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论文
技师综合评审论文
论文题目：
影响化学破乳的因素
目录
前言-4-
1沉降时间的影响-5-
2温度的影响-7-
2.1对沉降罐水层的合理控制-9-
2.2保证各站点原油外输温度-9-
3油水界面的影响-10-
3.1油水界面过低的影响-10-
3.1.1油水界面过低对沉降罐脱出水水质影响-11-
3.2油水界面过高的影响-11-
4现场工况条件的影响-12-
结论-13-
参考文献-14-
影响化学破乳的因素
摘要：
长庆油田原油处理工艺，无论是破乳剂现场应用“端点加药、管道破乳”，还是“末端加药、大罐破乳”两种破乳剂投加方式，原理都是原油破乳剂对原油进行化学作用，破坏油水界面膜的稳定，促使油水状态的上的分离，再利用油水密度差异与重力作用，在沉降罐内进行沉降处理，从而实现原油与水完全分离的目的。
原油处理状况如何，最直接的影响因素：
沉降时间温度、油水界面、油水界面过低、油水界面过高、现场工况条件、进液量大小对沉降罐平稳运行的影响。
本文主要针对长庆油田目前原油脱水处理过程中，集输工艺特性进行认识分析，及破乳剂在现场使用过程中，联合站沉降罐运行状况对破乳剂脱水方面的影响因素进行探讨，在实际生产中提高集输系统的可控性和稳定性。
关键词：
破乳剂集输工艺影响因素沉降罐
前言
油田遇到的乳状液大多是w/o型，即油为外相（连续相），水为内相（分散相）分散在原油中；也发现有o/w型乳状液，或两种类型乳状液共存的体系，但为数很少。
不管那种类型的乳状液，液滴的界面上都分布着天然乳化剂（原油中的胶质、沥青质和有机酸等）。
这些物质常与泥砂（或粘土）、无机盐、蜡等结合在一起，在液滴界面形成一层膜，膜越厚，其机械强度越大，液滴直径越小，则乳状液越稳定。
破乳过程的实质是破乳剂分子渗入并粘附在乳化液滴的界面上取代天然乳化剂并破坏表面膜，将膜内包复的水释放出来，水滴互相聚结形成大水滴并沉降到底部，油、水两相发生分离。
破乳剂的破乳有着较强的针对性,至今人们还没找到一种能够适合各种原油破乳的破乳剂。
影响化学破乳的因素主要有沉降时间、温度的影响、油水界面、油水界面过低、油水界面过高的、现场工况条件的影响。
长庆油田的原油处理工艺，目前全部为化学脱水，即使用原油破乳剂对原油进行破乳，再利用沉降罐的重力作用与油水密度的差异进行油水分离。
目前个别联合站由于随着原油产量的不断提高，建站初期所设计的沉降罐的容积已经无法适应生产，单纯的依靠沉降罐对油水分离的处理能力已经有限，先后投入使用了三相分离器进行部分来液的油水分离处理以减轻沉降罐的运行负荷，如采油三厂的吴起作业区刘坪联合站、采油四厂的云盘山联合站。
本文主要对沉降罐油水分离工艺中的影响因素作以探讨。
沉降罐主要是依靠下部水层的水洗作用和上部原油中水滴的沉降作用使油水分离。
含水毛油经入口中心汇管和辐射状配液管流入沉降罐底部的水层内。
含水原油向上通过水层时，由于水表面张力较大，使原油中的游离水、破乳后粒径较大的水滴、盐类和亲水固体杂质等并入水层，这一过程为水洗过程。
水洗过程至沉降罐中部油水界面处终止。
由于部分水量从原油中分出，原油从油水界面处沿罐截面向上流动的流速减慢，为原油中较小粒径水滴的沉降创造了有利条件。
当原油上升到沉降罐上部液面时，其含水率大为减少，经沉降分离后的净化原油自集油槽和溢油管排出，配液汇管为沿长度方向在管底部钻有若干小孔的多孔管。
沿罐中心向罐壁方向小孔孔径逐渐增大，使流出的油水混合物沿罐截面分布均匀，保证原油的净化脱水。
1沉降时间的影响
如前所述，经过管道中化学破乳的油水混合物由沉降罐底部中心配液汇管进入到溢流沉降罐，经过水洗油的过程，油层中还含有一定数量游离的微小水珠，及乳状液中即将破乳分离出的水珠，就需要在重力的作用下在一定沉降时间内下降到水层当中去，才能实现油水彻底的分离。
