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QK-油田污油处理技术研究与应用

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QK 油田 处理 技术研究 应用
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文 章 编 号 :1006 - 4095 (2005) 06 - 0078 - 03油 田 污 油 处 理 技 术 研 究 与 应 用胡 雪 滨 ,胡 振 国 ,陈 龙 花(江 汉 油 田 分 公 司 勘 探 开 发 研 究 院 ,湖 北 潜 江 433124)摘 要 :井 场 回 收 的 落 地 油 、 各 种 大 罐 清 出 的 油 泥 、 污 水 处 理 站 处 理 的 浮 油 等 组 成 了 数 量 可 观 的 油 田 污 油 ,由于 其 长 期 暴 氧 放 置 ,油 质 老 化 ,还 具 有 含 水 、 含 砂 较 高 ,乳 化 状 态 稳 定 的 特 点 ,而 污 油 中 所 含 的 胶 质 、 沥 青质 、 环 烷 酸 等 天 然 乳 化 剂 富 集 于 油 水 界 面 ,又 形 成 牢 固 的 界 面 膜 ,因 此 运 用 常 规 的 破 乳 剂 和 三 相 脱 水 器 很难 进 行 处 理 。 室 内 实 验 研 究 认 为 ,采 用 热 化 学 处 理 方 法 ,且 在 最 佳 的 处 理 条 件 下 ,运 用 所 研 制 的 污 油 处 理剂 J J 沉 降 剂 J 油 田 污 油 具 有 较 好 的 处 理 效 果 。 矿 场 试 验 证 明 ,该 处 理 技 术 和 所研 制 的 处 理 剂 ,能 够 成 功 而 又 高 效 地 处 理 这 些 油 田 污 油 ,具 有 较 强 的 实 用 性 和 推 广 应 用 价 值 。关 键 词 :油 田 污 油 ;处 理 剂 ;沉 降 剂 ;矿 场 试 验中 图 分 类 号 :               文 献 标 识 码 : 污 油 的 基 本 性 质 及 组 分 分 析对 王 场 、 钟 市 、 广 华 油 田 的 污 油 性 质 进 行 分 析表 明 ,尽 管 其 性 质 和 组 成 略 有 不 同 ,但 是 总 体 上 反映 出 油 田 污 油 的 密 度 较 大 (27 ℃ 时 均 高 于 0. 9750g/ ,含 水 率 较 高 (25 %~ 34 %) ,含 砂 达 到 5 %~ 10 % ,含 油 率 58 %~ 69 %。污 油 油 质 组 分 分 析 采 用 的 是 处 理 后 的 纯 净 油进 行 的 分 析 ,王 场 、 钟 市 、 广 华 油 田 的 污 油 其 烃 类含 量 相 近 ,非 烃 含 量 有 所 不 同 ,王 场 污 油 的 非 烃 含量 最 高 (23. 9 %) ;污 油 中 胶 质 和 蜡 的 含 蜡 相 对 较高 ,分 别 达 到 4. 7 %~ 5. 9 %和 17 %~ 22 % ,从 而造 成 污 油 凝 固 点 较 高 、 相 对 密 度 较 大 。2   污 油 处 理 技 术 研 究污 油 中 的 水 主 要 以 乳 化 水 和 游 离 水 的 形 态 存在 ,其 中 乳 化 水 主 要 为 油 包 水 型 ,污 油 油 质 中 的 蜡含 量 很 高 ,因 此 其 温 度 敏 感 性 较 强 。 热 化 学 处 理法 的 作 用 原 理 [ 1~ 2 ] 就 是 将 污 油 升 至 一 定 温 度 ,以降 低 污 油 的 粘 度 及 增 加 油 水 间 的 密 度 差 ,然 后 加入 特 定 的 表 面 活 性 剂 并 与 之 充 分 混 合 ,使 之 浓 集于 油 水 界 面 ,破 坏 原 有 的 稳 定 的 油 水 界 面 膜 ,使 分散 的 小 水 珠 相 互 聚 集 成 大 水 滴 ,在 油 水 密 度 差 的作 用 下 沉 降 分 离 出 来 。而 污 油 中 细 小 分 散 的 泥 砂 在 沉 降 剂 的 作 用 下絮 凝 成 团 ,可 同 水 滴 一 起 从 油 中 沉 降 分 离 出 来 。向 污 油 中 加 水 可 以 增 加 污 油 中 分 散 的 水 珠 间 相 互聚 集 的 机 会 ,有 利 于 水 珠 更 快 地 沉 降 分 离 ,同 时 还可 以 起 到 洗 涤 泥 砂 的 作 用 。 