任廣欣 李 堆 孫 彪 侯建平 李士通 張 鵬

(中國石油化工股份有限公司 西北油田分公司采油二廠,新疆 巴音郭楞蒙古自治州 841600)

某油田主力油藏為奧陶系碳酸鹽型稠油油藏,其超過75%的開發(fā)井需要經(jīng)酸化處理后才能投產(chǎn)[1]。經(jīng)過油井酸化儲層改造后,初期的返排液易與泥漿、酸化壓裂液及其處理劑等殘留混合,形成乳化嚴(yán)重、不易處理的乳化原油,即所謂的酸化油。酸化油因破乳難度大,無法直接進(jìn)入聯(lián)合站稠油系統(tǒng)。前期對其采用熱化學(xué)沉降工藝單獨(dú)處理,但因其組成復(fù)雜,乳化因素眾多,導(dǎo)致處理效果不理想,難以達(dá)到外銷合格標(biāo)準(zhǔn),只能通過摻混進(jìn)入摻稀混配系統(tǒng)。因“增儲上產(chǎn)”的需要,油井開發(fā)力度大幅增加,酸化油產(chǎn)量已超過摻稀系統(tǒng)消化能力,嚴(yán)重影響稠油系統(tǒng)正常運(yùn)行。作者通過分析本油田酸化油破乳影響因素,研究應(yīng)用于酸化油的破乳脫水工藝,實(shí)現(xiàn)酸化油資源化利用,提升該油田地面集輸系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性,對于解決油田后期增產(chǎn)上產(chǎn)的瓶頸性問題具有積極的意義。

1 酸化油破乳脫水影響因素

油井在經(jīng)過壓裂酸化作業(yè)后會(huì)排出一部分酸化液,酸化液會(huì)與地層中的脂肪酸鹽、原油中的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、石蠟等表面活性物質(zhì)和水濕性的顆粒相混合,使原油中的水微粒表面形成穩(wěn)定的界面膜,產(chǎn)生W/O型乳狀液[2]。除此之外,新井開采過程中可能存在泥漿漏失的情況,漏失的泥漿、地層中的泥沙、黏土、硅石等細(xì)小固體顆粒也會(huì)增強(qiáng)油水界面膜的穩(wěn)定性,加大油水分離難度[3,4]。這些含酸化殘酸與固體微粒的酸化油,組分復(fù)雜,乳化影響因素眾多,需探索分析破乳脫水的主要影響因素,為后續(xù)脫水工藝方法比選提供支撐。

1.1 pH影響

酸化液在進(jìn)入乳狀液體系中時(shí)會(huì)改變?nèi)闋钜核嗟膒H,從而影響油水界面膜的強(qiáng)度,進(jìn)而影響酸化油的破乳脫水。李恩清等[5]對勝利油田海上酸化油研究表明,pH值對油水界面膜的強(qiáng)度、遷移速度起到了至關(guān)重要的作用。如圖1所示,當(dāng)乳狀液中的水相處于酸性或堿性狀態(tài)時(shí),脫水率較低;當(dāng)pH值在6～8時(shí),脫水效果最佳。說明原油乳狀液油水界面的穩(wěn)定性與天然乳化劑的酸堿性官能團(tuán)有關(guān),無論過酸還是過堿都會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的官能團(tuán)活性增加,從而影響原油破乳脫水效率。陳武等[6]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)pH值低于5時(shí),原油破乳脫水速度顯著降低,無清晰油水界面,底部水層顏色發(fā)黃,但隨pH值升高,脫水效果好轉(zhuǎn),分析其原因?yàn)槿闋钜褐械臍潆x子會(huì)激活原油中的環(huán)烷酸[7],而環(huán)烷酸作為乳化劑會(huì)導(dǎo)致界面膜強(qiáng)度增加,影響破乳效果。

