油田联合站老化油成因与脱水方法研究

张立生

摘要：本文围绕油田联合站老化油成因与应用的脱水方法展开讨论，油田联合站在运行过程中，脱水系统会处理原油中蕴含的水体，但是原油内存在较多的腐蚀物质，长期侵蚀脱水系统，不仅降低脱水系统的脱水能力，还会导致原油内出现较多的老化油。针对脱水系统脱水能力不断降低的问题，油田联合站积极查找原因，根据原因采用不同的脱水方法，从而提高脱水效率。

关键词：油田联合站;老化原油;脱水

以油田联合站为例，该油田联合站脱水系统运行过程中，在每段脱水环节使用不同的方法，在一段脱水过程中，采用游离水沉降方法，在二段脫水过程中，采用电化学脱水方法。但是在原有进入到脱水系统后，系统使用的脱水设备经常出现跳闸情况，导致脱水设备未能有效脱离原油中的水，并且原油会不断的沉积在脱水设备上，受到原油内腐蚀物质的侵蚀，脱水设备不断老化，一方面使原油内含水量不断增，另一方面会增加企业脱水设备维修的成本。

1.现状、问题及原因分析

1.1 现状

该油田联合站已经运行超过25年，每天可以处理原油量为0.5×104m3，处理污水量为0.32×104m3，根据日处理原油量以及污水量，该油田联合站负荷率超过60%。在社会和经济发展过程中，生态环境不断遭到破坏，自2001年开始，该油田联合站污水处理系统承载繁重的处理任务，并且使用不同的处理方法，但是仍无法使处理后的污水达到排放标准，污水处理出现的问题，主要由两方面原因引起的：首先，在污水中，水、悬浮固体以及液油相互混合，难以轻松的处理;其次，联合站污水处理系统较为封闭，处理设备内聚积大量的黑色硫化物固体颗粒，无法快速清理。

污水处理系统内含有较多的硫化物，硫化物是影响污水处理的主要物质，与原油、水混合后，不利于系统快速分离，导致污油长期堆积在处理设备内。在联合站内硫含量不断增加，会与处理设备中的铁元素相互反应，形成硫化亚铁后会长期滞留在污水内。在油和水的混合液体内，硫化亚铁会破坏电解过程，使污油很难完成破乳反应。由于电解反应遭到破坏，每次在处理污油过程中，工作人员需要将处理系统内的污油全部排放，同时重新启动电场，才能继续进行污油处理。排放掉的污油会存储在2#污水沉降罐内，在沉降罐内逐渐形成老化油，老化油油层不断堆积，需要工作人员操作设备进行收油，在收油过程中原油会进入到电场内，此时电场的运行会受到影响，不利于正常的进行脱水，从而重复上述操作，在循环操作过程中，污油内的硫化亚铁含量不断增加，直至污水超过脱水标准。

1.2油田联合站老化原油的特点

油田联合站老化原油的特点分为两个方面：一，在设备内杂质含量较多，主要是设备开采原油产生的。设备开采原油未能及时清理存在的杂质，杂质堆积在设备内，逐渐形成杂质体系，存在的杂质会严重影响脱水效率，并且无法有效的将杂质排出设备;二，油田联合站内的老化原油，具有较强的导电性。通过老化原油与原油导电性进行对比，原油的导电性低于老化原油。

2 油田联合站老化原油的成因分析

油田联合站内的老化原油，含有较多的杂质，如沥青、胶质材料等，并且上述杂质含量较高，老化原油内含有的杂质，通常在累积过程中，会不断提高活性，多数人认为老化原油形成的原因与杂质的活性有关。在原油处理过程中，原油内的含有的原菌具有腐蚀能力，在接触到设备中铁元素后，会生成FeS物质。FeS物质未能及时的清除，长期堆积在油田联合站内，从而使原油变成老化原油。在原油内含有的沥青、胶质材料等未能及时的清理，堆积在原油内，上述物质具有较强的聚集性，使原油不断形成老化原油。在油田联合站内上述物质长期聚集，会形成较为稳定的乳状物质，最终形成老化原油。

在油田联合站内，FeS物质促进原油形成老化原油的同时，还会受到SRB物质的影响。FeS物质作为一种胶体，在胶体内含有较多的SRB物质，在分离FeS物质过程中，该物质的胶体状态以及稳定性，与SRB有直接的关系。SRB会长期粘附在开采设备中，并且在一定条件下，SRB物质不断增多，不断腐蚀开采设备。

在油田联合站内对FeS物质进行分离试验过程中，提取老化原油内的FeS物质，将FeS物质放置在试验容器内，将容器温度上升至80℃，并且向容器内加入水和原油，持续对容器进行震荡处理。在持续震荡7个小时后，对容器内的混合物进行分析。实验人员发现，在容器震荡两个小时后，FeS物质会分离出混合物，但是FeS物质会形成一层过渡层，过渡层内的FeS物质，会使原油转化为老化原油。

3 脱水方法分析

原油转化为老化原油的过程较为复杂，主要是原油内含有大量的杂质，不同的杂质性质、反应速度等都有明显的差异。在脱水操作过程中，若采用传统的破乳脱水方法，无法获得良好的脱水效果，并且在脱水过程中，需要使用不同类型的破乳剂，同时在使用破乳剂过程中，会破坏油水界面膜，导致原油回收效果不理想。油田联合站采用强电解方法，配合使用破乳剂，或者使用特殊破乳剂，即便有效转换硫化铁离子，但是仍会影响到原油的质量。

