老化原油脱水技术

老化油脱水技术1、前言老化油是，亦称老化原油，指原油生产、处理过程中，在药剂、机械杂质、胶质沥青质、细菌、空气、循环剪切等因素的作用下形成的，其乳化状态日趋稳定的，采用常规药剂和处理方法无法处理的，对原油脱水系统有较大影响的原油乳状液。老化油的产生受诸多因素的影响，可归纳为以下几个方面：（1）三次采油形成的乳化液颗粒；（2）钻井、作业及原油输送过程中形成的乳化液；（3）污水处理回收的污油；（4）回收的落地油；（5）细菌作用下产生的含油悬浮物。上述各种途径产生的老化油大都集中在沉降罐、污油池、污水站内，以油-水中间过渡层等形式存在，并且在站内不定期地循环，给联合站的运行管理带来了很大的困难，具体影响如下：首先，大量的老化油在站内循环，占用了沉降罐、电脱水器等脱水设备的有效容积，降低了原油脱水设备的利用率；其次，增大了原油沉降脱水的难度；影响了原油电脱水器的安全运行及其脱水效果。老化油使电脱水器的脱水效果急剧下降，甚至出现电场不稳定和倒电场的现象，使电脱水器无法运行，为了保证外输原油的含水指标，不得不把净化油罐底部达不到外输标准的含水原油排到污油池，或者回掺到一次罐，使油品性质进一步恶化，形成恶性循环；最后，增大原油脱水成本。由于回掺老化油使脱水难度增大，导致热化学沉降后的原油含水上升、脱水温度和加药量都迅速增大。以胜利油田某联合站为例，该站老化油主要由以下三部分组成：净化油罐底部不合格的回掺原油、污水系统回收的污油以及二次沉降罐的放水，并且以前两部分为主，仅前两项的循环液量达到了4100t/d。由于老化油对系统原油有污染作用，使得站内油品性质变差，电脱水器建立不起稳定的电场，净化油罐被迫作为沉降罐使用。不仅使得外输原油含水升高，而且造成站内原油脱水温度升高，破乳剂用量逐年上升。2、老化油的特性、根据实验和相关资料可以总结老化油形成的原因有如下几个方面：1）细菌的影响。在油田生产中，如果不进行杀菌或杀菌措施不当时，细菌(腐生菌TGB和硫酸盐还原菌SRB)就会在生产系统中滋生。细菌呈絮状或团状，吸附有乳化颗粒、机械杂质等细小物质，进入脱水和污水处理系统后，与其它絮状物一起浮于油水层之间，而且随着时间的延续而增多。2）三次采油的影响。随着三次采油技术在大庆油田的试验和推广，聚合物、碱、表面活性剂等驱油剂的影响也较严重。在聚合物驱采出液中，含聚合物浓度越高，中间过渡层越顽固，稳定性越好，厚度也越厚，而且延长沉降时间也很难减薄或消失。测试表明，在含聚合物浓度较高时，中间过渡层约占液相总体积的6％～15％。3）老化油的影响。污水站的回收污油和落地原油等老化油，在系统中停留时间较长，轻组份过于挥发，油水乳化较严重，乳化颗粒已老化，不易破乳，极易形成稳定的乳状液，在油水处理系统中循环。4）破乳剂的影响。在破乳剂选择和使用不当时，不仅不能起到破乳作用，反而会成为油水乳化剂，在原油中形成较为顽固的乳化颗粒，随着时间的增加，逐渐增多，从而形成中间过渡层。5）污泥等机械杂质的影响。原油中的污泥等机械杂质带有负电性，吸附在油水界面膜上，可使乳化颗粒带电，导致常用的非离子型破乳剂对其作用不大，使乳化膜不易破裂，阻碍了水滴的聚结沉降。6）其它化学药剂的影响。在油田开发生产中，经常使用各种化学药剂，除驱油剂、破乳剂外，还有防蜡剂、防垢剂、缓蚀剂、消泡剂、乳化降粘剂、絮凝剂等，药剂之间的配伍性不好或与原油之间的配伍性不好时，极易形成油水中间过渡层。