污 油 处 理 难 度 大 ,所需 沉 降 时 间 长 ,所 以 有 时 需 要 对 污 油 进 行 多 次 处理 。2. 1   污 油 处 理 实 验 条 件 的 确 定污 油 处 理 的 效 果 不 仅 与 污 油 处 理 剂 有 关 ,而且 受 处 理 过 程 中 的 温 度 、 搅 拌 强 度 和 时 间 以 及 静置 时 间 等 因 素 的 影 响 。 为 了 确 定 最 佳 的 污 油 处 理实 验 条 件 ,首 先 进 行 了 正 交 实 验 ,通 过 测 定 处 理 后的 表 层 污 油 含 水 率 来 确 定 最 佳 条 件 组 合 。采 用 43 ) 正 交 表 (表 1) ,选 择 处 理 剂 的 投加 浓 度 、 搅 拌 时 间 、 静 置 时 间 以 及 处 理 温 度 作 为 研究 的 四 个 因 素 。 通 过 表 2 的 实 验 结 果 可 以 看 出 :温 度 是 影 响 污 油 处 理 效 果 的 主 要 因 素 ,其 次 是 静置 时 间 、 处 理 剂 的 使 用 浓 度 和 搅 拌 时 间 。 由 此 得出 最 佳 的 处 理 实 验 条 件 组 合 为 2 1 ,即 处理 剂 加 入 量 500 L ,搅 拌 时 间 20 静 置 时间 8 h ,温 度 70 ℃ 。 以 下 实 验 均 采 用 这 个 实 验 条件 组 合 。2. 2   污 油 处 理 中 加 水 量 的 确 定收 稿 日 期 :2005 - 05 - 10作 者 简 介 :胡 雪 滨 ,高 级 工 程 师 ,1963 年 生 ,1987 年 毕 业 于 江汉 石 油 学 院 采 油 专 业 ,2002 年 中 国 地 质 大 学 (武 汉 ) 硕 士 研究 生 毕 业 ,长 期 从 事 提 高 原 油 采 收 率 、 油 田 注 水 水 质 、 油 层 保护 和 原 油 流 变 特 性 等 试 验 研 究 工 作 。 电 话 :0728 - 6502299河   南   石   油2005 年 11 月                               H et                           第 19 卷   第 6 期© 1994   正 交 实 验 因 素水 平A B C 剂 W/ L - 1搅 拌 时 间 / 时 间 / /℃1 100 10 4 702 200 20 6 653 500 30 8 60表 2   正 交 实 验 数 据实 验 号 A B C D 含 水 率 , %1234567891112223331231231231232313121233122318. 3826. 5031. 6032. 406. 6728. 7025. 6032. 105. 24Ⅰ , %Ⅱ , %Ⅲ , %66. 4867. 7762. 9466. 3865. 2765. 5469. 1864. 1463. 8720. 2980. 8096. 10Ⅰ j , %Ⅱ j , %Ⅲ j , %22. 1622. 5920. 9822. 1321. 7621. 8523. 0621. 3821. 296. 7626. 9332. 03最 大 级 差 4. 83 1. 11 5. 31 75. 81在 一 定 条 件 下 向 污 油 中 加 水 可 以 提 高 水 珠 间相 互 聚 集 的 机 会 ,有 利 于 水 滴 更 快 地 沉 降 分 离 ,但增 加 含 水 量 就 会 增 加 能 耗 和 处 理 剂 的 消 耗 ,甚 至增 加 污 油 处 理 的 难 度 。 因 此 ,考 虑 到 污 油 本 身 含水 率 高 ,在 一 次 处 理 时 就 不 向 污 油 加 水 ,只 在 二 次处 理 时 才 考 虑 加 水 的 问 题 。取 一 次 处 理 后 的 下 层 50 %污 油 作 为 二 次 处理 的 样 品 ,分 别 向 这 些 样 品 中 加 入 10 %、 20 %、30 %、 50 %的 清 水 ,按 照 上 面 所 确 定 的 最 佳 实 验 条件 组 合 进 行 加 水 量 的 确 定 实 验 ,实 验 结 果 表 明 :在二 次 处 理 中 最 佳 的 加 水 比 例 为 20 %。2. 