圖1 pH值對原油脫水的影響[5]Fig. 1 Effect of pH on dehydration of crude oil

1.2 酸化淤渣影響

1.2.1 酸化淤渣的產(chǎn)生來源

酸化殘液進(jìn)入原油體系后會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)生成酸化淤渣。李建強(qiáng)[8]認(rèn)為酸化淤渣是因?yàn)樵椭心z體分散系的動(dòng)力穩(wěn)定性、電力穩(wěn)定性、空間穩(wěn)定性被破壞后,原油中的膠質(zhì)與H+的酸化效應(yīng)導(dǎo)致相對分子質(zhì)量較小的膠質(zhì)聚結(jié)生成大分子顆粒,從而使油水界面膜的穩(wěn)定性大大增加。李恩清等[5]通過對某油田酸化原油的研究得出膠質(zhì)是酸化淤渣的主要前身物,其產(chǎn)生原因可能為膠質(zhì)和瀝青質(zhì)與含F(xiàn)e3+的鹽酸發(fā)生吸附和積聚現(xiàn)象。對于酸化淤渣的防治,田宮偉等[9]研制的DS461防酸化淤渣劑在某油田應(yīng)用的防淤渣率達(dá)98%。

對本油田進(jìn)站原油進(jìn)行組分分析,其膠質(zhì)、瀝青質(zhì)占比分別是20.2%、21.21%。用5 g含F(xiàn)e3+的15%鹽酸在80 ℃的條件下與進(jìn)站原油反應(yīng)4 h,其生成的酸化淤渣量超過原油質(zhì)量的5%,說明本油田存在嚴(yán)重的酸化淤渣現(xiàn)象。再對原油中的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)和提取酸化淤渣進(jìn)行紅外光譜和核磁譜圖分析,得出本油田酸化淤渣的主要來源為膠質(zhì)。

1.2.2 酸化淤渣對原油破乳脫水影響性實(shí)驗(yàn)

為探明酸化淤渣對原油破乳脫水的影響,提取酸化淤渣干燥后碾磨成粉末狀,再分別按0%、1%、2%配入進(jìn)站原油中,通過測量原油脫水效率從而判斷酸化淤渣的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示,酸化淤渣加入后原油脫水速率顯著降低,較未添加酸化淤渣的平行樣,破乳脫水效率下降一半,且油水界面不清,出現(xiàn)掛壁現(xiàn)象,底層水顏色變?yōu)辄S黑色?？梢缘贸鼋Y(jié)論,酸化淤渣是酸化油難處理的影響因素之一。

圖2 酸化淤渣對原油脫水的影響Fig. 2 Effect of acidified sludge on dehydration of crude oil

1.3 酸化液化學(xué)影響

本油田酸化作業(yè)使用的藥劑種類繁多,組成復(fù)雜,主要可分為壓裂液和酸液兩大體系。其中壓裂液包括多種添加劑,如稠化劑、交聯(lián)劑、殺菌劑、破乳劑等;酸液體系主要包含鹽酸、氫氟酸、鐵離子穩(wěn)定劑、黏土穩(wěn)定劑等。除此之外,本油田原油硫化氫含量高,在管道輸送過程中管線腐蝕會(huì)有鐵離子的產(chǎn)生,并且鐵離子與鹽酸共存時(shí)會(huì)產(chǎn)生酸化淤渣,因此鐵離子的影響也必須作為考察因素。

李恩清等[5]通過破乳實(shí)驗(yàn)得到:(1)脫水效率隨鹽酸加入量的增加而減低,當(dāng)鹽酸含量達(dá)到6%時(shí),脫水異常困難,因此鹽酸是酸化油難處理的因素之一。(2)氫氟酸對酸化油破乳脫水未見明顯影響,氫氟酸不是酸化油難處理的因素之一。(3)通過添加三氯化鐵,酸化油脫水效率未見明顯變化,說明鐵離子不是酸化油難處理的影響因素。(4)油田助劑中助排劑、稠化劑、緩蝕劑會(huì)導(dǎo)致酸化油脫水困難,互溶劑有防止油水乳化的功能,對酸化油處理有利。

2 酸化油破乳脫水理論及方法

2.1 酸化油脫水理論基礎(chǔ)

水相在原油中的存在形式主要有游離態(tài)和乳化態(tài)兩種。游離態(tài)水相的脫出符合Stokes定律,而乳化態(tài)因油水界面上存在一層致密的界面膜,從而改變了原油與自由水之間的界面張力,乳狀液中的水相能自然穩(wěn)定地存在于油相之中,難以通過重力等因素自然分離。酸化油脫水的研究需要明確其破乳機(jī)理和油水分離沉降規(guī)律。