实际生产中，为了提高油水混合物在管道输送过程中的流动速度，主干线增压点都进行了增压，毛油进入联合站，产进换热器→沉降罐中心配液管，进入沉降罐底部，配液管上的微小喷淋孔上会喷射出压力较高的液柱，很大程度上搅动沉降罐的底部水层，甚至在水层偏低，控制不合理的工况条件下，引起油层的波动，水滴并非能在重力重用下顺利沉降。
如：
采油三厂吴起作业区刘坪联合站无缓冲罐，此现象更为严重，值得注意。
其次是随着能源的综合利用，长庆油田很多大的联合站附近投建了轻烃厂，主要是对原油中的伴生气进行回收处理，在沉降罐顶部安装了大罐引气装置，作用就是通俗所说的“拔气”，大量的气体及原油中的轻质组分从沉降罐中自水层到油层从下而上连续运动，对油层中微小液滴的下沉形成了阻力与屏障。
例如采油一厂杏河集中处理站沉降罐实际溢流口高度（准确的说是集油槽高度）10.65m,5000m3沉降罐有效实际贮存液量（平稳进液外输情况下溢流口距离罐底部空间容积）为4655m3左右,每m高度储存液量为437m3，按照沉降罐日进液量3000m3,平均每小时进液125m3（其实每小时进液也并非平稳状态）,7月份该站高最时达9.35m,距溢流口只有1.3m的空间,沉降时间只有4.5小时。
2温度的影响
温度对原油破乳有一定的好处，随着温度的升高，原油中所含有的沥青质、胶质、石蜡等在原油中的溶解增加，使水滴易于在互相碰撞并下沉，降低了原油的粘度，使水和油的密度差增大，也有利于水滴在油相中下沉。
同时温度对原油破乳有重要作用。
提高温度可以避免石蜡结晶，消除石蜡在界面膜上的吸附，促使水滴体积膨胀，加速界面膜破坏，有利于水滴聚结;也可以降低原油粘度，加速破乳剂的扩散和渗透，有利于破乳。
从能量的角度考虑，分子热运动的剧烈程度主要决定因素就是温度，温度越高，分子运动程度越激烈，破乳剂分子与原油的作用越迅速。
室内破乳剂评价也表明破乳剂脱水需要一个合适的温度，破乳剂才能具备最大的活性提高反应速度与最终脱水率。
在现场使用过程中，结合现场因素，也并非温度越高越好，温度一般控制在40-50℃为适宜，而是应该寻找现场操作更适合的温度进行操作控制。
例如：
二00六年三月中旬,采油三厂吴起作业区刘坪站3#沉降罐出现乳化层上升问题,由前期的0.5-1.0m上升至3m左右，净化油层空间严重不足，溢流口含水波动较大。
对乳化层及油层剖面样含水梯度分析，见表1。
对表1的分析可知,9.2-9.7m为净化油层,含水指标合格;8.9-7.4m为乳化层,表现为高含水,在一定条件下可实现油水分离;7.4-6.8m为乳化中间层,具体特征含水较高，含有大量颗粒与絮凝物质,也为油水乳状液形式。
序号
取样高度（m）
自动分离后,油:
水（外观体积比）
剖面含水，%
1
9.7
100:
0
0
2
9.5
100:
0
0.68
3
9.2
100:
0
0.23
4
8.9
100:
0
29
5
8.6
100:
0
33.8
6
8.0
100:
0
14.8
7
7.7
100:
0
28.0
8
7.4
100:
0
26.4
9
7.1
100:
0
22.5
10
6.8
100:
0
20.4
对吴四、吴八转来油管道样进行分析，油水混合物可以实现自动分离，对其含水进行分析，见表2。
来油站点
自动分离后,油:
水（外观体积比）
剖面含水，%
吴四转
3:
7
0.03
吴八转
7:
13
0.03
通过对上表可以看出,吴旗作业区目前端点加药,管道破乳的原油处理方式,在前端管道中已经完全实现油水的化学破乳,存在的问题是油水混合物,最终进入沉降罐后,却在物质形态上无法彻底分离。
结合目前吴旗作业区的原油处理的集输工艺，特提出以下几点建议，供领导及相关技术人员参考：
2.1对沉降罐水层的合理控制
结合前期站内运行资料，水层高度的控制与溢流口含水与乳化层有很大程度关联，3#沉降罐油水界面的理想状态为5.5-6.0m.