3   污 油 处 理 实 验 研 究在 以 上 所 确 定 的 最 佳 实 验 条 件 组 合 的 基 础上 ,经 过 大 量 的 实 验 ,研 制 出 了 适 应 于 王 场 、 钟 市污 油 处 理 的 复 合 型 表 面 活 性 剂 J 适 合 于广 华 污 油 处 理 的 复 合 型 表 面 活 性 剂 J 及用 于 污 油 中 泥 砂 分 离 的 沉 降 剂 J 次 处 理 实 验 时 只 投 加 J J 结 果 见 表 3 ,可 见 王 场 、 钟 市 、 广 华 污 油经 过 一 次 处 理 后 就 可 分 别 获 得 30 %、 30 %、 40 %的 合 格 油 ,占 纯 油 质 的 50. 8 %、 51. 3 %和 57. 8 %。将 这 些 合 格 油 取 出 后 ,再 对 下 层 油 进 行 二 次 处 理 。将 一 次 处 理 后 剩 下 的 污 油 中 分 别 加 入 20 %的 清 水 ,重 新 在 70 ℃ 水 浴 中 恒 温 并 搅 拌 ,分 别 投加 0. 05 % J J 及 0. 07 %J 行 处 理 ,结 果 仍 见 表 3 ,由 此 可 见 二 次处 理 后 ,又 有 20 %的 污 油 可 以 处 理 合 格 ,分 别 占纯 油 质 的 30. 5 %、 30. 8 %和 20. 8 % ;但 也 仍 有 少量 污 油 不 合 格 ,只 能 作 为 污 泥 随 水 排 掉 。表 3   污 油 一 次 和 二 次 处 理 实 验 数 据污 油名 称一 次 处 理取 样部 位含 水率 , %含 砂率 , %二 次 处 理取 样部 位含 水率 , %含 砂率 , %王 场污 油钟 市污 油广 华污 油表 层10 %处30 %处35 %处表 层10 %处30 %处35 %处表 层20 %处40 %处45 %处00. 124. 187. 2600. 304. 696. 5201. 373. 696. 720. 020. 062. 142. 6700. 051. 213. 4400. 151. 382. 73表 层10 %处20 %处25 %处表 层10 %处20 %处25 %处表 层10 %处20 %处25 %处00. 863. 9610. 5201. 234. 728. 9901. 054. 219. 280. 050. 032. 383. 1900. 672. 544. 2600. 091. 573. 35经 过 一 、 二 次 污 油 处 理 后 ,王 场 、 钟 市 和 广 华的 污 油 有 44 %、 44 %和 52 %左 右 成 为 合 格 原 油 ,分 别 占 纯 油 质 的 81. 3 %、 82. 1 %和 78. 6 % ,能 够进 入 系 统 外 输 。3   污 油 处 理 技 术 的 矿 场 应 用根 据 污 油 处 理 室 内 实 验 的 结 果 ,结 合 现 场 实际 情 况 ,设 计 了 污 油 现 场 处 理 方 案 。 2001 年 至2003 年 江 汉 采 油 厂 与 江 汉 研 究 院 先 后 对 广 华 和王 场 油 田 的 污 油 进 行 了 处 理 ,累 计 处 理 污 油 3000余 方 ,约 收 获 1 450 t 的 合 格 原 油 。3. 1   污 油 处 理 工 艺 流 程油 田 污 油 主 要 分 两 次 处 理 ,一 次 处 理 时 只 加入 污 油 处 理 剂 ,二 次 处 理 时 须 加 入 清 水 、 污 油 处 理剂 和 沉 降 剂 ,两 次 处 理 后 仍 不 合 格 的 少 量 污 油 则作 为 污 泥 排 出 ,经 调 制 后 再 用 于 注 水 井 的 污 泥 调剖 。污 油 处 理 工 艺 流 程 见 图 1 ,有 污 油 处 理 罐 两座 ,1003 ;污 泥 池 一 座 (低 位 ) ,50 离 心 泵 、 螺 杆泵 和 加 热 炉 各 一 台 。3. 2   处 理 过 程 及 步 骤(1 ) 向 污 油 罐 1注 入 5 0 油 ,启 动 污 油 离·97·胡 雪 滨 等 污 油 处 理 技 术 研 究 与 应 用                        © 1994   污 油 处 理 工 艺 流 程心 泵 ,从 污 油 罐 抽 取 污 油 进 加 热 炉 加 热 后 回 到 污油 罐 进 行 循 环 ,同 时 启 动 螺 杆 泵 从 离 心 泵 入 口 按规 定 量 加 入 污 油 处 理 剂 (J J ,使污 油 与 污 油 处 理 剂 充 分 混 合 。(2)当 污 油 罐 内 污 油 达 到 70 ± 2 ℃ 后 ,停 止 循环 加 热 ,静 置 沉 降 8 小 时 。(3)沉 降 完 毕 后 ,打 开 污 油 罐 排 水 口 排 出 污 水和 泥 砂 ,然 后 每 隔 半 小 时 排 水 一 次 ,直 到 连 续 两 次无 水 为 止 。 