酸油乳化因素眾多,目前破乳機(jī)理的研究尚未形成統(tǒng)一意見,現(xiàn)主流理論包括以下幾種:頂替置換機(jī)理、絮凝-聚結(jié)機(jī)理、反離子機(jī)理、反相作用機(jī)理。

頂替置換機(jī)理認(rèn)為,乳狀液能夠穩(wěn)定存在是因?yàn)槠浣缑婺し€(wěn)定性較強(qiáng),通過破乳劑將天然乳化劑從油水界面膜中置換出來,從而降低界面膜的張力、彈性等穩(wěn)定性能,最終在外力的作用下使其破裂,從而分離出游離水[10]。

反相作用機(jī)理認(rèn)為,當(dāng)破乳劑加注至混合相后,原油乳狀液發(fā)生了相的轉(zhuǎn)變,在轉(zhuǎn)相瞬間,水滴會(huì)失去界面膜的保護(hù),從而脫離出來,并且破乳劑還會(huì)與乳化劑形成絡(luò)合物,從而降低乳化強(qiáng)度。

絮凝-聚結(jié)機(jī)理認(rèn)為,大相對分子質(zhì)量的破乳劑可以將乳狀液中的水滴微粒積聚,從而形成較大水滴,而較大水滴的界面膜更為薄弱,從而實(shí)現(xiàn)乳化態(tài)向游離態(tài)的轉(zhuǎn)變。

反離子機(jī)理認(rèn)為,油水界面膜上的乳化劑具有同種電性,若加入電性相反的破乳劑可以降低油水界面膜的電性,從而減少界面膜上乳化劑之間的范德華力,進(jìn)而減少界面膜的強(qiáng)度,達(dá)到破乳目的[11]。

酸化油破乳后乳化水變?yōu)橛坞x態(tài)水,其分離遵循Stokes定律,方程式為

式中:u為顆粒分離速度,m·s-1;g為分離加速度,m·s-2;ρw為水的密度,kg·m-3;ρo為顆粒密度,kg·m-3;dw為顆粒直徑,m;μ為原油的動(dòng)力黏度,Pa·s。

由上式可知,油水分離的速度與分離加速度、兩相密度差、微粒顆粒直徑的平方成正比,與原油的動(dòng)力黏度成反比,而原油的動(dòng)力黏度與溫度有關(guān),當(dāng)溫度升高,黏度降低,因此分離速度與溫度成正相關(guān)。

2.2 酸化油破乳脫水工藝

2.2.1 熱化學(xué)破乳+重力沉降分離

熱化學(xué)破乳是通過對原油提溫來增加破乳藥劑的活性,降低原油的黏度,從而提高破乳效果和油水分離速率。原油中的水相在破乳劑的作用下由乳化態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x態(tài),游離態(tài)的水在重力的作用下會(huì)下沉,最終將采出液分為上部油層和下部水層,達(dá)到油水分離的目的,如圖3所示。該方法應(yīng)用范圍廣泛,設(shè)備簡單、易操作,但對于高黏度、乳化性質(zhì)復(fù)雜、油水密度差較小的原油,其分離效果不佳,難以達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)[12]。

圖3 重力沉降原理示意圖Fig. 3 Schematic diagram of gravity settlement principle

2.2.2 熱化學(xué)破乳+離心分離脫水

對于酸化油一類的強(qiáng)乳化原油,常規(guī)處理方法難以適用。該方法在提溫藥劑破乳的基礎(chǔ)上將傳統(tǒng)工藝的重力沉降改為離心破乳分離。離心破乳利用油相和水相的密度差,人為添加一個(gè)離心力,由于水的密度比油大,因此水相產(chǎn)生擺脫乳化膜包裹狀態(tài)的趨勢,從而達(dá)到破乳的目的,并從油中分離出來。目前常用的離心工藝主要有臥螺和碟片兩種,臥螺離心機(jī)分離精細(xì)度較差,一般用于粗分離。