3.1 化学破乳脱水方法

使用化学破乳脱水法进行脱水，在原油内放置乳液微粒，利用乳液微粒的性质在原油内形成双电层，通过压缩双电层表面的电荷，电荷由原来的排斥性状态转变为聚集性状态。此外使用乳化剂界面膜破裂方法，在短时间内释放和聚集微粒。化学破乳脱水方法在应用过程中，应根据老化原油的实际情况，选用合适的破乳剂，借助破乳剂将原油内的非离子和阳离子进行结合，可以有效处理老化原油。此外在脱水过程中，使用2.0%的药剂量，并将破乳温度设置在65℃，将该温度保持在12小时，在长期静置后测量原油内的含水量。在选择合适的乳化剂的同时，还应合理设定乳化剂的投放量、最佳沉降时间等，将老化原油内的含水量控制在5%以下。

3.2 氧化破乳脱水技术

采用氧化破乳脱水技术，一方面根据生产需求，使用氧化破乳脱水技术可以提高脱水效果，另一方面满足破乳脱水技术标准。进入到生产环节，使用氧化破乳脱水技术，将硫化铁颗粒作为氧化剂，利用氧化剂在油水界面形成界面膜，此时界面膜上会凝结许多水滴。选用合适的氧化剂，可以根据破乳效果，在脱水过程中选用合适的时间放入破乳剂，并且设置放入量、反应温度等，最终可以控制沉降时间，从而获得良好的脱水效果。以使用硝酸-硝酸钾作为氧化剂为例，需要进行试验掌握硝酸-硝酸钾的性质等各项指标，在投放到原油时，一般将掺入量设定为3%，反应温度设定在65℃，将反应混合物静置48小时。

4.污油热化学脱水工艺的选择

4.1 污水处理工艺流程设计方案

在污水沉降系统运行过程中，为保证原油电脱水系统正常的运行，提高污水沉降系统原油的回收效率，根据污油脱水效果以及影响因素，油田联合站设计污水处理工艺流程方案，在方案内确定污油热化学脱水方法、脱水流程等。在油田联合站内污水系统正常运行时，会与污水处理工艺流程分别运行，使原油经过热化学脱水处理，污油可以与净化混合油相互融合，并放置在净化油缓冲罐内。

4.2 联合站试验工艺流程

在电脱水器运行过程中，通过试验工艺流程，既能快速处理回收原油内含有的硫化亚铁颗粒，还能保证电脱水器稳定运行，在电脱水器内产生稳定的电场，利用电场持续加入污油后，可以使用热化学沉降脱水工艺进行脱水生产。该油田联合站配置1座原油热化学脱水装置，该装置规格为4×12.028m，可以一次性处理3000m3的污水，在该原油热化脱水装置内，因常年脱水聚集大量的老化原油，已经作为污油污水回收装置。在净化油缓冲罐内输出污油和污水后，在3000m?污水沉降罐内进行去污脱水处理。在3000m?污水沉降罐的外部，使用DN50作为收油口管线，管线长度为250米，同时在收油出口安装阀门，与管线相连后，可避免油污水回流至罐体。在该装置运行过程中，需要将污油污水回收泵扬程不断提高，一般应超过油泵房手油泵的扬程，并将油泵房手油泵安装在旁通位置。在装置回收污油污水过程中，应关闭污水沉降罐收油出口，在污水回收点回收污油和污水过程中，应将老化油脱水装置直接连接到外输泵上。提高老化油以及污油的脱水效率，并且获得良好的脱水效果，应使脱水装置保持在持续运行状态，通常情况下持续运行时间为24小时。

4.3 联合站污油热化学脱水工艺参数的确定

联合站污油热化学脱水工艺参数，是由污油脱水效果直接决定的。根据污油脱水效果，需要经过一系列的研究和试验，通过对比技术的应用效果和经济价值，最终确定联合站污油热化学脱水工艺参数。在参数确定过程中，可以提高试验温度，扩大油水密度差，有效降低原油粘度，从而缩短污油的沉降时间。通过比对发现，污油在90℃时，油水密度差较大，污油在该温度下可以快速进行原油脱水。但是持续提高温度，不仅会增加热量损失，使热炉承受较高的负荷，还会增加设备，提高运行成本。在试验中将温度控制在70-80℃时，可以获得良好的脱水效果。在对比不同脱水剂加入量产生的脱水效果时，在温度为70-80℃范围内，加入脱水剂的量控制在每升30-70mg范围内。按照上述操作流程，污油在处理后，混合油内的含水量控制在0.5%-1.5%范围内，每升混合油内含水量小于3000mg。

5.注意事项

注意事项一般体现在两个方面：首先，使用传统的破乳剂在脱水过程中，在老化原油内含有较多的化学物质，化学物质的稳定性和凝固性较强，需要在投放破乳剂的同时，还应加入电解质，使电解质与破乳剂相互混合后，可以快速进行老化原油脱水。但是在脱水过程中，选用合适的破乳剂可以获得良好的效果，通常需要经过试验，根据试验结果选用破乳剂;其次，在使用氧化剂进行脱水时，选用合理的氧化剂，需要通过试验掌握氧化剂的性能，既要保证脱水過程不会产生污染物质，还要提高脱水效率。此外油田联合站应综合考虑两种方法的使用效果，根据实际情况进行优化。

结束语：

综上所述，在油田联合站内原油脱水过程中，需要考虑不同的影响因素，尤其是重点分析老化油影响脱水效果的因素。在油田联合站使用不同脱水方法过程中，应通过试验掌握脱水剂的性能，根据脱水设备使用情况，选用合理的脱水方法，包括破乳剂法和氧化剂法，一方面提高脱水效果，另一方面降低原油的浪费情况，并且使脱水过程更加绿色环保，从而获得良好的经济效益。

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