近年來，頭臺油田開發(fā)進(jìn)入高含水階段，為了提高采收率和保證原油產(chǎn)量，采用了聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)等高效采油技術(shù)。然而，在采收率得到提高的同時，采出的原油不僅具有較高的含水率，而且還伴隨有許多促使生成乳狀液及穩(wěn)定乳狀液的乳化劑，以及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重組分雜質(zhì)和固體雜質(zhì)，這些物質(zhì)促使老化油形成并穩(wěn)定存在。由于老化油乳狀液成分復(fù)雜，含有許多導(dǎo)電性較強(qiáng)的黏土和FeS等機(jī)械雜質(zhì)，經(jīng)常會導(dǎo)致脫水系統(tǒng)凈化油含水超標(biāo)或脫水后污水水質(zhì)超標(biāo)。同時，由于這些雜質(zhì)的導(dǎo)電性較強(qiáng)，往往會導(dǎo)致電脫水裝置頻繁出現(xiàn)短路跳閘現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)電場擊穿事故，嚴(yán)重影響生產(chǎn)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，老化油的及時回收與高效處理，對于保證油田地面系統(tǒng)安全生產(chǎn)運(yùn)行及解決污水水質(zhì)惡化、超標(biāo)等問題至關(guān)重要。本文針對老化油的物化特性及頭臺油田老化油回收處理工藝現(xiàn)狀進(jìn)行分析研究，改善其回收處理工藝，提高處理效果。

1 老化油物化性質(zhì)與特點(diǎn)

對集輸工區(qū)老化油樣品分析結(jié)果表明，老化油含水率為60.5%，含油量為34.2%，其他為以氧化鐵、硅鋁酸鹽等為主的無機(jī)鹽。由于采出液長期積存、老化而使乳化液的乳化穩(wěn)定性增強(qiáng)，引起油田開發(fā)中地面工程能耗上升，設(shè)施、設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，運(yùn)行負(fù)荷率降低，破乳脫水及污水處理用劑量增加，處理難度增大，處理指標(biāo)不達(dá)標(biāo)等各種影響正常生產(chǎn)的問題。故了解老化油的物化特性與特點(diǎn)是老化油高效回收處理的前提。經(jīng)過分析，老化油內(nèi)部的化學(xué)組成決定其物理化學(xué)性質(zhì)，所含元素絕大部分以有機(jī)化合物的形式存在，主要為飽和烴和芳香烴為主的烴類，以及含氧、硫、氮等雜原子的非烴化合物。由于老化油成分復(fù)雜，硫酸鹽還原菌大量生長和繁殖，形成菌膠團(tuán)，同時，原油采出液中夾帶的大量機(jī)械雜質(zhì)混合各種生物異形物，使得老化油在表現(xiàn)上呈粘稠狀。其次，由于存放老化油的污油池內(nèi)的輕質(zhì)組分已經(jīng)部分或全部揮發(fā)，重質(zhì)組分占有 優(yōu)勢，因此老化油密度較大，粘稠度高。老化油的長期存放還使得其中的部分原油組分被氧化成復(fù)雜的氧化物，這些氧化物和原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重組分雜質(zhì)與機(jī)械雜質(zhì)共同作用使得老化油的乳化性能穩(wěn)定。另外，老化油中總鐵的含量比較高，且以無機(jī)形態(tài)與其他導(dǎo)電離子存在于所含污水中，所以老化油的導(dǎo)電能力遠(yuǎn)大于普通原油。總之，由于老化油復(fù)雜的物化性質(zhì)和特點(diǎn)，使其形成的乳狀液穩(wěn)定性增強(qiáng)，難以處理。

為了進(jìn)一步了解老化油的性質(zhì)特點(diǎn)，將提撈油與落地油2種老化油與普通原油的物化性質(zhì)進(jìn)行分析，見下表：

由上表可知，老化油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重組分雜質(zhì)與機(jī)械雜質(zhì)的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通原油，這些物質(zhì)的存在會使老化油的穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。另外，老化油的含蠟量及總鐵含量也均高于普通原油，這些性質(zhì)特點(diǎn)為老化油的脫水處理增大了難度。

2 老化油乳化穩(wěn)定性研究

老化油的形成需要一定的過程，通常從地下剛采出的原油乳狀液穩(wěn)定性較低，易實(shí)現(xiàn)破乳脫水。但在曝氧條件下，受空氣、溫度和光照等環(huán)境因素的作用，油水界面膜上聚集的乳化劑增多且聚結(jié)強(qiáng)度不斷變大，導(dǎo)致原油乳化液的穩(wěn)定性顯著增強(qiáng)，形成了所謂的“老化油”。

