1 老化油的形成機理及危害

廣義上講，老化油是指現有技術手段難以處理的原油，是由原油、重質烴、聚合物、水、腐蝕產物及無機固體雜質等混合物組成，具有乳化充分，粘度大，穩定的特性。隨著近年來安塞油田深入開發，老井措施增多，產出液中含有老化油數量逐年增大，老化油隨產出液由井筒進入聯合站，并存在于沉降罐油水中間層和采出水沉降罐頂，嚴重影響集輸系統的正常運行，使外輸凈化油不合格。

1.1 老化油成分

由于老化油中含膠質、泥砂、原油、水等物質，這幾種物質的區別是密度不同，使用離心法可以將老化油各成分分離，從而進行分析老化油的物化性質。老化油通過高速離心分離后，分為4層，分別是油層、膠質層、水層及底部雜質。在電子顯微鏡下觀察，老化油中含有少量的球狀黑色固體，不同層位的老化油外觀均含有呈塊狀或球狀的黑包絮狀物，絮狀物邊沿吸附有薄油層，內部有少量的水，此外還含有少量油包水和水包油乳化液滴。

安塞油田X站老化油成分含量：

將離心分離獲得油水界面處乳化油的膠凝物機雜烘干，稱重，然后加入正庚烷在60℃條件下繼續溶解1h，過濾烘干，然后加入鹽酸溶液，過濾、沖洗、烘干稱重。根據實驗結果可以看出：

油水界面中間層主要為蠟質、膠質、瀝青質及無機酸不溶物，含少量腐蝕產物。

1.2 老化油形成機理

通過分析老化油中的各類成分，發現形成老化油主要原因是原油乳狀液中含有膠質、瀝青質、泥砂和FeS鹽，而膠質、瀝青質和泥砂在安塞油田前期開發過程中含量很少，遠沒有達到現在含量，而隨著近年來油田三次采油全面開展，各類措施中破膠不充分，是導致原油產出液中含膠雜質、泥砂的主要原因。

（1）新井投產及老井措施產生膠質形成老化油。

新井投產及老井措施后，產液中含大量膠質、瀝青質、蠟質、碳酸鹽、粘土等成分聚集在油水界面上，形成粘彈性膜。膠質和瀝青質中具有羥基、芳香碳-碳雙鍵化合物，形成穩定的乳化液。這些油井產出液中膠雜質進入集輸系統形成老化油。

（2）產建、措施收油泥質含量較高影響。

現場調查發現，試油現場儲油罐內、井場排污池及各站點污油池底部泥雜質含量高，產建收油措施回收后大量雜質進入原油脫水系統后形成老化油。

（3）集輸站點采出水系統排污收油引進泥砂等雜質。

污水池廢液主要來源于三相分離器排污、凈化罐排底水、各采出水罐排污收油、生活污水，這些廢液中含有大量泥砂、黑渣，再通過加壓泵進入沉降罐，產生乳化油。

（4）措施廢液中有機物及機械雜質的影響。

安塞油田油水井措施廢液均需要運送至集輸站點卸至采出水系統進行回注，而措施廢液有機物含量高、粘度大，措施廢液未降解的聚合物與采出水罐內懸浮顆粒相接觸形成較大懸浮顆粒，隨著重力作用浮于采出水水面或沉于底部，目前各聯合處理站，排污池收油均進入原油脫水系統，經過采出水罐排污收油進入沉降罐，產生難處理的乳化懸浮液。

1.3 老化油的危害

由于老化油具有乳化度高、吸水性強，密度介于油水之間，對集輸站生產具有很大的危害。

（1）老化油存在于油水層之間，使油水界面模糊，降低油水分離效果，沉降罐溢流口長期含水高于1%，外輸凈化油不合格。

（2）老化油浮于自然除油罐頂部，降低除油罐處理效果，高含油、含懸采出水回注地層，易堵塞地層。

（3）大量老化油在站內循環，占用了三相分離器、沉降罐等脫水設備有效容積，降低脫水設備利用率。

（4）膠質瀝青質會附著于輸油管道管壁上，使輸油管道結垢。

（5）含膠、瀝青質和泥砂較多的原油進入煉廠，會對煉廠設備帶來危害。安塞油田X站存有老化油5000m3，嚴重影響集輸生產運行。

2 離心技術在老化油處理的應用和改進

國內處理老化油通常的方法有熱化學沉降工藝、電脫水處理工藝、離心分離處理工藝、回摻法處理工藝，這些處理方法主要針對含泥砂、雜質高的老化油有明顯效果，但對含膠量較大的老化油效果并不明顯。

2.1 “電脈沖振蕩+碟片離心”處理老化油試驗

2015年6月安塞油田X集中處理站引進“電脈沖振蕩+碟片離心”工藝試驗處理站內積攢的老化油，老化油通過泵或自壓的方式進入電脈沖處理罐中，在進入電脈沖處理罐前添加破乳劑，進行破乳，電脈沖和破乳劑對老化油進行破乳后，進入碟片離心機進行三相分離，其中原油進入凈化油罐，采出水進入采出水系統，離心處理的膠雜質則袋裝運送至污泥廠處理。

從理論上及室內實驗，一級離心法處理老化油取得了很好的效果，但在現場應用過程中碟片離心機不能夠連續運轉。主要原因有以下幾個方面：

（1）老化油中的絮狀物太多，碟片離心機無法將絮狀物分離，絮狀物積累在離心機內，堵塞離心機。

（2）老化油中膠雜質多，碟片離心機通過離心作用膠雜質不能及時排出，也會造成離心機堵塞。鑒于這兩點影響，碟片離心機不能夠連續運轉，經過3個月調試和試驗，共處理老化油400m3，平均處理量不足5m3/d，處理量達不到運行要求，此次離心處理試驗失敗。