对 脱 水 后 的 污 油 进 行 分 层 取 样 ,测 定含 水 和 含 砂 率 ,确 定 一 次 处 理 后 合 格 污 油 量 。(4)启 动 离 心 泵 ,将 一 次 处 理 后 不 合 格 污 油 从污 油 罐 1 抽 出 ,进 加 热 炉 加 热 后 进 入 污 油 罐 2 ,不合 格 污 油 抽 完 后 关 闭 污 油 罐 1 的 出 口 ,改 通 污 油罐 2 的 抽 出 口 阀 ,使 污 油 罐 2 的 污 油 通 过 加 热 炉循 环 加 热 ,同 时 启 动 螺 杆 泵 从 离 心 泵 入 口 按 规 定量 加 入 清 水 (清 水 可 从 污 油 泵 入 口 接 水 管 加 入 ,用流 量 计 计 量 ,均 匀 加 入 ) 、 污 油 处 理 剂 和 沉 降 剂 ,使其 充 分 混 合 。 当 污 油 罐 2 内 的 污 油 温 度 达 到 70± 2 ℃ 后 ,停 止 循 环 加 热 ,静 置 沉 降 8 小 时 (如 果污 油 罐 内 温 度 能 保 持 70 ℃ 更 长 时 间 ,可 适 当 延 长二 次 处 理 后 污 油 的 静 置 沉 降 时 间 ) 。(5)在 污 油 罐 2 中 的 污 油 静 置 沉 降 时 ,将 离 心泵 入 口 改 至 污 油 罐 1 ,将 其 中 的 合 格 污 油 抽 出 至原 油 罐 。 合 格 油 送 完 后 污 油 罐 1 即 可 重 新 进 污 油进 行 处 理 。(6)污 油 罐 2 内 的 污 油 沉 降 完 毕 后 ,仍 按 照 步骤 (3)进 行 操 作 。 对 于 仍 然 不 合 格 的 污 油 和 水 及泥 砂 一 起 从 罐 底 排 水 口 排 至 污 泥 池 ,合 格 污 油 送至 原 油 罐 。4   结 论(1 ) 室 内 实 验 研 究 证 明 , 污 油 处 理 剂J J 沉 降 剂 J 油 田 污 油具 有 较 好 的 处 理 效 果 ,可 分 别 将 王 场 、 钟 市 、 广 华污 油 中 的 44 %、 44 %、 52 %的 污 油 处 理 成 含 水 率小 于 5 %、 含 砂 率 小 于 3 %的 合 格 原 油 ,处 理 后 的原 油 分 别 占 各 自 纯 油 质 的 81. 3 %、 82. 1 %和 。 少 量 难 以 处 理 的 残 油 经 调 制 后 可 作 为 污 泥排 出 用 于 注 水 井 的 污 泥 调 剖 。(2)研 究 设 计 的 矿 场 污 油 处 理 工 艺 流 程 具 有较 强 的 实 用 性 ,对 有 效 实 施 其 污 油 处 理 方 案 起 到重 要 作 用 ,同 时 流 程 简 捷 便 于 操 作 、 投 资 少 、 处 理效 果 好 ,具 有 推 广 应 用 价 值 。参 考 文 献1   赵 福 麟 . 采 油 化 学 [ M ]. 北 京 :石 油 大 学 出 版 社 ,19892   张 玉 梅 ,彭 飞 ,吕 效 平 . 超 声 波 处 理 炼 油 厂 污 油 破 乳 脱水 的 研 究 [J ]. 石 油 炼 制 与 化 工 ,2004 ,35 (2)编 辑 :李 金 华    (上 接 第 56 页 ) — — 井 底 流 压 ,Φ — — — 地 层 孔 隙 度 ,无 因 次 ; — — 束 缚油 饱 和 度 ,无 因 次 ; — — 毛 管 压 力 , 考 文 献1   L . K. ]. 8490 ,19942   王 永 辉 ,蒋 阗 ,路 勇 . 低 渗 透 层 重 复 压 裂 的 油 藏 数 值 模拟 研 究 [J ] 勘 探 与 开 发 ,1997 ,24 (1) :47~ 493   胡 永 全 . 重 复 压 裂 技 术 研 究 [J ]. 天 然 气 工 业 ,2004 ,24(3) :72~ 754   李 治 平 . 油 气 层 渗 流 力 学 [ M ]. 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,2001编 辑 :彭   刚    ·08·                                     河   南   石   油                             2005 年   第 6 期© 1994 © 1994 © 1994
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