2.1 老化油乳化形態(tài)描述

油水沉降分離實(shí)驗(yàn)表明，高乳化程度的老化油在脫水過程中易于在上部油相與下部水相之間形成厚度不一的中間層，中間層呈半固態(tài)狀黏附在離心管電極上，且難以脫落。中間層雜質(zhì)經(jīng)洗油、烘干后，聚結(jié)有塊狀和粉末狀，測試其粒徑分布為8～500μm，粒徑越小，分離難度越大。

進(jìn)一步分析認(rèn)為，隨著含水率的降低，老化油乳狀液以油包水型為主，乳化液不同局部位置處的機(jī)械雜質(zhì)和水的相對含量變化相當(dāng)，在高效物理或化學(xué)處理過程中二者將相互聚并、同步游離分層。

2.2 老化油乳化液的黏度

選擇含水率相當(dāng)?shù)睦匣秃推胀C(jī)采油，通過實(shí)驗(yàn)對比分析其流變性和黏溫特性可知：對于相同的含水體系，老化油乳化程度高，黏度大，流動性能差。

2.3 固相雜質(zhì)對老化油破乳脫水的影響

通常原油乳狀液中的雜質(zhì)并不是以1種固體顆粒形式單獨(dú)存在，而是1個聚集體。這一聚集體帶有電性，加之原油中一些表面活性物質(zhì)的存在，不同粒徑的機(jī)械雜質(zhì)會被油相潤濕并吸附于油相中，主要存在于油水兩相界面上，增厚油水界面膜，提高乳化穩(wěn)定性。

在相同的脫水條件下，隨著固相機(jī)械雜質(zhì)含量的增多，破乳脫水效果明顯減弱，脫水率大幅降低。當(dāng)老化油中固相顆粒含量達(dá)到0.8%左右時，發(fā)現(xiàn)脫水器皿油水界面處有明顯的絮狀乳化中間層形成。

2.4 老化時間對原油采出液破乳脫水的影響

由上述分析可知，在曝氧條件下，原油的化學(xué)組成會發(fā)生一定的變化，極性組分含量有所上升。因此，開展了相同條件下的脫水效果評價(jià)實(shí)驗(yàn)，研究老化時間對原油乳狀液穩(wěn)定性的影響。

實(shí)驗(yàn)表明，乳化穩(wěn)定性因曝氧老化時間的不同而不同，曝氧老化越充分、時間越長，采出液的乳化程度越高、脫水難度越大、脫水率越低。這說明在曝氧老化過程中，乳化劑分子與油水兩相中的某些組分可能反應(yīng)形成新的表面活性化合物，使界面膜的厚度和強(qiáng)度進(jìn)一步增大。

通過以上室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，從直觀現(xiàn)象和量化上揭示了老化油乳狀液的形成及穩(wěn)定機(jī)理，并認(rèn)識了影響其穩(wěn)定性的各主要因素，為改善頭臺油田老化油的回收處理工藝提供了實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。

3 頭臺油田老化油回收處理工藝的應(yīng)用

3.1 頭臺油田老化油回收處理工藝現(xiàn)狀

頭臺油田成立于1993年，位于黑龍江大慶市內(nèi)。近年來，頭臺油田每年產(chǎn)生老化油都超過1000t，2009年達(dá)到2000t以上。為減少老化油的危害，頭臺油田自2008年將化學(xué)脫水器改造為電化學(xué)脫水器后，目前已經(jīng)擁有1套獨(dú)立的老化油處理工藝流程。其基本處理工藝為：將5000m3事故罐中老化油抽入脫水爐中進(jìn)行加熱，然后進(jìn)入電化學(xué)脫水器進(jìn)行油水分離，按照分離后含水率的不同，可選擇直接進(jìn)入原油儲罐或摻混入正常原油脫水流程進(jìn)行二次脫水。該流程在試運(yùn)行中沒有達(dá)到預(yù)期效果，主要是因?yàn)樵托再|(zhì)復(fù)雜，所用藥劑無法在有限的時間內(nèi)將乳化層完全分解，而且老化油的儲存時間較長，輕組分損失較多，固體雜質(zhì)含量較多，摻混入正常流程后嚴(yán)重影響脫水電場的運(yùn)行。

