老化原油化學(xué)法處理方案研究范文

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摘要：針對蓬萊老化原油破乳脫水困難問題，首先在原油性質(zhì)分析的基礎(chǔ)上提出破乳脫水方案。通過將不同化學(xué)藥劑與破乳劑進(jìn)行復(fù)配，得到脫水效果較好的化學(xué)藥劑配方。針對得到的化學(xué)藥劑配方對上游現(xiàn)場不同油艙的老化油進(jìn)行脫水實驗，結(jié)果顯示，加入化學(xué)藥劑經(jīng)24h沉降脫水處理后，能夠?qū)⒊跏己?7.5%的老化油含水率降至1%以下。另外，針對油水界面處的絮狀物以及脫出水質(zhì)進(jìn)行分析研究，并考察了化學(xué)藥劑處理后老化油同外輸原油摻煉對電脫鹽裝置的影響。結(jié)合上下游針對老化油的不同處理難題，提出老化油預(yù)處理加工建議方案，可以滿足上下游現(xiàn)場處理脫水要求。

關(guān)鍵詞：蓬萊老化原油；化學(xué)藥劑；復(fù)配；脫水；處理方案

在原油開采、集輸過程由于非常規(guī)作業(yè)會產(chǎn)生老化油，其中含有FeS、黏土、修井液、鉆井泥漿及采油過程中加入的各種化學(xué)品等，增加了破乳難度。某油田老化原油具有高密度、高膠質(zhì)、高酸值等特點，且含水量接近50%。由于生產(chǎn)過程中非常規(guī)操作造成其含有大量金屬離子雜質(zhì)，為了將老化原油含水量降至5%以下，加入含磷殺菌劑和破乳劑，導(dǎo)致脫水后原油中含有大量的磷，給下游煉廠的正常加工造成嚴(yán)重的困難，影響煉化企業(yè)正常生產(chǎn)[1]。老化原油性質(zhì)復(fù)雜，處理難度大，嚴(yán)重影響原油處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。目前關(guān)于老化原油處理方法主要有以下幾種[2]：混摻及回?fù)教幚砑夹g(shù)、熱化學(xué)處理技術(shù)、電場處理技術(shù)、離心處理技術(shù)、超聲波處理技術(shù)、微波處理技術(shù)、生物處理技術(shù)等。但不同的處理技術(shù)都有其優(yōu)缺點，本文中主要采用化學(xué)法對蓬萊老化原油進(jìn)行脫水處理，并研發(fā)一種新的復(fù)合型化學(xué)藥劑來解決老化原油脫水問題。針對該老化原油脫水困難問題，結(jié)合現(xiàn)場工藝條件及老化原油特性，通過將不同化學(xué)藥劑與破乳劑進(jìn)行復(fù)配，得到脫水效果較好的化學(xué)藥劑配方。針對上游現(xiàn)場不同油艙的老化油進(jìn)行脫水實驗，結(jié)果顯示，加入化學(xué)藥劑經(jīng)24h沉降脫水處理后，能夠?qū)⒊跏己?7.5%的老化油含水率降至1%以下。另外，針對油水界面處的絮狀物以及脫出水質(zhì)進(jìn)行分析研究，并考察了化學(xué)藥劑處理后老化油同外輸原油摻煉對電脫鹽的影響。結(jié)合上下游針對老化油的不同處理難題，提出老化油預(yù)處理加工建議方案，可以滿足上下游現(xiàn)場處理脫水要求。

1實驗材料及方法

實驗所用原油為蓬萊老化原油；TS-860F破乳劑，中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司提供；復(fù)合絡(luò)合劑，按常規(guī)方法自主復(fù)配得到，主要成分為乙二胺四乙酸鈉（10%~15%）、聚環(huán)氧琥珀酸鈉（5%~10%）、二乙烯三胺五乙酸鈉（5%~15%）、聚天冬氨酸（5%~10%）、檸檬酸（1%~10%）、亞硫酸鈉（0.5%~5%）等，具體用量可根據(jù)現(xiàn)場油品性質(zhì)調(diào)整；乙醇、石油醚，均為分析純，西隴化工股份有限公司生產(chǎn)。實驗儀器：FM200高剪切分散乳化機(jī)、LC-223電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱、XS204電子天平、DPY-3ZT全自動破乳劑評選及電脫鹽性能測試儀、JFH-2A全自動混合器等。實驗方法：針對老化原油破乳脫水的評價采用瓶試法進(jìn)行，通過測定在相同時間內(nèi)不同藥劑的油水分離速度進(jìn)行比較，同時觀察不同藥劑的出水水質(zhì)及掛壁現(xiàn)象。該方法參考《SY/T5281—2000原油破乳劑使用性能檢測方法（瓶試法）》進(jìn)行。

