歡西油田老三聯合站一段脫水影響因素分析

摘 要：歡西油田老三聯合站采用的脫水流程為兩段式脫水流程進行油水分離：含水原油熱沉降脫水系統（一段脫水）、熱化學脫水系統（二段脫水）。文章針對歡西油田老三聯合站運行過程中因存在問題導致聯合站不能正常運行的問題，進行室內實驗，通過溫度、PH值、來液含水率三方面對老三聯合站一段脫水開展影響因素分析，保證老三聯一段脫水正常運行。

關鍵詞：聯合站；一段脫水；溫度；PH值；含水

前言

聯合站一段脫水的室內研究旨在掌握在溫度、PH值、來液含水率三種因素交互作用下，原油乳狀液在聯合站一段脫水效果的規律，針對三者如何作用進行機理研究。開展模擬聯合站一段原油脫水的室內實驗，采用單一變量法，并通過物模實驗研究不同溫度、不同PH值、不同來液含水率下的原油乳狀液的脫水效果，準確解釋原油脫水機理。

1 聯合站一段脫水的室內實驗

1.1 實驗條件

實驗試劑采用分析純NaOH，濃鹽酸36%～38%；稠油樣品采用遼河油田錦州采油廠四區來油；實驗用水由遼河油田提供的一次沉降罐沉降所得污水，經過濾裝置作為實驗用水；實驗用油屬于環烷基重質稠油；一段脫水室內實驗實驗溫度為60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃。實驗主要儀器和設備：BROOKFIELD博力飛DV-II+Pro數顯粘度計、ZJ-II型恒溫箱、HH-4型數顯恒溫水浴鍋、高剪切分散乳化機、HA-805型智能紅外高效脫水儀、水分測定儀、PH計、250ml燒杯，250ml量筒，膠塞等若干。

1.2 實驗步驟

1.2.1 配制呈不同PH值的水樣。

1.2.2 配制不同含水率的原油乳狀液。

（1）預熱：取一定體積原油置于80℃恒溫水浴約20min，同時，將配置好的不同PH值不同體積的水樣置于相同條件下的恒溫水浴20min。此外，具塞量筒也需要充分預熱。

（2）乳化：將兩種液樣充分預熱后，一次性將水樣倒入原油中，配制出不同含水率不同PH值的原油乳狀液，并用玻璃棒不斷攪拌約50次。

（3）調節高剪切分散乳化機至5000r/min進行乳化約30min；然后，降低轉速到800r/min，保持該狀態直至液面大多數泡沫消散。

1.2.3 將原油乳狀液移至具塞量筒，確保密封性良好后放置于事先預熱充分的恒溫箱中恒溫24小時。

1.2.4 根據實驗方案進行原油脫水，開始2小時內，每次間隔15分鐘觀察現象；爾后20個小時內，每次間隔1小時觀察現象。

1.2.5 處理分析實驗數據。

1.3 實驗結果與分析

1.3.1 溫度對一段原油脫水效果的影響

T=65℃時，脫出水量最小；T=95℃時，脫出水量最大，脫出水量隨溫度降低而減小，脫出水顏色隨溫度降低而變得渾濁，說明溫度的升高不僅可以提高一段脫水量，同時可以降低污水含油量的濃度。但由于PH值或含水率的緣故，脫出的污水在較高溫度下懸浮油珠也較多。在PH值較低時，脫水溫度作用較為明顯。隨著溫度的增加，脫出水量明顯增加，污水顏色清澈，油水界面平整。

同一脫水溫度時，出液含水率隨PH值的升高而降低。同時發現，無論何種來液含水率的情況下，脫水溫度升高或是降低，經一段脫水后的乳狀液含水率最高是PH=12，與其他PH值下的出液含水率差值最大可達13%。此外，出液含水率隨溫度變化的快慢與溫度區間有關。在脫水溫度60℃～75℃內，曲線平緩，平均改變梯度0.5%/℃，說明溫度所引起的變化緩慢，且該變化波動不規律，此溫度范圍內出液含水率高低不穩定；但在脫水溫度75℃～90℃內，曲線呈較陡峭趨勢，平均改變梯度3%/℃，說明溫度所引起的影響較大。