臥螺離心機(jī)結(jié)構(gòu)如圖4所示,通過轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生離心力,使液體進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓空腔,在離心力的作用下,比重較大的固相物料附著到轉(zhuǎn)鼓壁上,從離心機(jī)圓錐轉(zhuǎn)鼓的小端出渣口推出。而比重輕的液相(油、水)則從圓柱端的溢流口排出,如此連續(xù)不斷地工作,達(dá)到連續(xù)分離的目的[13]。

圖4 臥螺離心機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖[14]Fig. 4 Horizontal screw centrifuge structure diagram

碟片離心機(jī)結(jié)構(gòu)如圖5所示,轉(zhuǎn)鼓高速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生離心力,帶動(dòng)物料在旋轉(zhuǎn)過程中實(shí)現(xiàn)分散相油、水液滴與連續(xù)相水、油相的分離。水從重相出口流出,油從輕相出口流出,物料中的渣相從轉(zhuǎn)鼓渣相出口即排渣口離開設(shè)備,實(shí)現(xiàn)分離的目的[15]。

2.2.3 水洗除雜+熱化學(xué)破乳+高頻聚結(jié)破乳分離

水洗工藝常用于原油脫水,能夠有效脫除多種固體顆粒雜質(zhì)及多余藥劑,提高破乳效率。高頻聚結(jié)破乳是根據(jù)原油乳狀液的擊穿伏秒特性,通過調(diào)整高頻脈沖的頻率和占空比(脈沖時(shí)間),在擊穿形成前關(guān)閉脈沖輸出,這樣既可在電極間加較高的電場又可避免短路擊穿,建立起穩(wěn)定的聚結(jié)脫水電場。同時(shí)通過調(diào)整電極結(jié)構(gòu),使電極提供電場同時(shí)還具有表面聚結(jié)功能,電極的布置方式可縮短水滴的沉降距離,實(shí)現(xiàn)高效破乳的目的。高頻聚結(jié)電場作用下乳狀液破乳聚結(jié)如圖6所示。

圖6 高頻聚結(jié)破乳過程圖Fig. 6 Diagram of high frequency coalescence demulsification process

高頻聚結(jié)裝置結(jié)構(gòu)如圖7所示,油水混合液進(jìn)入機(jī)械表面聚結(jié)區(qū)后快速分層,形成的高含水原油以錯(cuò)流方式進(jìn)入機(jī)械聚結(jié)區(qū)快速聚結(jié),脫除大水珠。機(jī)械聚結(jié)區(qū)原油上浮進(jìn)入高頻電場聚結(jié)區(qū),在電場及表面聚結(jié)雙重作用下,可部分破乳并使小水滴快速振蕩碰撞聚結(jié)成大水滴,特殊的電極結(jié)構(gòu)及布置可使水滴匯于電極表面并順表面進(jìn)入水相。分出的污水進(jìn)入水處理區(qū),先上后下、先逆后順的填料結(jié)構(gòu)及流場方式可將水中浮油聚結(jié)并留在水層上部,快速凈化水質(zhì)。

圖7 高頻聚結(jié)分離器結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 7 Structure diagram of high frequency coalescence separator

3 實(shí)驗(yàn)開展及效果評價(jià)

根據(jù)酸化油破乳脫水影響因素,研制新型破乳藥劑,并對破乳脫水工藝在本油田某聯(lián)合站組織三次酸化油現(xiàn)場處理實(shí)驗(yàn),對各工藝現(xiàn)場適用性進(jìn)行了評價(jià),為后期規(guī)?；こ探ㄔO(shè)提供實(shí)驗(yàn)支撐。

3.1 室內(nèi)脫水實(shí)驗(yàn)

3.1.1 SD型藥劑室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

離心法酸化油處理選用SD型藥劑,該藥劑主要由多嵌段聚醚類及甜菜堿類水溶性表面活性劑復(fù)合而成,為兩性離子類藥劑,具有抗強(qiáng)酸堿能力強(qiáng)、使用環(huán)境寬泛的特點(diǎn)。

作用機(jī)理主要包括3個(gè)方面:一是可顯著降低酸化油油水界面張力,實(shí)現(xiàn)徹底破乳;二是可以加速水的聚集,實(shí)現(xiàn)快速、徹底破乳;三是易于聚集油、固界面,改善固渣界面親水親油特性,從而快速實(shí)現(xiàn)固渣上油的解吸附。