2.2 “電脈沖振蕩+螺旋離心+碟片離心”處理老化油

根據安塞油田X站老化油離心試驗失敗經驗，2015年8月靖某聯在碟片離心工藝的基礎上進行改進，增加螺旋離心機，該螺旋離心機是一種臥式離心機，內部螺旋式葉片，老化油中絮狀雜質通過葉片離心至末端出口，用于分離老化油中絮狀雜質及泥砂，而碟片離心機內產生的膠雜質離心產物通過使用清水反沖洗工藝進行排出，其處理工藝為“電脈沖振蕩+螺旋離心+碟片離心”。

靖某聯老化油和X集中處理站老化油成分類似，油水界面均含大量中間有機膠質層，通過靖某聯對離心處理工藝改進，螺旋式離心機將老化油內的泥砂、絮狀雜質進行脫除，碟片離心機進行膠質、水、原油進行三相分離，二級離心處理設備可以連續的運轉，未出現離心機堵塞情況。處理后凈化油含水0.1%，含膠質+雜質6%，處理后污水含油800mg/L，含懸1000mg/L（將處理后污水自然沉降后含油150mg/L，含懸120mg/L）。

雖然靖某聯離心處理技術可以連續運轉，但處理后的凈化油含雜質較高，不能滿足輸油低至0.5%的要求，只能將處理后的原油通過罐車運輸至上游轉油站、增壓點進行回摻二次處理，同時污水含油、含懸均達不到進入自然除油罐要求，污染回注水質，使回注采出水水質變差，因此進行改進后的兩級離心處理工藝仍不能滿足生產需要，同時也耗費了較大的人力和財力，通過計算老化油處理無經濟效益。

2.3 “電脈沖振蕩+螺旋離心+碟片離心+碟片離心”處理工藝

根據X站及靖某聯老化油處理經驗，在此基礎上繼續對離心法處理工藝進行改進，新增加1臺碟片離心機，用于處理后原油的除膠處理，同時對螺旋除去絮狀物的老化油二次加熱、加藥和電脈沖處理，一級碟片離心機產生的污水回收至1個100m3采出水罐進行沉降處理，頂部老化油回收繼續離心處理，合格污水進入采出水系統進行處理回注。

改進后的離心處理工藝為：破乳劑、加熱、電脈沖一級破乳破膠，螺旋離心機進行初步除絮狀物和泥砂，初處理后的老化油繼續加熱、加藥、電脈沖破乳、破膠，一級碟片離心機脫水，二級碟片離心機除膠。

處理設備及工藝如下：

一級處理設備（乳化油破乳、破膠）：加熱（蒸汽或熱水循環伴熱）+加藥+攪拌+電脫水。

二級處理設備（出渣）：螺旋離心機。

三級處理設備（過濾+脫水，保證水質達標）：過濾器+一級碟片離心機。

四級處理設備（脫除油中膠質及雜質）：二級碟片離心機。

改進后離心機轉速為6000r/min，加熱溫度為50℃，處理量4～6m3/h，產生固態渣量5m3/d，產生液態渣量20m3/d，產生油量40m3/d，產生水量55m3/d，通過2個月處理設備運轉共計處理老化油3500m3，同時處理后原油含膠雜質數量控制在1%以內，與其他凈化油混輸情況下凈化油含水率低于0.2%。

通過2次改進，安塞油田老化油處理形成了2次加熱、3級離心的處理工藝，該工藝優點是根據老化油中不同物質的不同性質，分類離心，解決了絮狀物堵塞、處理后原油膠質含量高、污水不合格等問題（處理后水含油≤200mg/L，懸浮物≤100mg/L）。

3 結論

（1）隨著安塞油田三次采油的逐年深入，老化油產生量逐年增大，原油產出液中老化油一部分直接進入沉降罐中，另一部分進入采出水系統，通過收油排污，回收至沉降罐中，這些老化油主要成分是膠質、瀝青質和泥砂，和原油乳狀液相結合后形成穩定的乳狀液，并長時間存放于儲罐中，形成老化油，老化油大量存在嚴重影響原油集輸生產，一是占用沉降罐溶劑，減少沉降時間，使沉降罐溢流口含水不達標；二是膠質瀝青質會附著于輸油管道管壁上，長時間會使輸油管道結垢；三是含膠質、瀝青質較大原油會對煉廠設施產生危害；四是老化油不處理會隨采出水進入地層，堵塞地層，使單井產量降低。

（2）單級離心處理技術在實驗室內處理老化油效果非常明顯，能夠將老化油內水、原油、膠雜質、泥砂進行分離，油品及水質較好，但受老化油成分復雜及儲罐內老化油膠質含量不均的影響，雜質離心后渣塊很容易堵塞離心機，使處理設施不能連續運行，不能滿足處理要求；二級離心技術在單級離心的基礎上進行改進，但是處理污水和凈化油不合格，均不能直接回注和外輸，后續處理成本增加，不能滿足指標要求；通過改進，三級離心技術一級除渣、二級脫水、三級除膠，不僅能夠連續運轉，同時處理后的原油、污水均能直接外輸和回注，且處理數量和處理效率均得到提高，達到了預期效果。

（3）離心處理技術的優點是處理時間短、占地面積小，能夠實現撬裝化管理，缺點是一次性投資大，每個聯合站建設多級離心設備不太現實，同時每個聯合站產生老化油量又不能滿足處理量的要求，因此，安塞油田將引進一套老化油處理設備，設置于某個聯合站內，將其他聯合站內的老化油運輸至處理點，進行處理，既節約了投資，又滿足了老化油處理要求。