2結(jié)果與討論

2.1蓬萊老化原油一般性

質(zhì)該老化原油20℃密度為0.9575g/cm3，屬于重質(zhì)原油；老化油含水量為47.5%左右，鹽含量高達(dá)1013.7mg/L，同時老化油中的鐵、鈣、鈉、鎂含量遠(yuǎn)高于正常原油含量。由于老化油中過高的金屬含量，導(dǎo)致其沉淀物含量高達(dá)1.88%，灰分含量高達(dá)1.43%。另外值得注意的是，未經(jīng)過任何處理的老化油中P含量為80.2mg/L，Ni含量為34.6mg/L，Al含量為537mg/L等。因此，需要特別注意對下游煉廠加工的影響。該老化油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)以及硫、氮和金屬化合物等天然乳化劑的存在，有利于在油水界面形成穩(wěn)定的界面膜；另外，該老化油的酸值高達(dá)4.6mg/g，這些有機(jī)酸同含金屬的微小顆粒（如氧化鐵、硫化亞鐵、硫酸鈣等）產(chǎn)生很強(qiáng)的化學(xué)作用，將固體顆粒物分散在油水界面，形成強(qiáng)度更高的界面膜，從而使得單純靠重力自然沉降分離幾乎不可能實現(xiàn)。綜上所述，蓬萊老化油性質(zhì)具有“四高”的特點，即密度、黏度、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高；另外老化油中除了含大量的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，還含有較高的Fe、Na、Ca、Mg等金屬元素，正是這些因素引起老化油高含水、脫水難的主要因素。為了達(dá)到破乳脫水效果，從脫出金屬元素的影響機(jī)理入手篩選適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥劑并結(jié)合破乳劑協(xié)同使用[3]，來降低老化油乳狀液的穩(wěn)定性，達(dá)到破乳脫水目的。

2.2化學(xué)法處理蓬萊老化油脫水實驗

通過對渤海蓬萊油田老化原油的形成原因進(jìn)行分析可知，該老化油成分復(fù)雜，含有許多導(dǎo)電性較強(qiáng)的金屬離子等機(jī)械雜質(zhì)，造成破乳脫水困難。為了達(dá)到破乳脫水目的，實驗計劃首先采用不含磷的化學(xué)藥劑對老化油中的雜質(zhì)絡(luò)合脫出，然后加入破乳劑進(jìn)行熱化學(xué)沉降破乳脫水。按照配方1號（500μg/g復(fù)合絡(luò)合劑1#+2000μg/gTS860F破乳劑）對上游現(xiàn)場2P、5S不同乳化油艙的老化油進(jìn)行化學(xué)藥劑脫水效果對比考察。實驗中分別取2P艙、5S艙老化油于樣品瓶中，編號1~4號，然后加入配方1號化學(xué)藥劑用量于各樣品瓶中，用手搖動80次。將各樣品瓶放入65℃恒溫水浴中進(jìn)行熱化學(xué)沉降，記錄不同時間的脫水效果。不同油艙的老化原油性質(zhì)存在一定差異，不同配方的脫水效果也存在一定差異。對于2P艙老化油樣品，其中1號、2號相對來說脫水效果較好，脫后原油含水量均在1%以下，并且1號樣品的脫出水質(zhì)清澈，基本無任何掛壁現(xiàn)象。另外，對于5S艙老化油樣品，其中3號、4號相對來說脫水效果較好，脫后原油含水量均在1%左右，并且3號樣品的脫出水質(zhì)清澈，掛壁較少。總體來說，對于2P艙以及5S艙的老化油脫水，實驗結(jié)果顯示，采用復(fù)合劑1#和860F破乳劑協(xié)同使用的適應(yīng)性及脫水效果更好，均能滿足上游現(xiàn)場處理后老化油含水量<5%的脫水要求。

2.3不同藥劑處理后老化油性質(zhì)對比

針對表2中化學(xué)藥劑處理后的老化油以及蓬萊外輸正常原油性質(zhì)進(jìn)行對比分析，具體數(shù)據(jù)見表3。針對表3采用化學(xué)藥劑處理后老化油性質(zhì)進(jìn)行分析可知，該老化原油20℃密度為0.9390g/cm3，屬于重質(zhì)原油；處理后老化油含水量為0.36%左右，鹽含量為136.4mg/L，能夠滿足上游摻煉處理；另外，處理后老化油中Fe含量為79.8μg/g、Ca含量為143μg/g、Si含量為5.1μg/g、P含量為7.4μg/g、Al含量為8.2μg/g。對比蓬萊外輸正常原油性質(zhì)發(fā)現(xiàn)，采用復(fù)合劑1#+860F化學(xué)藥劑處理后的老化油其密度、黏度、灰分含量同蓬萊外輸原油性質(zhì)類似，僅其中的金屬含量及鹽含量有所偏大，能夠滿足外輸原油摻煉要求。

2.4老化油處理后油水界面絮狀物分析

絮狀物中硫含量高達(dá)6589.5ug/g；金屬元素分析顯示Fe元素含量高達(dá)6592μg/g，Ca元素含量為1454μg/g，Mg元素含量為581μg/g，Al元素含量為1136μg/g，Ba元素含量為976μg/g。通過對比老化油脫出前與脫出后元素分析數(shù)據(jù)，說明采用復(fù)合絡(luò)合劑1#能夠?qū)⑵渲械慕^大部分金屬元素進(jìn)行絡(luò)合脫出，從而與破乳劑進(jìn)行協(xié)同反應(yīng)達(dá)到破乳脫水目的。

