分損失較多，固體雜質(zhì)含量較多，摻混入正常流程后嚴(yán)重影響脫水電場(chǎng)的運(yùn)行。

3.2 頭臺(tái)油田老化油回收處理工藝改善措施

由上述實(shí)驗(yàn)可知，老化油中的重組分雜質(zhì)與不同粒徑的機(jī)械雜質(zhì)等固相含量較高，且曝氧時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致老化油的乳化穩(wěn)定性增強(qiáng)，因此，積存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的老化油若采用直接進(jìn)入油系統(tǒng)的常規(guī)處理技術(shù)，即便進(jìn)行處理參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制，也將造成電場(chǎng)作用力不夠，破乳脫水不達(dá)標(biāo)。頭臺(tái)油田為取得高效的老化油處理效果，在礦場(chǎng)試驗(yàn)中，先后采取了以下幾種老化油回收處理工藝改善措施。

（1）改變收油方式。由于浮動(dòng)連續(xù)收油工藝對(duì)來(lái)水的含油、固體懸浮物、硫化物的去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原有的收油槽式固定收油工藝，并且回收的污油含水率較低，只有少量的污水返回脫水系統(tǒng)，降低了脫水系統(tǒng)的處理負(fù)荷。連續(xù)浮動(dòng)收油工藝運(yùn)行以后，沉降罐內(nèi)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)收油，罐內(nèi)沒(méi)有形成老化油層，能夠提高污水系統(tǒng)含油污水的處理效果。因此，頭臺(tái)油田在2000m3污水沉降罐中安裝了浮動(dòng)式收油裝置。該裝置的運(yùn)行為下一級(jí)污水處理減輕了負(fù)擔(dān)，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行取得了較好的效果。

（2）調(diào)整電脫水器的工作壓力。一般來(lái)講，適當(dāng)提高電脫水器的工作壓力可以減少原油中輕質(zhì)餾分的汽化，并增加對(duì)蠟質(zhì)等重組分的溶解能力，從而起到降黏，加速水滴結(jié)合、聚并、沉降的作用。為此，在回收老化油過(guò)程中，頭臺(tái)油田將電脫水器的壓力由回收前的0.15MPa左右提高到了0.25MPa。

（3）適當(dāng)提高脫水溫度。溫度升高，在黏度降低的同時(shí)，油水界面上附著的各類乳化劑溶解度增大，界面膜的強(qiáng)度自然消弱，分散相的碰撞結(jié)合幾率增加，有利于脫水。但溫度過(guò)高，也會(huì)使原油中的輕質(zhì)餾分發(fā)生汽化，汽化物上升會(huì)阻礙水滴的沉降。因此，頭臺(tái)油田在回收老化油礦場(chǎng)試驗(yàn)期間，將脫水加熱爐的出口溫度由45℃提高到60℃。

（4）加大破乳劑藥量。由于破乳劑的親水能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于天然乳化劑（瀝青、膠質(zhì)及石蠟等），破乳劑的加入有利于水顆粒的合并，靠油水密度差將水沉降下來(lái)，有效地減少了老化油的曝氧時(shí)間。但是破乳劑用量過(guò)大，會(huì)造成脫水器進(jìn)料含水低，不利于建立底水，易使脫水器電場(chǎng)不能發(fā)揮作用，因此，調(diào)整來(lái)液加藥量使電脫水器進(jìn)口含水率控制在15%左右。在老化油回收試驗(yàn)期間，破乳劑加量由正常生產(chǎn)工況時(shí)的180kg/d提高到了320kg/d。

（5）合理控制收油量。老化油回收3～4h后開始進(jìn)入脫水系統(tǒng)，收油量不宜過(guò)大，否則會(huì)造成脫水器運(yùn)行不穩(wěn)定，甚至“垮電場(chǎng)”。在控制收油量時(shí)，對(duì)于回收周期過(guò)長(zhǎng)的老化油，每天收油1～2h，收油量控制在35～60m3，同時(shí)加強(qiáng)油中含水及水中含油的化驗(yàn)監(jiān)測(cè)，若脫水效果達(dá)標(biāo)，隔天繼續(xù)收油，否則暫停收油，采取其他技術(shù)措施。

4 結(jié)論

（1）由于老化油成分復(fù)雜且穩(wěn)定，因此對(duì)老化油的處理應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行。與機(jī)采油相比，提撈油、落地油中含有較多的導(dǎo)電性較強(qiáng)的黏土和FeS等機(jī)械雜質(zhì)，且由于長(zhǎng)時(shí)間積存而滋生了大量硫化物及硫酸鹽還原菌，給“兩段式”凈化處理工藝中電脫水器的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了隱患。

（2）影響老化油乳化穩(wěn)定性的主要因素是較多的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重組分及固體雜質(zhì)含量和長(zhǎng)時(shí)間的曝氧老化。同時(shí)，各種雜質(zhì)易富集于油水界面上，使界面膜的強(qiáng)度增大，形成穩(wěn)定性很高的原油乳狀液。

（3）對(duì)頭臺(tái)油田老化油處理工藝采取以下改善措施：在污水沉降罐內(nèi)安裝浮動(dòng)式收油裝置、將脫水器工作壓力提高到0.25MPa、將脫水溫度提高到60℃、使破乳劑加藥量控制在230kg/d以及合理控制收油量。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得了較好的應(yīng)用效果。