實(shí)驗(yàn)時(shí)采用自來水作為稀釋介質(zhì),處理藥劑加入量為3 000 mg·L-1,實(shí)驗(yàn)配比按照V自來水∶V酸化油=1∶4,實(shí)驗(yàn)溫度80 ℃,實(shí)驗(yàn)中先加入藥劑反應(yīng)1 h,然后使用離心機(jī)在2 200 r·min-1下離心分離5 min,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示,部分藥劑可將酸化油含水率降至0.4%以下。

表1 SD型藥劑評價(jià)表Tab. 1 SD drug evaluation form

3.1.2 SJY-SH系列藥劑室內(nèi)脫水實(shí)驗(yàn)

SJY-SH系列藥劑組成主要包括緩沖中和劑、高效破穩(wěn)劑、酸化淤渣溶解劑、多重乳化破乳劑。其中緩沖中和劑用以中和殘酸,調(diào)整pH;高效破穩(wěn)劑破壞酸化油穩(wěn)定體系,提高破乳效率;酸化淤渣溶解劑通過將酸化淤渣溶解降低界面膜的強(qiáng)度;多重乳化破乳劑依靠大分子雙親結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多重乳化液的快速破乳。

實(shí)驗(yàn)時(shí)使用本油田二聯(lián)外輸水作為水洗介質(zhì),SJT-SH型處理劑加入量為3 000 mg·L-1,實(shí)驗(yàn)溫度80 ℃,實(shí)驗(yàn)配比按照V外輸污水∶V酸化油=1∶1,其中酸化油含水24.9%,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。靜態(tài)沉降1 h 可將酸化油中的含水率降至1.16%～1.65%。

表2 SJY-SH效果評價(jià)Tab. 2 Effect evaluation of SJY-SH

3.2 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)

3.2.1 熱化學(xué)沉降實(shí)驗(yàn)及效果評價(jià)

熱化學(xué)沉降工藝為聯(lián)合站原有處理工藝(如圖8所示),其采用“兩級沉降水洗+熱化學(xué)脫水+凈化罐沉降”。卸油站所卸酸化油經(jīng)加熱、加藥后提溫至80 ℃ 后,進(jìn)入一次沉降罐沉降脫水,一次沉降罐溢流至二次沉降罐,在經(jīng)提升泵增壓、加熱爐提溫至90 ℃后,進(jìn)入凈化罐靜態(tài)沉降分離。從長期運(yùn)行結(jié)果來看,該工藝在進(jìn)站混合液含水30%的基礎(chǔ)上,經(jīng)過三級沉降脫水,脫水時(shí)間長達(dá)30 d,含水僅能降至7%,且無下降趨勢,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原油外銷標(biāo)準(zhǔn),因此該工藝無法適應(yīng)現(xiàn)有酸化油處理要求。

圖8 熱化學(xué)沉降工藝示意圖Fig. 8 Diagram of thermo-chemical settling process

3.2.2 熱化學(xué)+離心法酸油處理實(shí)驗(yàn)及效果評價(jià)

該工藝的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)共開展兩個(gè)批次,工藝流程如圖9所示,卸油站所卸酸化油經(jīng)加熱提溫至80 ℃,由增壓泵輸送至酸化油處理裝置,與相應(yīng)酸化油處理劑混合調(diào)制后,進(jìn)入調(diào)質(zhì)緩沖罐反應(yīng)、緩沖,再由供液泵輸送至預(yù)處理裝置進(jìn)行粗分離,后泵送至精分離裝置一級,分離出處理后油相,輸至現(xiàn)場指定位置。精分離一級分離裝置分離出的水相壓入后續(xù)精分離裝置,進(jìn)行水相深度分級脫固和污水凈化處理,分離出的渣相收集外運(yùn)。其中粗分離裝置選用臥螺離心分離機(jī),精分離裝置選用碟片離心分離機(jī)。現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)開展為期一個(gè)月的連續(xù)運(yùn)行測試,處理量218 m3·d-1,綜合含水率穩(wěn)定且<0.5%,滿足外銷要求(如圖10所示)。但在運(yùn)行過程中該工藝存在4個(gè)方面的問題:(1)運(yùn)行期間設(shè)備故障率相對較高,在裝置運(yùn)行的30 d內(nèi),單臺設(shè)備故障時(shí)間共計(jì)22 d。(2)實(shí)驗(yàn)期間機(jī)械分離油泥量較大,不符合環(huán)保發(fā)展的要求。(3)該工藝所需動(dòng)設(shè)備多且要求精密度高,需安排較多崗位人員現(xiàn)場跟蹤運(yùn)行狀態(tài)。(4)設(shè)備進(jìn)口物料品質(zhì)要求較高,實(shí)驗(yàn)初期,直接處理卸油站所卸酸化油,因其含水波動(dòng)較大,無法達(dá)到連續(xù)外銷要求,后采用兩罐互倒,靜態(tài)供應(yīng)的供油模式,含水量才逐漸趨于穩(wěn)定。

