渤海油田老化油处理工艺研究杨秘1

酰胺，市场售价约为2万元，而进口反相破乳剂售价为3万元，因此反相破乳剂TS-F7601有明显的价格优势。此外，国产药剂与进口反相破乳剂的加注量一致，因此国产反相破乳剂的使用成本明显低于进口反相破乳剂。6结论现场瓶试试验表明，反相破乳剂TS-F7601效果与现场药剂（进口）药效相当，能够替代进口药剂，有效解决了化学药剂供应周期长，药剂使用成本高等问题。配伍性试验表明，反相破乳剂TS-F7601与现场在用药剂配伍性良好，使用时不会造成流程的异常波动。现场应用试验表明，反相破乳剂TS-F7601投加质量浓度为52~54mg/L时处理效果良好。参考文献［1］刘振国，方健.曹妃甸油田注水除氧剂BHO-04的研制与国产化［J］.工业水处理，2013，33（1）：72-74.［2］郝兰锁，李锋，谢日彬，等.反相破乳剂TS-786A在海上油田的应用［J］.工业水处理，2010，30（11）：31-33.［3］熊兆忠.反相破乳剂与破乳剂的配伍性［J］.油气田地面工程，2013，32（1）：17-19.［4］李家俊.一种高效反相破乳剂在海上油田的应用［J］.天津化工，2017，31（1）：26-28.———————————［作者简介］张继伟（1983—），工程师。E-mail：[e-mail]。［收稿日期］2018-05-31（修改稿）渤海油田老化油处理工艺研究杨秘，马兆峰，王聚锋，李海涛，王立秋（中海石油（中国）有限公司蓬勃作业公司，天津300450）［摘要］老化油是含杂质高且十分稳定的乳化液体系，渤海区域个别油田存在的老化油累积问题亟待解决。对比了热化学破乳工艺、高频电脱破乳工艺以及离心分离破乳工艺处理老化油的效果。热化学破乳及电脱破乳对老化油的处理效果不佳，弊端明显。使用离心分离设备处理老化油，设备简单，现场处理效果理想，运行稳定，在现场取得了良好的应用效果。［关键字］老化油；离心分离脱水；热化学破乳；高频电脱破乳［中图分类号］X703.1［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2018）07-0087-04ResearchonthetreatmentprocessofagingoilinBohaiOilfieldYangMi，MaZhaofeng，WangJüfeng，LiHaitao，WangLiqiu（CNOOC（China）Co.，PengboOperatingCo.，Tianjin300450，China）Abstract：Agingoilisakindofhighlystableemulsionsystemwithhighimpurity.Theaccumulationproblemofag-ingoilinindividualoilfieldsinBohaiSearegionneedstoberesolvedeagerly.Theeffectsofthermo-chemicaldemu-lsificationprocess,high-frequencyelectro-dehydrationdemulsificationprocess,andcentrifugaldemulsificationpro-cessonthetreatmentofagingoilshavebeencompared.Itisfoundthatthetreatmenteffectsonagingoilbythermalchemicaldemulsificationprocessandelectro-dehydrationdemulsificationprocessarenotsogoodandhaveobviousdisadvantages.Theuseofcentrifugalseparationequipmentfortreatingagingoilarecharacterizedbysimpleequip-ment,idealonsitetreatmenteffectandstablerunning,achievinggoodapplicationeffectsonthespot.Keywords：agingoil；centrifugationdemulsification；thermo-chemicaldemulsification；high-frequencyelectrio-de-hydrationdemulsification渤海某油田于2004年投产，目前共建有6座井口平台和一艘浮式生产储卸油设施（FPSO），平台产出液输向FPSO进行脱水处理。井口来液依次经FPSO一级油水分离器、二级油水分离器及电脱处!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第38卷第7期2018年7月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol．38No．7Jul.，201887理，原油脱水合格后外输陆地（合格原油脱水后含水率＜0.5%），脱水过程中脱出的含油污水依次进入由斜板除油器、加气浮选器、核桃壳过滤器构成的污水处理系统净化除油，经处理合格后回注（处理达标污水中油质量浓度＜10mg/L）。而含浮油、浮渣等的污油水最终进入污油水舱静置，在重力作用下油水沉降分离，分离出的污水若油质量浓度小于300mg/L可以重新输回污水处理系统处理，分离出的部分污油可以进入原油处理系统处理，但大部分含渣乳化严重的污油则需回收至专用舱室存放，逐年累积形成老化油。投产多年以来FPSO积累了大量老化污油，占用大量舱容空间。解决老化油的问题，一方面可以保证FPSO的油气集输处理系统安全平稳运行，一方面还能降低操作成本、创造经济效益。为此，有必要优选出一种适合FPSO生产现状的、成本低、效率高、便于操作的老化油处理工艺技术。1老化油来源及形成FPSO老化油的来源包括：（1）生产污水处理系统。生产污水处理系统的撇油器、气浮选器、核桃壳过滤器的油相以浮油的形式收入污油舱，核桃壳过滤器每天的反洗污水也收入污油舱。（2）开式排放罐。甲板污油水、容器排放、机舱、主机滑油污油都通过开式排放集液罐进入污油舱。（3）闭式排放罐。生产系统的各设备产生的污油水通过闭排进入污油舱。（4）生产处理系统异常时生产液临时下舱。（5）主机燃料油离心排渣产生的含杂质污油。这些污油水最终会产生乳化严重的老化油，每天产生老化油约50m3。老化油是一种稳定的乳状液，其形成乳状液的机理已很明确：下舱污油水中含有乳化类表面活性剂，在污油水倒舱及FPSO本身晃动的剪切力作用下产生乳化。原油中含有的胶质、蜡、沥青质及污油水中含有的渣相和固体颗粒为乳状液的稳定提供了条件。在这些因素的共同作用下稳定的乳状液变成了难以处理的老化油。2老化油的理化性质取油舱内老化油样进行分析，首先通过离心分离对老化油进行初步试验。向50mL油样中加入等量石油醚并与100mL油样同时离心对比，结果表明，老化油所含重渣、游离水以及W/O型乳化液（以下简称乳化液）这三相物质需要处理分离。由于油舱中的老化油在重力的作用下会缓慢地沉降，舱室中不同深度的老化油状况不同。对不同深度老化油取样化验，结果显示，不同深度处老化油综合含水率（体积分数）在30%~50%，乳化液含量（体积分数）在17%~20%，重渣含量（体积分数）在2.0%~2.2%。在实验室中对老化油做进一步分析，化验老化油所含的胶质、沥青质等含量，可以看出，由于老化油多来源于污水处理中的浮油浮渣及排放污油，其中的胶质、沥青质、蜡以及固相杂质含量高。对原油乳化机理的研究表明，以上物质的存在会极大地提高原油乳状液的稳定性，使油水有效分离变得困难〔1〕。因此要处理老化油首先要解决乳化问题，只有在有效破乳之后才能高效分离开油、水、固三相。3老化油处理工艺优选针对老化油的处理有许多工艺技术，常用的有重力沉降、热化学沉降、电破乳、电磁破乳、超声波脱水、离心脱水等技术〔2〕。