油井中的油气混合物含有大量的杂质, 在很大程度上扩大了流液体积, 致使管路与设备的功能无法全面发挥, 降低了利用效率, 导致原油炼制、原油集输作业无法实现正常运行。因此, 必须采取有效措施对原油中的杂质进行去除, 然后才能进行集输作业, 炼制出与相关标准要求相符的商品原油。原油中的机械杂质与盐类, 其存在形态多为水中悬浮, 因此, 脱水工艺对原油集输而言, 具有非常重要的意义。
1 脱水工艺的作业原理
1.1 破乳剂的化学作用
原油乳状液主要有O/W、W/O两种。这两种乳状液都存在天然乳化剂, 这些乳化剂会与很多物质结合在一起形成膜状, 覆盖在乳状液的液滴界面上。膜的厚度与机械强度呈正比, 厚度越大, 强度越大, 滴液直径反而会逐渐缩小, 促使乳状液形成良好的稳定性。膜的特性直接影响着乳状液的稳定性, 而膜的稳定性主要取决于其表面的动力学特性、界面粘度、界面张力梯度、弹性和溶解性等。
所谓破乳是指破乳剂以分子形态渗入到滴液内, 并代替天然乳化剂黏附于界面之上, 对滴液的表面膜进行破坏, 致使膜内的水含量得到有效释放, 水滴通过汇聚形成较大的体积, 然后沉降到乳状液的地步, 水与油呈分离状。
化学破乳具有非常复杂的机理, 主要分为四方面。一是可以对水与油相接面的膜上电荷进行中和, 电荷无法对膜进行有效保护, 致使膜损坏;二是可以有效溶解乳化膜, 致使乳化膜出现大面积损坏;三是拥有反相作用, 可以对乳状液的形态进行转换, 乳化膜在反相过程中会被溶解;四是有高于乳化剂的活性, 其可以成分散状态对水与油的相接面进行破坏, 取代乳化剂, 构建一个界面膜, 该膜并不具备良好的稳定性, 易破裂, 通过电场以及重力沉降的作用, 将会致使水与油呈分离状。
1.2 沉降脱水工艺
油水分离的方式有很多种, 例如, 超声波脱水、电化学联合脱水、化学脱水、电脱水以及热沉降脱水等等, 现阶段, 我国联合站在原油处理过程中, 普遍选用化学脱水方式。上述原油脱水方式具有一个相同的制约性, 即脱水后需要留存大量的时间与空间, 对分离状态进行稳固。首先, 利用破乳剂进行破乳处理后, 将其放置在沉降罐内, 利用油水密度间的差异性以及重力差异, 对其进行长时间沉降, 确保油水彻底分离。
2 化学破乳的障碍性因素
2.1 沉降时间
油水沉降是一个较为缓慢的过程, 油水的分离遵循一定的规律。水滴沉降速度越慢, 其直径平方越小, 而油水密度差越大, 外相油粘度越大。在实际生产过程中, 含水量、乳化程度以及温度将会直接影响着油的密度、水的密度、原油粘度以及水滴直径, 很难对其沉降时间进行准确把握。虽然油水的沉降时间在很大程度上取决于水层控制高度, 但不能因此便通过大幅度降低控制高度, 延长沉降时间, 以期可以取得良好沉降效果。
2.2 温度
温度与原油粘度呈反比, 温度越高, 粘度越低, 而水滴的沉降速度越快。原油的体积膨胀系数越大, 油、水密度间的差值越大, 在油相中, 水滴易于下沉。沉降罐中的温度较高时, 水蒸气便会上升到上层的无油空间, 如果油田地区存在昼夜温差大的情况, 将会导致沉降罐内外温差较大, 水蒸气会出现冷凝, 导致油层顶部存有水滴。因此, 原油破乳的温度控制在45度左右为最佳。
2.3 油水界面
油水界面的影响因素有三个, 分别是界面过低, 对乳化层的高度以及溢流口的含水量造成较大影响;二是界面过低, 降低了脱出水水质;三是界面过高。第一种因素的具体原因是由于水层较低, 进液压力将会对油层造成一定程度的冲击, 致使油层混沌, 虽然在微观状态下, 油水已经分离, 但在物质形态下, 二者还处于结合状态, 如果无法在短时间对油水进行有效分离, 由于破乳剂的作用, 将会出现乳化层;第二种因素的具体原因是由于界面过低, 会加大污水的含油量, 在进行水洗油作业时, 同样会对污水进行外排处理, 致使大量的原油随着污水一同排出沉降罐。除此之外, 还存在很多联合站长期不对沉降罐进行清洁处理的情况。第三种因素的具体原因是由于界面过高, 在很大程度上缩减了沉浮时间, 导致溢流口的水含量过大, 与相关要求标准不符。
2.4 轻烃与抽气回收工艺
原油中含有伴生气时, 采取有效的措施对其进行回收处理, 不仅可以有效避免工程现场出现安全事故, 还能有效提升联合站的经济效益, 因此, 轻烃厂受到了联合站的青睐。如果沉降罐中存有大量的气体, 将会导致沉降罐内发生气体冲击问题, 会对水与油之间的分层造成严重的不良影响, 流液丧失平衡性, 因此, 应该对沉降罐的补气与引气作业给予高度重视。
3 结语
通过对油田联合站原油脱水工艺作业的障碍性因素进行具体分析可知, 要想确保原油脱水环节实现平稳运行, 必须采取有效措施, 对各个障碍性因素进行严格掌控, 确保其处于最佳状态, 与相关标准要求相符。
摘要：对于油气集输而言, 原油脱水工艺具有至关重要的意义, 生产过程中, 其变量与运行障碍性因素之间具有密不可分的关联。现阶段, 随着计算机技术的快速发展, 油气集输作业的许多设备都由计算机操控, 但计算机技术只能满足数据采集与监控需求, 而原油脱水控制水平还停留在PID或是常规状态, 无法进行有效提升, 在实际作业过程中, 还需要大量的手工作业, 需要耗费大量的人力、物力, 致使生产过程无法实现平稳运行。
关键词：油田联合站,原油脱水工艺,运行障碍性因素
参考文献
[1] 祁强, 李萍, 张起凯, 赵杉林.原油脱水新技术研究进展[J].石化技术与应用, 2009 (06) .