圖9 離心工藝流程示意圖Fig. 9 Centrifugal process flow diagram

3.2.3 熱化學(xué)+高頻聚結(jié)脫水酸油處理及效果評價(jià)

為驗(yàn)證該工藝對酸化油處理的實(shí)際效果,建立如圖11所示實(shí)驗(yàn)處理流程。站內(nèi)污水與酸化油卸油站輸送來的酸化油在加熱爐前混合,經(jīng)加熱爐加熱至80～90 ℃進(jìn)入酸化油混合水洗,進(jìn)入過程中加入處理劑,加入量為3 000 mg·L-1,經(jīng)沉降和高頻聚結(jié)后合格原油回原油罐,污水回污水系統(tǒng)。

圖11 高頻聚結(jié)工藝流程示意圖Fig. 11 Schematic diagram of high frequency coalescence process

實(shí)驗(yàn)開展48 h連續(xù)處理,實(shí)驗(yàn)過程平穩(wěn)無異常,實(shí)驗(yàn)中每2 h取樣化驗(yàn),并統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,如圖12所示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,該工藝能夠?qū)⒑?0%的酸化油處理至含水率1%以下,無油泥等附加廢物產(chǎn)生。運(yùn)行過程中該工藝存在3個(gè)方面的問題:(1)因?qū)嶒?yàn)裝置自動(dòng)化程度不足,無法檢驗(yàn)裝置長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)時(shí)間僅為48 h。(2)實(shí)驗(yàn)中為保證出口油品含水指標(biāo),將高頻電脫處理腔油水界面控制在最低位置,導(dǎo)致外排污水含油率較高。(3)出口油品含水率指標(biāo)不穩(wěn)定,波動(dòng)較為頻繁且難以降至0.4%以下。

圖12 高頻聚結(jié)工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig. 12 Experimental results of high frequency coalescence technology

4 工程應(yīng)用情況

4.1 酸化油處理工程簡述

本油田結(jié)合現(xiàn)場運(yùn)行情況,在現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選擇“熱化學(xué)+高頻聚結(jié)脫水”工藝進(jìn)行工程建設(shè),力求實(shí)現(xiàn)日處理酸化油600 t,其工藝流程如圖13所示。含水酸化油進(jìn)入二號聯(lián)后,先進(jìn)入進(jìn)站緩沖罐緩沖,再經(jīng)提升泵提升,后進(jìn)入一級管道混配器入口。污水經(jīng)污水提升泵再提升后也進(jìn)入管道混配器入口,二號聯(lián)未處理的污水與進(jìn)站酸化油按液量1∶1配比,進(jìn)入一級混配器攪拌混合,再進(jìn)入酸化油加熱爐加熱至80～85 ℃,再加入破乳劑4 000 mg·L-1,進(jìn)入二級管道混配器進(jìn)行再次攪拌混合。經(jīng)過水洗加藥充分?jǐn)嚢杌旌虾蟮乃峄瓦M(jìn)入高頻聚結(jié)脫水裝置進(jìn)行脫水,脫水后凈化酸化油進(jìn)入已建凈化油罐儲存。

圖13 酸化油處理工程流程示意圖Fig. 13 Acidified oil treatment engineering flow diagram

4.2 運(yùn)行效果評價(jià)