在这些形成原因中，以前三种的影响为主。其中老化油的影响最为常见，它能使油水中间过渡层的增长在原油脱水站与含油污水处理站之间形成恶性循环。在油田为了提高原油采收率，大面积推广应用三次采油技术以后，聚合物的影响对中间过渡层形成的影响也较严重。2.1.2老化油的微观特性老化油微观形态极为复杂，与系统原油相比，老化油大部分图像不规则极为复杂，实验的吻合性不好，并非油水两相的乳状液形态，仅有少量乳化油珠，而且油珠膜厚且形状不规则，油水乳化严重，乳化颗粒界面膜较厚，颗粒粒径较小，颗粒聚结后很少发生聚并情况，这可能是油中杂质含量高造成的。从实验看，混合原油形成的油包水乳状液较为规整，还可以观察到复合乳状液，从液珠粒径分析，含水量高。但是存在较多的小液珠附着在油水界面膜，从图象中可以观察到，小液珠嵌进大液珠内形成复合乳状液，液珠发生了聚结，界面膜变形，而膜没有破坏，表明老化油对系统原油的破乳脱水有很大污染作用。尤其是当静置15天以后从显微图片可以观察到，乳液变得致密细小，有大量的细小粒子，且在大粒子界面膜周围聚集了大量的细小微粒，大液珠表面嵌入许多微粒。这种原油在宏观表现出现脱水时间延长，破乳剂用药量增大，脱水温度升高，更难于处理。老化油对脱水系统的影响主要表现在系统原油的污染上。3、老化油处理工艺从老化油的产生过程来看，老化油的形成不可避免，控制而不是消灭老化油是老化油预防与处理的基础，在实际运行过程中，坚持预防为主、单独处理为辅的思路，通过化学、工艺、设备三管齐下的方法综合防治老化油。3.1老化油的预处理工艺老化油的减量化工艺就是针对老化油的形成过程，从源头上控制、减少老化油的形成，特别是严格控制诸如注水站来油等严重影响系统运行的老化油，降低老化油对原油处理系统的影响。老化油的减量化主要从联合站工艺调整、破乳剂、污水处理药剂等方面进行综合分析、调整、优化，将联合站作为一个整体系统，打破老化油的恶性循环。①优化联合站工艺流程针对联合站运行存在的问题，分析联合站老化油形成的原因和对联合站运行的影响，优化联合站工艺流程，对影响联合站运行严重的部分原油进行单独处理等，打破老化油在联合站的恶性循环，提高联合站运行的稳定性。②优选破乳剂、净水剂等，降低污水含油量老化油的形成与破乳剂、净水剂等的使用具有明显的相关性，通过对联合站原油物性的研究，筛选或开发出使用的化学药剂，优化加入方式，减少污水站、注水站的污油量，从根本上降低老化油的数量，实现老化油的减量化。3.1.2老化油的预防（1）对老化油进行减量化处理，控制老化油的数量；（2）对化学药剂的配伍性进行监测，减少药剂型老化油的形成；（3）处理落地油等回收型老化油时，需根据室内试验确定最高处理比例；（4）密切监测沉降罐内部油水过渡层厚度；（5）对站内运行状态及时诊断，早发现早治理。3.2老化油处理工艺对老化油的认识是一个渐进的过程，随落地原油回收、注聚驱油等三采技术的推广应用，采用电化学脱水工艺的联合站经常发生电脱水器无法送电的现象，同时联合站在运行管理过程中往往出现阵发性的高含水现象，人们开始逐步关注老化油问题。从上世纪90年代中后期开始，开始关注原油化学脱水过程中溢流罐内形成的中间层乳状液和污水站回收原油（污油）的特性，并对其组成和形态结构、乳化特性及对原油破乳脱水的影响进行了研究，提出了中间层和污油影响原油脱水的概念，出现了老化油概念的萌芽，提出但是停留在筛选、开发破乳剂进行处理，没有形成配套的技术、设备和相关工艺。