油田稠油開采末期高含水原油的處理方法

張司達(dá)（盤錦市遼河流域污染防治工作辦公室，遼寧 盤錦 124010）

油田稠油開采末期高含水原油的處理方法

張司達(dá)
（盤錦市遼河流域污染防治工作辦公室，遼寧 盤錦 124010）

遼河油田稠油開采的末期，原油含水達(dá)到90%以上，原油處理成本較高且處理難度大，在處理高含水原油過程中必須將多種處理方法結(jié)合起來應(yīng)用，同時(shí)采用新技術(shù)力求達(dá)到最節(jié)能脫水效果。

高含水原油；乳化液；脫水新工藝；節(jié)能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.053

0　引言

遼河油田茨榆坨采油廠1983年建廠以來一直處于較高產(chǎn)量的油田，從開始的自噴井采油到后期的機(jī)械采油、注水驅(qū)油經(jīng)歷了高產(chǎn)低含水到低產(chǎn)高含水的轉(zhuǎn)變。含水達(dá)到了90%以上，原油與水經(jīng)過從地下到地面的開采過程，已經(jīng)嚴(yán)重的乳化，原油脫水處理難度很大原油老化嚴(yán)重，同時(shí)也造成了成本的成倍增長(zhǎng)。

1　高含水原油及乳化液的產(chǎn)生及破乳

1.1高含水原油的產(chǎn)生

在油田開采初期，原油中的水較低且主要以W/O型乳狀液存在，隨著油田的進(jìn)一步開采，地層能量已經(jīng)耗盡只能以水驅(qū)或其它驅(qū)油方式開采，而茨榆坨油田主要采用的是水驅(qū)方式。

1.2乳化液的產(chǎn)生

高含水原油開采過程中經(jīng)過注劑和采出地面以后運(yùn)輸過程中的劇烈切割和攪拌，油井采出液也由原來的以（W/0）型乳狀液為主變?yōu)橐运停∣/W）型乳狀液為主。

1.3破乳方法

我們主要討論W/O型乳狀液的破乳方法及破乳劑，也適當(dāng)介紹O/W型乳狀液破乳問題。破乳過程通常分為三步：凝聚（Coagulation），聚結(jié)（Coalescene）和沉降（Sedimentation）。這個(gè)過程是水不斷增加體積，從原油中分離。在第一步凝聚，分散液珠被聚集成團(tuán)簇。這些珠子通常是可逆的，如果密度足夠大的，那么這個(gè)過程可以使分層加速。如果乳液是足夠強(qiáng)的，它的粘度會(huì)顯著增加。第二步聚結(jié)，形成一個(gè)大的大珠。這個(gè)過程是不可逆的，從而導(dǎo)致減少的液滴的數(shù)目，和最后的油乳液的破壞。聚結(jié)是脫水過程的關(guān)鍵。在由凝聚所產(chǎn)生的聚集體中，乳狀液的液珠之間可以有相當(dāng)?shù)木嚯x，研究人員根據(jù)聚結(jié)速度得出結(jié)論：即使在濃乳狀液中，其液珠被100？或更大厚度的連續(xù)膜所隔開，液膜的厚度仍取決于水相的組分，而不取決于水量。

2　高含水原油的脫水方法

2.1沉降分離脫水

沉淀分離是乳狀液脫水過程中最基本的。沉淀分離的基礎(chǔ)是，原油與水不混溶，密度不同，有時(shí)乳液也不穩(wěn)定，經(jīng)過電、化學(xué)處理的。沉降速度與水珠面積的大小及原油密度成正比，與原油粘度成反比。為了提高分離速度，我們采用了一些方法和措施。（1）增加水珠直徑：添加能降低乳液的穩(wěn)定性的化學(xué)破乳劑，W/O乳狀液采用高壓電場(chǎng)處理，磁振蕩破乳，用乳化固體材料表面潤(rùn)濕使水珠聚結(jié)。（2）增加油和水的密度差法，輕油摻入原油，降低油密度，利用適當(dāng)?shù)臏囟龋褂退芏确聪蜃兓Ｔ谟蜌夥蛛x中利用壓力變小辦法使原油膨脹密度下降，增加水密度。（3）降低原油粘度的方法是稀釋原油，利用熱度降低原油的粘度。（4）用離心機(jī)提高油水分離速度。

