辽河油田茨榆坨采油厂1983年建厂以来一直处于较高产量,从开始的自喷井采油到后期的机械采油、注水驱油经历了高产低含水到低产高含水的转变。含水达到了90%以上,原油与水经过从地下到地面的开采过程,已经严重的乳化,原油脱水处理难度很大,原油老化严重,同时也造成了成本的成倍增长。
1 高含水原油及乳化液的产生及破乳
(1)高含水原油的产生在油田开采初期,原油中的水较低且主要以W/O型乳状液存在,随着油田的进一步开采,地层能量已经耗尽只能以水驱或其它驱油方式开采,而茨榆坨油田主要采用的是水驱方式。
(2)乳化液的产生高含水原油开采过程中经过注剂和采出地面以后运输过程中的剧烈切割和搅拌,油井采出液也由原来的以(W/O)型乳状液为主变为以水包油(O/W)型乳状液为主。
(3)破乳方法我们主要讨论W/O型乳状液的破乳方法及破乳剂,也适当介绍O/W型乳状液破乳问题。破乳过程通常分为三步:凝聚(Coagulation),聚结(Coalescene)和沉降(Sedimentation)。这个过程是水不断增加体积,从原油中分离。在第一步凝聚,分散液珠被聚集成团簇。这些珠子通常是可逆的,如果密度足够大的,那么这个过程可以使分层加速。如果乳液是足够强的,它的粘度会显著增加。第二步聚结,形成一个大的大珠。这个过程是不可逆的,从而导致减少的液滴的数目,和最后的油乳液的破坏。聚结是脱水过程的关键。在由凝聚所产生的聚集体中,乳状液的液珠之间可以有相当的距离,研究人员根据聚结速度得出结论:即使在浓乳状液中,其液珠被100或更大厚度的连续膜所隔开,液膜的厚度仍取决于水相的组分,而不取决于水量。
2 高含水原油的脱水方法
(1)沉降分离脱水沉淀分离是乳状液脱水过程中最基本的。沉淀分离的基础是,原油与水不混溶,密度不同,有时乳液也不稳定,甚至是经过电法和化学方法处理过的。沉降速度与水珠面积的大小及原油密度成正比,与原油粘度成反比。为了提高分离速度,我们采用了一些方法和措施。
(1)增加水珠直径:添加能降低乳液的稳定性的化学破乳剂,W/O乳状液采用高压电场处理,磁振荡破乳,用乳化固体材料表面润湿使水珠聚结。(2)增加油和水的密度差法,轻油掺入原油,降低油密度,利用适当的温度,使油水密度反向变化。在油气分离中利用压力变小办法使原油膨胀密度下降,增加水密度。(3)降低原油粘度的方法是稀释原油,利用热度降低原油的粘度。(4)离心机提高油水分离速度。
(2)电脱水法在电场作用下利用油绝缘体的物理性质,将W/O型粗乳液变形,聚结水滴分离。在交流电场中,乳液液滴振荡的偶极聚结。在直流电场中,电泳聚结发挥主导作用。交直流电场中,两种现象都存在。脉冲电源是电极的不连续传输,除了促进振荡聚结和偶极聚结功能外,还是为了平稳运行和节能,以避免电流大幅增加。
(3)润湿聚结脱水润湿聚结是在床上脱水和脱水的基础上发展而来的,它是一种化学沉淀脱水的方法,即在加热时,在输入乳化液的同时,从强亲水性的材料中使乳液(如脱脂木材、陶瓷、特制金属环、玻璃球等)的缝隙间流过。当乳状液中液滴和强亲水性物质运动时,液滴容易被润湿和吸附在这些物质的表面,形成由聚集的液滴,最后沉淀。目前辽河油田使用此法将原油含水从25%降为12%,同样道理,当采用亲油憎水型固体材料处理O/W型乳状液时,水中的油珠也会通过固体材料表面合并入油膜,使油膜增厚,向上漂浮,成乳滴,脱落,成为大滴,达到油水分离的目的。
(4)化学破乳法化学破乳法是一种常用的对原油乳状液破乳。将化学添加剂添加到原油乳状液中,其乳化破坏,使油,水分离成层。这种类型的化学添加剂,称为破乳剂,一般是一种表面活性剂或超高分子量的表面活性剂,含有2亲结构。
(5)新型脱水方法(1)高频脉冲电脱水。高频脉冲电脱水是由一个高频率的脉冲信号叠加常规电源输出波形。它可以使原油乳状液的水粒子吸收足够的能量,使水粒子的振动幅度增大,增加碰撞几率,从而达到提高脱水效率的目的。(2)微波脱水。现阶段,国内许多研究院所做了微波原油脱水技术的实验室研究,但由于微波功率源的制约,微波脱水技术在工程化应用方面一直没有得到明显进展。(3)超声波脱水。经过显微跟踪分析,在操作超声波脱水时,油中水粒子的粒径明显变大,直观上证明了超声波有利于原油的脱水。(4)生物脱水。生物油脱水是一个细菌细胞体起主导作用,其表面活性是关键。
3 结语
在油田开采后期都会不可避免的遇到原油老化严重、脱水难、脱水成本高等问题,面对这些问题在解决的过程中,只要将各种传统和新的工艺有机的结合在一起,科学利用传统脱水方法的同时大力推广脱水新工艺就会达到低耗、优质的脱水效果。
摘要：辽河油田茨榆坨采油厂现在处于油田开采的末期,原油含水达到90%以上,原油处理成本较高且处理难度大,在处理高含水原油过程中必须将多种处理方法结合起来应用,同时采用新技术力求达到最节能脱水效果。
关键词：高含水原油,乳化液,脱水新工艺,节能