3.2 頭臺油田老化油回收處理工藝改善措施

由上述實(shí)驗(yàn)可知，老化油中的重組分雜質(zhì)與不同粒徑的機(jī)械雜質(zhì)等固相含量較高，且曝氧時間過長會導(dǎo)致老化油的乳化穩(wěn)定性增強(qiáng)，因此，積存時間過長的老化油若采用直接進(jìn)入油系統(tǒng)的常規(guī)處理技術(shù)，即便進(jìn)行處理參數(shù)的調(diào)節(jié)與控制，也將造成電場作用力不夠，破乳脫水不達(dá)標(biāo)。頭臺油田為取得高效的老化油處理效果，在礦場試驗(yàn)中，先后采取了以下幾種老化油回收處理工藝改善措施。

（1）改變收油方式。由于浮動連續(xù)收油工藝對來水的含油、固體懸浮物、硫化物的去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原有的收油槽式固定收油工藝，并且回收的污油含水率較低，只有少量的污水返回脫水系統(tǒng)，降低了脫水系統(tǒng)的處理負(fù)荷。連續(xù)浮動收油工藝運(yùn)行以后，沉降罐內(nèi)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)收油，罐內(nèi)沒有形成老化油層，能夠提高污水系統(tǒng)含油污水的處理效果。因此，頭臺油田在2000m3污水沉降罐中安裝了浮動式收油裝置。該裝置的運(yùn)行為下一級污水處理減輕了負(fù)擔(dān)，經(jīng)過現(xiàn)場運(yùn)行取得了較好的效果。

（2）調(diào)整電脫水器的工作壓力。一般來講，適當(dāng)提高電脫水器的工作壓力可以減少原油中輕質(zhì)餾分的汽化，并增加對蠟質(zhì)等重組分的溶解能力，從而起到降黏，加速水滴結(jié)合、聚并、沉降的作用。為此，在回收老化油過程中，頭臺油田將電脫水器的壓力由回收前的0.15MPa左右提高到了0.25MPa。

（3）適當(dāng)提高脫水溫度。溫度升高，在黏度降低的同時，油水界面上附著的各類乳化劑溶解度增大，界面膜的強(qiáng)度自然消弱，分散相的碰撞結(jié)合幾率增加，有利于脫水。但溫度過高，也會使原油中的輕質(zhì)餾分發(fā)生汽化，汽化物上升會阻礙水滴的沉降。因此，頭臺油田在回收老化油礦場試驗(yàn)期間，將脫水加熱爐的出口溫度由45℃提高到60℃。

（4）加大破乳劑藥量。由于破乳劑的親水能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于天然乳化劑（瀝青、膠質(zhì)及石蠟等），破乳劑的加入有利于水顆粒的合并，靠油水密度差將水沉降下來，有效地減少了老化油的曝氧時間。但是破乳劑用量過大，會造成脫水器進(jìn)料含水低，不利于建立底水，易使脫水器電場不能發(fā)揮作用，因此，調(diào)整來液加藥量使電脫水器進(jìn)口含水率控制在15%左右。在老化油回收試驗(yàn)期間，破乳劑加量由正常生產(chǎn)工況時的180kg/d提高到了320kg/d。

（5）合理控制收油量。老化油回收3～4h后開始進(jìn)入脫水系統(tǒng)，收油量不宜過大，否則會造成脫水器運(yùn)行不穩(wěn)定，甚至“垮電場”。在控制收油量時，對于回收周期過長的老化油，每天收油1～2h，收油量控制在35～60m3，同時加強(qiáng)油中含水及水中含油的化驗(yàn)監(jiān)測，若脫水效果達(dá)標(biāo)，隔天繼續(xù)收油，否則暫停收油，采取其他技術(shù)措施。

4 結(jié)論

（1）由于老化油成分復(fù)雜且穩(wěn)定，因此對老化油的處理應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行。與機(jī)采油相比，提撈油、落地油中含有較多的導(dǎo)電性較強(qiáng)的黏土和FeS等機(jī)械雜質(zhì)，且由于長時間積存而滋生了大量硫化物及硫酸鹽還原菌，給“兩段式”凈化處理工藝中電脫水器的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了隱患。

（2）影響老化油乳化穩(wěn)定性的主要因素是較多的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等重組分及固體雜質(zhì)含量和長時間的曝氧老化。同時，各種雜質(zhì)易富集于油水界面上，使界面膜的強(qiáng)度增大，形成穩(wěn)定性很高的原油乳狀液。

（3）對頭臺油田老化油處理工藝采取以下改善措施：在污水沉降罐內(nèi)安裝浮動式收油裝置、將脫水器工作壓力提高到0.25MPa、將脫水溫度提高到60℃、使破乳劑加藥量控制在230kg/d以及合理控制收油量。經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用取得了較好的應(yīng)用效果。