2.2電脫水法

在電場(chǎng)作用下利用油絕緣體的物理性質(zhì)，將W/O型粗乳液變形，聚結(jié)水滴分離。在交流電場(chǎng)中，乳液液滴振蕩的偶極聚結(jié)。在直流電場(chǎng)中，電泳聚結(jié)發(fā)揮主導(dǎo)作用。交直流電場(chǎng)中，兩種現(xiàn)象都存在。脈沖電源是電極的不連續(xù)傳輸，除了促進(jìn)振蕩聚結(jié)和偶極聚結(jié)功能外，還是為了平穩(wěn)運(yùn)行和節(jié)能，以避免電流大幅增加。

2.3潤(rùn)濕聚結(jié)脫水

潤(rùn)濕聚結(jié)是在床上脫水和脫水的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，它是一種化學(xué)沉淀脫水的方法，即在加熱時(shí)，在輸入乳化液的同時(shí)，從強(qiáng)親水性的材料中使乳液（如脫脂木材、陶瓷、特制金屬環(huán)、玻璃球等）的縫隙間流過。當(dāng)乳狀液中液滴和強(qiáng)親水性物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，液滴容易被潤(rùn)濕和吸附在這些物質(zhì)的表面，形成由聚集的液滴，最后沉淀。目前遼河油田使用此法將原油含水從25%降為12%同樣道理，當(dāng)采用親油憎水型固體材料處理O/W型乳狀液時(shí)，水中的油珠也會(huì)通過固體材料表面合并入油膜，使油膜增厚，向上漂浮，成乳滴，脫落，成為大滴，達(dá)到油水分離的目的。

2.4化學(xué)破乳法

是一種常用的化學(xué)破乳法對(duì)原油乳狀液破乳。它被添加到原油乳狀液的化學(xué)添加劑，其乳化破壞，使油，水分離成層。這種類型的化學(xué)添加劑，稱為破乳劑，一般是一種表面活性劑或超高分子量的表面活性劑含有2親結(jié)構(gòu)。原油脫水過程主要采用電化學(xué)方法和熱化學(xué)方法。

2.5新型脫水方法

2.5.1高頻脈沖電脫水

高頻脈沖電脫水是由一個(gè)高頻率的脈沖信號(hào)疊加常規(guī)電源輸出波形。它可以使原油乳狀液的水粒子吸收足夠的能量，使水粒子的振動(dòng)幅度增大，增加碰撞幾率，從而達(dá)到提高脫水效率的目的。

2.5.2微波脫水

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)許多研究院所做了許多微波原油脫水技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室研究，但由于微波功率源的制約，微波脫水技術(shù)在工程化應(yīng)用方面一直沒有得到明顯進(jìn)展。

2.5.3超聲波脫水

經(jīng)過顯微跟蹤分析，油中水粒子的粒徑明顯變大，直觀上證明了超聲波有利于原油的脫水；比較了超聲波電脫鹽聯(lián)合脫水和單一電脫鹽脫水的效果。

2.5.4生物脫水

生物油脫水是一個(gè)細(xì)菌細(xì)胞體起主導(dǎo)作用，其表面活性是一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。由于細(xì)胞表面活性，原油乳狀液可以是不連續(xù)的潤(rùn)濕性，并且不完全潤(rùn)濕，細(xì)菌細(xì)胞將最終在連續(xù)相和非連續(xù)相界面占據(jù)一個(gè)平衡位置，一半以上侵入非連續(xù)相中。非連續(xù)相兩個(gè)單位只要在同一細(xì)胞表面接觸、潤(rùn)濕和擴(kuò)散，達(dá)到平衡將聚集在單位表面爆炸凝結(jié)。由于細(xì)胞體積大于聚合物乳化劑，其相對(duì)較高的表面活性，液滴可以快速潤(rùn)濕，擴(kuò)散。此外，橢球體有利于細(xì)胞生物破乳。

3　結(jié)語(yǔ)

在油田開采后期都會(huì)不可避免的遇到原油老化嚴(yán)重、脫水難、脫水成本高等問題，面對(duì)這些問題在解決的過程中，只要將各種傳統(tǒng)和新的工藝有機(jī)的結(jié)合在一起，科學(xué)利用傳統(tǒng)脫水方法的同時(shí)大力推廣脫水新工藝就會(huì)達(dá)到低耗、優(yōu)質(zhì)的脫水效果。

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