同一溫度下，相同PH值時，來液含水率越高，出液含水率越低，但脫水量也越高。無論PH值較低還是較高時，不同來液含水率所造成的出液含水率差別不大，一般在3%～5%范圍內。然而，PH=10時出現出液含水率變化紊亂的狀態，多次出現含水率升高和降低連續交替的現象。總體依然保持高溫段75℃～90℃內出液含水率迅速降低的趨勢。

1.3.2 PH值對一段原油脫水效果的影響

PH值較高時油水界面不清晰，有泡沫狀的中間層，下部污水呈紅褐色；當PH=5時，乳狀液脫出水顏色清澈，粘附在容器壁的油珠較少粒徑也較小；當PH=9時，乳狀液脫出水顏色渾濁，粘附在容器壁和污水中的油珠粒徑較小，均勻分布下部污水中，脫出水量稍低。PH值較低時，油水分層明顯，界面平整，下部污水呈黃褐色。

在脫水溫度70℃、80℃、85℃、90℃時，乳狀液隨PH值升高，出液含水率升高。這種由于PH值改變而引起的出液含水率的升高，最高可達15%。在PH=4～7時，出液含水率變化差較小約為3%～5%，曲線較為平緩；在PH=7～12時，含水率隨PH值的升高變化較快約為10%，曲線走勢較陡，升高趨勢明顯。在其他影響因素不變的情況下，相同PH值時，來液含水率較高時，處理后的乳狀液含水率較低。

同一來液含水率下，相同PH值時，脫水溫度越高，出液含水率越低。其他條件不改變時，最高溫度與最低溫度造成的含水率差值不超過10%。這種規律較為固定，出液含水率曲線波動范圍小，僅在PH=4～8范圍內，曲線上升較慢，當PH大于8后，出液含水率顯著增大。

1.3.3 來液含水率對二段原油脫水效果的影響

在PH值、脫水溫度固定不變時，僅改變來液含水率的一段脫水實驗現象。當PH=8、脫水溫度為80℃時，來液含水率逐次降低的試樣，含水率分別為90%、85%、80%。觀察發現，來液含水率高的試劑瓶內，乳狀液脫出水量較多，處理后的原油含水率也較低，但不同來液含水率下的脫出污水清濁程度無明顯區別，下部懸浮的油珠、粘壁的油珠的數量接近，油水界面沒有較大差別，基本持平，脫水效果并未因含水率的升高或降低有所改善。脫水溫度升高至90℃，發現含水率引起的微小差異會由于溫度的升高而變小。

來液含水率相同時，同一PH值的情況下，脫水溫度越高，原油的含水率越低。當PH=6、來液含水率為85%時，脫水溫度90℃下實驗所得乳狀液含水率36%，脫水溫度60℃下實驗所得乳狀液含水率44%，兩者差別較大，44%已經超過一段脫水設計的含水率范圍。

來液含水率相同時，同一脫水溫度值的情況下，高PH值較低PH值脫出水量少，出液含水率高，說明高PH值會油水分離有阻礙作用。脫水溫度相同時，同一PH值的情況下，出液含水率隨來液含水率升高而降低，但下降幅度有限，有些幾乎不變。

2 結束語

2.1 脫水溫度對PH值較高的情況下油水分離影響不顯著，曲線波動較小，但是出液含水率保持較高數值，不利于乳狀液脫水；對來液含水率改變的情況下油水分離幾乎沒有影響，脫出水量、脫水顏色、油水界面等相類似。

2.2 一段脫水中PH值的改變影響乳狀液的油水分離較大。一方面，PH值影響脫出污水的性質；另一方面，PH值影響脫出污水量。PH值的大小屬于乳化水特性。PH值越高，懸浮油珠的粒徑越小，皂化反應；脫出污水量也越少，顏色呈紅褐色。乳狀液中含水量及液滴直徑分布對乳狀液的破乳有重要影響。

2.3 乳狀液中含水量對乳狀液的破乳有重要影響。原油中含水的增多，從微觀層面看，增加了乳狀液中的小液滴與水分子的碰撞。相同PH值，影響調節PH值酸堿試劑的加入量，但PH值是濃度的概念，與總量無關。

作者簡介：肖家宏（1987-），助理工程師，現從事油田技術開發工作。