離心分離技術在乳化油處理中的應用
行業(yè)動態(tài)
一、前言
近年來，隨著油田開采的深入，為了提高原油采收率，各油田加大了各種新型采油工藝技術的實施，有效延長油田開發(fā)周期，但也造成各種化學藥劑相互作用，后續(xù)的油水分離難度加大。在化學藥劑的作用下，原油在沉降罐內(nèi)分為3層，上層為達標原油可以外輸，下層為水層，乳化油就是位于油水界面上的中間過渡層。乳化油的成分比較復雜，通常含原油20%～80%，水80%～20%，泥或渣2%～3%，酸、堿或鹽及表面活性劑0.5%，黏度高，是非常穩(wěn)定的乳化油體系，采用常規(guī)的集輸脫水手段難以處理。
二、遼河油田乳化油處理現(xiàn)狀
隨著聯(lián)合站內(nèi)乳化油的增加，原油脫水難度增大。處理原油的傳統(tǒng)方法主要有兩種：一種是采用大罐沉降+電脫水器兩段脫水工藝，將含水原油加熱到一定溫度，并在原油中加入適量的破乳劑，進入沉降罐脫除大部分的水，然后經(jīng)二段加熱后進入電脫水器脫水。一般情況下，電脫水器運行較平穩(wěn)，脫水效果較好，但乳化油進入電脫水器后，脫水電流升高，電場破壞，普遍出現(xiàn)電脫水器跳閘或極板擊穿等生產(chǎn)事故，對油田的安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅。即使采取加大破乳劑藥量或提高溫度等措施也難以恢復電場，因此，電脫水器不適于乳化油的處理。
另一種是采取兩段熱化學沉降脫水工藝，以遼河油田某聯(lián)合站為例，各小站來油加入適量的預脫水劑或破乳劑后，經(jīng)一次加熱爐升溫后進入一段沉降罐進行熱化學脫水，沉降一定時間后，低含水原油經(jīng)緩沖罐進入二次加熱爐，加熱后進入二次沉降罐脫水，二次沉降罐的凈化原油進入好油罐，經(jīng)外輸泵外輸。采取該工藝處理后的外輸原油含水達到5%～10%，極值達到30%，無法滿足外輸標準。該站先后采取了藥劑篩選、提高脫水溫度、調(diào)整油水界面、內(nèi)摻稀油等多項措施，均未解決問題。
目前，遼河油田多個采油廠出現(xiàn)過大量乳化油導致聯(lián)合站脫水系統(tǒng)運行部穩(wěn)定、外輸原油不達標的現(xiàn)象，普遍采取乳化油進乳化油罐，外輸時摻帶的辦法處理，如果處理不了只能折價銷售，嚴重影響油田的經(jīng)濟效益和安全生產(chǎn)。因此，乳化油處理已經(jīng)成為制約油田安全生產(chǎn)和環(huán)境保護的重要因素。
三、離心脫水技術原理
離心脫水處理工藝是國際上近期開展的一項研究，隨著國外阿法拉伐、維斯伐利亞等著名離心機生產(chǎn)商針對碟式離心機的技術突破，可以生產(chǎn)轉(zhuǎn)鼓直徑在1m以上的大型碟式離心機，離心脫水處理工藝的應用前景也日趨明朗。
碟式離心機主要由轉(zhuǎn)鼓、碟片和電機等主要部件組成，其離心轉(zhuǎn)速可以達到3000～10000轉(zhuǎn)/min。離心脫水原理主要是利用油、水、固相顆粒相互間的比重差，通過在碟式離心機旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓中引入離心力，依靠離心力場使比重差擴大幾千倍、上萬倍。離心機內(nèi)部包括一組提供分離面積的緊密堆積的圓錐形碟片，盡管在離心機中的停留時間在秒的數(shù)量級上，但是由于離心力作用，可達到很高的分離度，離心分離機的分離速度可以比重力下的分離速度高出三個數(shù)量級。固相在離心力的作用下被沉降，兩種液相被分離開來形成兩個液層，從而實現(xiàn)固/液/液分離，并在特殊機構(gòu)的作用下分別排出機體，整個進料和分離過程連續(xù)、封閉、自動地完成。
四、乳化油離心脫水工藝
以遼河油田某聯(lián)合站為例，說明乳化油離心脫水工藝流程。小站來油（55℃），首先進入一段加熱爐加熱至70℃，進入沉降罐沉降脫水，之后進入二段加熱爐加熱至80～85℃，然后進入碟式離心機，在離心力的作用下，乳化油被處理為三相：含水低于5%的原油進入好油罐合格外輸；排出的污水與沉降罐的污水及好油罐的污水一起去污水處理系統(tǒng)進行后續(xù)處理；所產(chǎn)生的泥渣進入排渣池去污泥處理系統(tǒng)進行后續(xù)處理。為提高分離效果，在離心機進料口添加化學破乳劑。
五、現(xiàn)場試驗
某聯(lián)合站來油含水50%左右，20℃時密度為0.9389g/cm3，蠟含量4.63%，膠質(zhì)+瀝青質(zhì)含量31.77%。
5.1 未投加破乳劑試驗階段
離心脫水設備于2012年4月進入聯(lián)合站現(xiàn)場，5月開始調(diào)試，調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)來油含有蘆葦、塑料布及黃夾克皮等異物，進入離心機后對設備損害極大，因此在離心機前加裝過濾器1臺。6月設備開始正式運行。
試驗結(jié)果顯示，來油含水波動較大，導致出油含水不穩(wěn)定，運行至2012年6月末，離心機進出口含水沒有變化，說明油水界面已經(jīng)無法建立，外部觀察，排渣口封不住，出水管出油，溢流口一直出油，因此停機。
拆機后發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)鼓端面有明顯傷痕，應為大塊顆粒聚集渣滓磕傷，返廠處理后，裝機繼續(xù)運行，發(fā)現(xiàn)問題依舊。經(jīng)與廠家研究后決定，對轉(zhuǎn)鼓端面鍍鉻處理，并加強前端過濾，采用80目過濾器。
5.2 投加破乳劑試驗階段
為提高脫水效果，在離心機入口投加化學破乳劑進行現(xiàn)場試驗。2012月8月開始進入破乳劑投加試驗階段。
試驗結(jié)果顯示，投加破乳劑后，出油含水明顯下降，且脫水效果穩(wěn)定，脫水后原油含水低于5%，打開機器后，鼓內(nèi)殘留少量渣滓，碟片上無積渣，表明該離心機可以排除液內(nèi)含有的渣滓，實現(xiàn)油、水、渣的三相分離。
六、結(jié)論
將碟式分離機分離原理運用在乳化油處理中，通過調(diào)整離心機的流量、運行參數(shù)等，取得顯著的分離效果。6個月的現(xiàn)場運行證明該聯(lián)合站乳化油可以連續(xù)分離，分離后原油含水低于5%，能為聯(lián)合站處理乳化油提供油品分離方面的技術指導，并對投產(chǎn)后的生產(chǎn)運行提供參考數(shù)據(jù)。