該工程投運(yùn)后,合格油含水率如圖14所示。在試運(yùn)行期間,產(chǎn)品含水率在0.15%～3.72%頻繁波動(dòng),產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較差,易出現(xiàn)異常波動(dòng)的現(xiàn)象,但綜合含水率0.58%,能夠滿足設(shè)計(jì)要求。在處理液量上因前端卸油站來油較少,無法檢驗(yàn)其最大處理性能。

圖14 酸化油處理工程處理后油中含水變化趨勢Fig. 14 Variation trend of water content in treated oil after acidified oil treatment engineering

在現(xiàn)場運(yùn)行上,該工藝全部采用全自動(dòng)化控制,現(xiàn)場崗位僅需配置2人負(fù)責(zé)藥劑加注及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)參數(shù)巡檢,且在日常運(yùn)行過程中無設(shè)備堵塞等異常情況發(fā)生,與離心工藝相比,無頻繁機(jī)械拆解清洗,現(xiàn)場衛(wèi)生環(huán)境干凈無油污,符合綠色企業(yè)構(gòu)建的相關(guān)要求。

4.3 應(yīng)用及推廣情況

該工程自投產(chǎn)之日起運(yùn)行情況良好,處理后綜合含水率低于1%,符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。由于新工藝的投用,釋放原有酸化油處理系統(tǒng)占用罐容10 000 m3,顯著降低稠油系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷。

5 結(jié)論

影響酸化油破乳脫水的主要因素包括pH值、酸化淤渣、酸化液、固體顆粒、膠質(zhì)瀝青質(zhì)等。pH值在6～8時(shí)破乳脫水效果最佳,過酸或過堿均會(huì)影響破乳脫水效率;酸化淤渣的產(chǎn)生與原油中的膠質(zhì)、H+的濃度有關(guān),酸化淤渣會(huì)嚴(yán)重影響酸化油破乳脫水效率;酸化液中鹽酸、助排劑、稠化劑、緩蝕劑對破乳效率有不利影響,氫氟酸、Fe3+對其影響不大;互溶劑對酸化油處理起到有利影響。

原油破乳脫水的工藝主要包括熱化學(xué)破乳+重力沉降工藝、熱化學(xué)破乳+離心分離工藝、水洗除雜+熱化學(xué)破乳+高頻聚結(jié)破乳分離工藝。3種工藝都有各自的適用范圍,重力沉降只適用于乳化程度較輕且處理量較大的原油體系,破乳脫水效果較差且占用庫容較大;離心分離工藝適用于處理量小、脫水深度要求高、固體顆粒、酸化淤渣多的原油體系,其處理后原油含水率能降至0.4%以下,且質(zhì)量穩(wěn)定性較高,但因其設(shè)備精密度要求高,在面對強(qiáng)腐蝕工作條件時(shí)故障率較高,運(yùn)行維護(hù)相對困難;水洗除雜+熱化學(xué)破乳+高頻聚結(jié)破乳分離工藝破乳脫水深度遜于熱化學(xué)破乳+離心分離工藝,優(yōu)于熱化學(xué)破乳+重力沉降工藝,產(chǎn)品綜合含水率能降至1%以下,但產(chǎn)品含水穩(wěn)定性較差,除此之外該工藝動(dòng)設(shè)備較少,日常運(yùn)行維護(hù)難度低,所需崗位人員較少,較離心工藝而言更適用于含水要求不高的規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

實(shí)際應(yīng)用推廣時(shí),可根據(jù)不同油田酸化油實(shí)際情況及應(yīng)用目標(biāo)對工藝進(jìn)行優(yōu)選,從而實(shí)現(xiàn)安全環(huán)保達(dá)標(biāo),經(jīng)濟(jì)最優(yōu)。將習(xí)近平總書記端牢能源飯碗的囑托牢記于心,不斷推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步,優(yōu)化工藝,堅(jiān)定不移保障產(chǎn)品質(zhì)量,切實(shí)提升企業(yè)油氣資源供應(yīng)保障能力,為祖國能源安全現(xiàn)代化進(jìn)程貢獻(xiàn)力量。