2.5蓬萊老化油摻煉方案考察研究

為了考察采用化學(xué)藥劑處理后的老化原油對煉廠電脫鹽系統(tǒng)的影響，接下來通過將處理后的老化原油同蓬萊外輸原油以合適的比例進(jìn)行摻煉考察。上游針對處理后的老化油通常要求含水量在5%以內(nèi)即可滿足摻煉要求，而蓬萊外輸原油的水含量控制指標(biāo)通常在0.5%，摻煉后要求蓬萊混合外輸原油水含量<1%。因此，處理后老化原油與外輸原油的最大摻煉比例為1∶8。老化油摻煉電脫水研究實驗過程：采用化學(xué)藥劑處理后的老化原油與蓬萊外輸原油以一定的比例進(jìn)行混合，并取80g油樣于各樣品瓶中，分別對其編號1~3號。置于80℃烘箱中恒溫，并采用自動混合器攪拌。然后將各樣品瓶放入全自動破乳劑評選及電脫鹽性能測試儀進(jìn)行實驗。設(shè)定電脫水工藝條件為：溫度為130℃，壓力0.45MPa，注水量6%，混合次數(shù)為50次，工頻50Hz，電場強(qiáng)度400/800/1200V/cm，電場停留時間為10/15/15min。

2.6蓬萊老化原油化學(xué)法處理方案

通過蓬萊老化油上游現(xiàn)場脫水試驗結(jié)果對比可知，采用配方500μg/g復(fù)合絡(luò)合劑1#+2000μg/g破乳劑860F進(jìn)行現(xiàn)場脫水實驗，具體配方用量可根據(jù)現(xiàn)場油品性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，并將處理后達(dá)標(biāo)的老化油與蓬萊外輸原油以合適的比例進(jìn)行混合外輸。現(xiàn)場老化原油化學(xué)法處理方案：①將儲罐中的老化油加熱到65℃左右并進(jìn)行倒倉；②通過倒倉過程，在泵出口處加入合適用量的復(fù)合劑1#+860F破乳劑，然后將加完藥劑后的老化油倒倉至65℃左右的儲罐中熱沉降24~48h，每隔24h取樣檢測，看是否滿足脫水要求；③待老化油脫水達(dá)標(biāo)后，將上層干凈油樣抽出，下層清澈水層外排；④將處理后除去絮狀物的老化油與蓬萊外輸原油以不超過1∶10的比例混合外輸，并檢測混合后原油水含量是否滿足外輸指標(biāo)；⑤將化學(xué)處理后油水界面處存在的少量乳化層絮狀物單獨(dú)抽出進(jìn)入高頻電脫水裝置進(jìn)行處理，以避免將絮狀物帶到下游煉廠產(chǎn)生影響，同時進(jìn)一步將其中的老化油脫出并以合適的比例與外輸原油混摻。

3結(jié)論

（1）蓬萊老化原油含水量為47.5%左右，同時其密度、黏度、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高；另外，老化油中含有較高的Fe、Na、Ca、Mg等金屬元素，正是這些因素造成老化油乳化嚴(yán)重、脫水困難。

（2）對于上游現(xiàn)場2P艙、5S艙的老化油脫水，實驗結(jié)果顯示，采用復(fù)合絡(luò)合劑1#（500μg/g）+860F破乳劑（2000μg/g）協(xié)同使用的適應(yīng)性及脫水效果更好，經(jīng)24h沉降脫水處理后，能夠?qū)⒊跏己?7.5%的老化油含水率降至1%以下。

（3）對比蓬萊外輸正常原油性質(zhì)發(fā)現(xiàn)，采用復(fù)合絡(luò)合劑1#+860F化學(xué)藥劑處理后的老化油密度、黏度、灰分含量同蓬萊外輸原油性質(zhì)類似，僅金屬含量及鹽含量有所偏大，能夠滿足外輸原油摻煉要求。

（4）針對化學(xué)處理后老化油的油水界面處絮狀物分析可知，絮狀物中硫含量高達(dá)6589.5μg/g；Fe含量高達(dá)6592μg/g，Ca含量為1454μg/g，Mg元素含量為581μg/g。通過對比化學(xué)法處理前后的老化油元素分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)采用復(fù)合絡(luò)合劑1#能夠?qū)⑵渲械慕^大部分金屬元素進(jìn)行絡(luò)合脫出，從而與破乳劑進(jìn)行協(xié)同反應(yīng)達(dá)到破乳脫水目的。

（5）針對蓬萊老化原油摻煉方案進(jìn)行考察可知，添加有絮狀物的老化原油與外輸原油混合電脫時，脫出水質(zhì)發(fā)黃，水層有較多黑色絮狀物，難以滿足下游煉廠摻煉要求；將處理后老化油中的絮狀物進(jìn)行脫除后，以1∶10比例同蓬萊外輸原油進(jìn)行摻煉電脫，脫除水質(zhì)干凈清澈，無任何掛壁及絮狀物出現(xiàn)，可以滿足下游煉廠摻煉要求。

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作者：馬方義 單位：董健；李昊；王寧；潘巖；葛玉龍；左甜