结合海上FPSO场地狭窄的特点，初步选择了符合要求的热化学破乳工艺、高频电脱破乳工艺以及离心分离破乳工艺作进一步优选。3.1热化学破乳工艺热化学破乳工艺即将老化油加热至一定温度，并在老化油中加注一定浓度化学药剂（如破乳剂），使老化油在热力及化学药剂的协同作用下，实现老化油的破乳脱水，其作用机理：老化油温度升高后使其中乳化液中的水滴的平均动能增加，界面膜和连续相液膜的黏度下降，界面膜分子排列松散易聚结成液滴。加热后的乳状液可以溶解油水界面上的小石蜡晶体和沥青质，改善界面膜的流动性。此外，在老化油升温后破乳剂更易到达并吸附在油水界面膜上使其界面张力降低，界面膜强度降低，破坏乳状液的稳定性。上述因素的协同作用使得破乳得以实现。聚结的水滴在重力的作用下沉降实现油水分离。取老化油舱中部油样瓶试，所用老化油参数为含水率49%，乳化液含量18%，重渣含量2.2%。将所取老化油加热至80℃，并调节pH至3.0，而后加入不同浓度现场在用破乳剂（SLB254）静置4~12h，期间记录脱水体积，12h后抽取上层油样并测定含水率、乳化液含量及重渣含量，结果见表1。通过瓶试结果可以看出，药剂SLB254在投加质量浓度8000~12000mg/L，温度80℃条件下，沉降12h后老化油中的大部分水可以脱除，离心综合油气田水处理工业水处理2018-07，38（7）88表1热化学破乳实验效果含水率低于10%。分离水中会有微量的悬浮物，油水界面基本清晰，这样的瓶试结果基本可以满足处理要求。但鉴于该处理方法需要使用强酸性药剂并且静置时间较长，因此存在如下不足：（1）处理液需外输处理，成本高。（2）酸性条件下运行，有腐蚀管线、设备、容器和船舱的风险。（3）FPSO是单点系泊生产设施，其特点是可随风浪转动摇晃，无法满足理想的静置处理条件。3.2电脱破乳工艺电脱破乳脱水是一项应用广泛的成熟技术，其基本原理是利用带电荷的乳状液滴在电场的作用下的运动与变形来达到破乳脱水的目的。电破乳有电泳聚结、偶极聚结和震荡聚结三种机理。在理想的工况条件下电脱可以很好地分离乳状液中的油水，但其处理效果取决于油品的导电性能。有文献报道某油田处理厂用介质击穿仪器进行试验，对比原油电脱水器进口正常原油与污油池老化原油导电性，结果显示，老化油的导电性能强于常温原油导电性，且老化油由于水、杂质含量高其击穿电压较低，为保证处理效果需选用低电压处理设备〔3〕。该油田选用一套小型高频电脱水器进行老化油处理实验。用低于老化油击穿压力的高频电场对老化油破乳，通过高频震荡聚结使乳状液颗粒聚结脱水。该小型高频电脱水器由海洋工程技术公司设计，极板电压1000V，电场震动频率110Hz，设备处理量20m3/h。该设备处理的老化油参数为含水率39%，乳化液含量18%，重渣含量1.1%。用离心法检测处理后的老化油乳化液含量18%、含水率21%、重渣含量0.7%，可以看出，用电脱处理高乳化的老化油效果并不明显，其主要原因是：（1）老化油是很稳定的乳状液体系，其界面膜强度很高，只有在强电场作用下才可以达到破乳效果。（2）老化油含水率高，同时其乳状液体系中含有盐类等固体颗粒杂质，使其乳状液电导率升高。（3）老化油电导率高，击穿电压低，使用电脱处理会出现电脱不稳定和倒电场的现象，脱水效果达不到设计要求。综上所述，老化油自身的理化性质决定了电脱破乳达不到需求效果，需要选择更优的方案解决老化油乳化问题。3.3离心脱水工艺离心机脱水工艺即通过离心力将乳化液在原油中的水滴脱出，达到原油脱水的目的〔4〕。取老化油舱底部乳化严重、高含水老化油进行实验，使用两级三相离心设备处理老化油,对老化油处理前后含水率进行了对比。处理前老化油含水率58%，乳化液含量18%，重渣含量1.2%。在不加破乳剂的情况下处理后的老化油含水率为7%，加入破乳剂混合1h后处理油相含水率降到2%，可见加入破乳药剂混合后由于乳化颗粒表面张力降低，油水分离更容易，处理效果更佳。在实验室中向老化油样中加入破乳剂并加热至80℃混合1h后经离心分离器处理，加入破乳剂为中海油工技公司供应油田生