2008年，我们对老化油的来源、稳定性、对原油脱水影响等问题的基础上，对老化油处理工艺进行了系统的研究，提出了从控制源头、单独处理、开发设备的思路，开展了老化油处理技术及装置的研制，形成了具有自主知识产权的老化油处理技术及装置，通过对污油池、酸化油等不同性质的老化油处理的现场实验及现场应用，解决了老化原油站内恶性循环，影响正常的生产的难题，并降低了原油脱水处理成本，其整体技术达到国际先进水平，部分技术达到了国际领先水平。3.2.1国内外处理工艺（1）国外技术现状为了保障集输系统的正常稳定运行，俄罗斯推荐在集输系统中配套建设固定的老化油过渡层排放、收集和处理装置。俄罗斯达尔汉、苏尔旦罗－扎格利亚金、包特戈、别列佐夫、南苏尔旦古罗沃、红十月等油田的油气分离、脱水设备中都应用了老化油排放装置，从而大大提高了设备的稳定性和处理能力，工艺设备的效率和产品原油质量达到了较高的水平。俄罗斯主要采用加热与离心分离技术处理老化油，老化油排出后，进入收集装置，由泵送入换热器加热，然后通过两相离心分离机实现泥渣与液相的分离，分理出的泥渣排往泥渣池，液相进入三相碟片式离心机，从分离机中分理出的老化油进入加热分离器，再次进行热化学沉降分离，水送往污水处理系统，泥渣排往泥渣池。针对老化油问题，美国等西方国家一般不在站内建固定的老化油收集、处理系统，而是采用移动式车载老化油处理设备定期对老化油进行收集和处理。所采用的技术是先利用微波对老化油进行加热、破乳，然后利用离心机处理或送入沉降罐。（2）国内油田老化油处理技术目前，国外老化油的排放、收集、处理系统都比较复杂、而且投资较高，国内尚未引进关键的处理设备。江汉油田分公司勘探开发研究院，根据污油处理室内实验的结果,结合现场实际情况，设计了污油现场处理试验方案。污油处理工艺流程如下油田污油主要分两次处理，一次处理时只加入污油处理剂,二次处理时须加入清水、污油处理剂和沉降剂，两次处理后仍不合格的少量污油则作为污泥排出，经调制后再用于注水井的污泥调剖。污油处理工艺流程见图2，有污油处理罐两座，污泥池一座(低位)，离心泵、螺杆泵和加热炉各一台。3.2.2老化油处理工艺探讨国内外老化油处理工艺的基本思路就是控制老化油的总量，使老化油对系统影响不大，根据这一基本思路，提出了三种处理工艺：（1）回掺工艺当老化油数量在3%以下，对系统影响不大时，可以采用现有的工艺进行回掺处理，但是需要密切监测联合站的运行参数，防止老化油的数量增加，影响联合站的稳定运行。（2）集中间歇式处理当老化油数量影响较大，如在5~15%时，可以采用车载使老化油处理装置进行集中间歇性处理，消除老化油的影响。（3）连续处理当老化油数量很多，对联合站的运行产生了很大的影响时，需要建设固定式老化油处理系统，对联合站老化油进行连续处理。研制老化油深度脱水处理设备，在不改变现有脱水工艺的条件下，将老化油集中在专用沉降罐内，然后单独处理，是一种投资少、效果好、见效快的处理途径。4、老化油处理装置针对联合站内老化油的形成原因，从2001年开始，我公司对老化油处理技术及设备进行了技术攻关，提出了对老化油单独处理，切断联合站老化油恶性循环的源，从老化油处理技术入手，研制成功了老化油单独处理设备，形成了老化油处理配套技术。