水层过低:
接近配液管高度，进液压力大，水洗过程不彻底，沉降罐内由于下部进液压力对油层的搅动与冲击，油水界面处于一片混沌状态，油层原油已经有一定程度的破乳，油水微观状态已经分离，但物质形态还处于无法分离，取出该层段油层剖面样，蒸其含水往往很高，但静置数十分钟时间，水自然分出，测其含水基本为净化油水平。
若水层偏低情况，长时间油和水物质形态得不到分离，加之破乳剂的作用，会形成乳化层。
水层过高:
油包水乳状液发生破裂,水滴的絮凝和沉降时间不足,来不及在重力的作用下聚结沉降入水层,会导致溢流口含水上升。
2.2保证各站点原油外输温度
管道破乳工艺，实现油水分离，破乳剂的化学作用是在管道中完成，为了保证管道破乳的彻底，减少沉降罐的运行负荷，就要在原油外输中具备一定的温度，使破乳剂具有最大的反应活性和扩散速度。
建议各转油站外输温度与沉降罐运行温度在40℃以上。
2.3定期对乳化中间层的处理
3油水界面的影响
沉降罐油水界面的控制水平对溢流口含水、乳化层、脱出污水水质量各个方面都有很大程度的关系，但现场工作人员往往忽视此关键问题，而造成一些不必要的问题。
3.1油水界面过低的影响
（1）油水界面过低对溢流口含水及乳化层的影响，
水层高低过低带来影响：
配液管高度若接近水层，进液压力大，水洗过程不彻底，水直接打入油层，而且下部的喷射压力直接影响水滴的下沉，沉降罐内部下向上的液流，自上向下的沉降，是一个动态的平衡，打破了就出现波动。
过低时，沉降罐内由于下部进液压力对油层的搅动与冲击，油水界面处于一片混沌状态，油层原油已经有一定程度的破乳，油水微观状态已经分离，但物质形态还处于无法分离，取出该层段油层剖面样，蒸其含水往往很高，但静置数十分钟时间，水自然分出，测其含水基本为净化油水平。
若水层偏低情况，长时间油和水物质形态得不到分离，加之破乳剂的作用，会形成乳化层。
3.1.1油水界面过低对沉降罐脱出水水质影响
首先,油水界面过低会导致污水含油升高,在水洗油的过程中,污水外排也在进行中,部分原油来不及上升到油层中去,已随污水排出沉降罐。
其次，目前很多联合站由于原油上产任务紧张与现场工艺条件的限制，在沉降罐投入以来从未进行过清罐处理，个别站甚至连续运行五年以上。
属沉降罐在多年运行过程中，原油成分中所含的粘土质，沥青质等成分随地层开采出原油进入沉降罐脱水处理过程中，长年累月不断积累存留在罐底，根据原油自身物性的不同，所含成分的高低，数年后得到很大程度的积聚，严重者可形成数米后的“泥垫”，严重者已达1m多厚，用取样器通过取样口向沉降罐底部自由下沉发现无法下沉至实际罐底。
沉降罐为内部“下进上出”动态运行状态，若在水层大幅度波动情况下，由于底部进液管中心配液汇管进液有一定压力而导致水层剧烈波动，层流状态紊乱为湍流，底部积存黑色粘土物质随之搅动起来而形成沉降罐底部水悬浮物极高，这样随着污水外排，污水中黑色粘土悬浮物分散悬浮导致视觉上的水质发黑。
3.2油水界面过高的影响
水层过高情况：
最主要的是沉降时间严重不足，会引起溢流口含水的超标，其次是对破乳剂浪费，加药浓度过大。
水层过高，破乳剂进入沉降罐，低于水密度的破乳剂向上至油层高度扩散，会很大程度的破乳剂在水中流失（尤其水溶性破乳剂），造成破乳剂的浪费，出水口阀开度大，部分破乳剂会随脱出水直接流逸出沉降罐,底部水层往往处于破乳剂的溶解饱和状态才能促进脱水，室内破乳评价实验在加药低浓度情况下，就能达到较高脱水率，但在现场使用过程中却往往遇到破乳剂使用浓度高，才能保证溢流口含水正常，很大程度有此方面的原因。
4现场工况条件的影响
联合站的工况条件，集输工艺也往往是影响原油脱水是否平稳的很重要因素。
（1）进液量大小对沉降罐平稳运行的影响
经过管道中化学破乳的油水混合物进入到溢流沉降罐，要想排出游离水滴，就需要稳定的油水层分布,一定的沉降时间.所以来液的平稳均衡是沉降罐运行的一个很重要的影响因素.沉降罐的运行,卸油台的来液量过大的波动,污水池水进入沉降罐的来液量或沉降罐脱水量的不平稳,以及在倒油操作过程中倒罐泵排量的过大,都会破坏沉降罐的动态平衡,降低沉降罐原油的沉降时间.反映就为剖面含水波动较大,严重时会导致溢流口含水严重超标。
以下为对靖三联合站的1#沉降罐的不同时段,进液量与溢流口含水,溢流口下1m含水监测数据见表3。
从上表不难发现,进液量的不平稳,也是溢流口含水波动的主要因素。
随着油田上产任务的加大，新井相继投产，由于地理方位及地势、输油管道等多方面因素，很多联合站设立了卸油台接收新开采井区原油。
卸油过于集中时，加上联合站对生产与生活污水的处理方式为回灌到沉降罐去，经常瞬间进液量大，在数小时之后就会显现出溢流口含水波动。
结论
要保证热化学沉降脱水工艺高效运行，原油破乳剂需要具备可靠的质量之外，联合站集输系统的硬件条件与集输工艺水平也是至关重要的一个方面，片面强调某一方面因素都是不科学的，只有把这两个方面的诸多影响因素综合起来，并将各个影响因素协调的控制在最佳状态，才能确保集输系统的平稳运行。
（1）原油破乳剂在联合站应用过程中，热化学脱水效果如何，影响因素有沉降时间、沉降罐温度、油水界面控制、现场具体的公况条件等，在解决问题时要综合衡量各方面因素。
（2）平稳操作和严格管理，也是影响脱水效果的因素之一。
操作的关键是控制四个平稳:
即药剂投加平稳，处理量平稳，温度平稳和油水界面平稳。
参考文献
[1]赵国玺.表面活性剂物质化学.北京:
北京大学出版社
[2]王枢、肖新材等.油水分离膜研究新进展.四川:
油田化学.（2003）04-0387-04.
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