CN102433152B

CN102433152B - 一种原油乳化液低温破乳的方法

Info

Publication number: CN102433152B
Application number: CN201110323827.2A
Authority: CN
Inventors: 徐金兰; 惠会明; 周学军; 畅坤; 王磊; 蒋欣; 南天界; 杨彦柳
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2011-10-22
Filing date: 2011-10-22
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2031-10-22
Also published as: CN102433152A

Abstract

本发明公开了一种原油乳化液低温破乳的方法，该方法在原油乳化液温度降低至20℃～30℃时，向进入沉降罐的原油乳化液中投加适量破乳剂，然后再加入原油总重量5％～15％的破乳助剂，待原油乳化液与破乳剂、破乳助剂充分混合后，静置沉降2～5小时实现原油乳化液油水分离；所述的破乳助剂为C₄～C₂₂的脂肪烃、环烃或C₄～C₂₂的脂肪烃和环烃组成的混合烃轻质低黏油。本发明无需增加加热设施和更换破乳剂，就可以使原有破乳剂在低温条件下保持良好的破乳效果，降低沉降罐中间层厚度，致使低温原油快速脱水，原油脱水达标，简单易行，同时降低了破乳剂的投量。

Description

一种原油乳化液低温破乳的方法

技术领域

本发明属于石油化工领域，涉及低温条件下原油脱水方法，特别涉及一种原油乳化液低温破乳的方法。

背景技术

化学破乳是目前我国原油脱水的主要方法，化学破乳法要求原油温度在35℃以上，投加破乳剂可以达到原油脱水的目的。因此，现有的原油脱水站均需要对原油进行加热，冬季我国北方地区一般利用供暖系统对其进行加热，费用低，易于实施。但是停止供暖以后，原油温度降低至20℃～23℃，沉降罐中间层厚度明显增加，沉降罐运行不稳定，原油脱水效果差，含水率高，不达标。日产原油量减少数十吨，严重影响了脱水站的原油产量，造成重大经济损失，这是目前北方原油脱水站存在的主要问题。目前多数原油脱水站拟采用新增加热设施或更换破乳剂的方法，但新增加热设施的费用昂贵，这将大幅增加原油脱水成本及操作的复杂性，很难实施。此外，更换破乳剂有很多弊端，破乳剂的专一性强，适应性差，要筛选出适应20℃～23℃条件下的破乳剂相当困难，周期长，不确定性大。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷或者不足，本发明提供一种不增添加热设施、不更换破乳剂的简单易行的低温原油破乳方法，按一定比例添加破乳助剂，降低中间层厚度，致使原油快速脱水，简单易行，同时有效降低破乳剂的投加量。

为了实现上述技术目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种原油乳化液低温破乳的方法，该方法是在原油乳化液温度降低至20℃～30℃时，向进入沉降罐的原油乳化液中投加破乳剂，然后再加入原油总体积的5％～15％的破乳助剂，待原油乳化液与破乳剂、破乳助剂充分混合后，静置沉降2～5小时实现原油乳化液油水分离。

所述的破乳助剂为C₄～C₂₂脂肪烃、环烃或脂肪烃和环烃组成的混合烃轻质低黏油。

所述的原油乳化液为含水率为10％～40％的原油乳化液。

本发明发现C₄～C₂₂的脂肪烃、环烃或C₄～C₂₂的脂肪烃和环烃组成的混合烃轻质低黏油可有效用于原油乳化液低温破乳助剂的应用，特别是汽油作为破乳助剂效果十分显著。

本发明与现有技术相比具有如下技术优点：

1、工艺简单，易于操作

目前我国采用化学破乳法原油脱水站，都需要加温至30℃以上破乳剂才能具有较好的脱水效果。我国北方地区冬季可以利用供暖系统对原油乳化液脱水系统进行加热，原油破乳问题不突出。但是一旦北方地区停止供暖，原油乳化液脱水系温度骤降至室外环境温度30℃～20℃左右时，通常在我国每年4月至11月沉降罐温度一直维持在30℃以下，脱水效果差，原油脱水不达标。如果重新增加热设施或更换破乳剂对于大型原油脱水站来说是一个棘手的现实问题，由于企业资金和实际运行种种问题，上述解决措施在实际过程中很难实施。而本发明涉及的原油低温破乳方法只需在原有已加入破乳剂的基础上添加少量破乳助剂，无需改进加热系统，更换破乳剂，就能达到加温至30℃以上的脱水效果。工艺简单，操作方便，与此同时可降低原破乳剂投加量。

2、破乳助剂可回收利用

本方法中加入的破乳助剂为C₄～C₂₂脂肪烃、环烃或C₄～C₂₂的脂肪烃和环烃组成的混合烃轻质低黏油轻质低黏油，如汽油，混合烃(C₅～C₂₂)等，这些成分不会造成原油提炼的困难，而且它们的沸点较低，在下一步的原油提炼过程中可以回收利用。

3、节能

据报道，当产油量在12000～14000m³，将原油温度提高15℃～20℃，所需燃煤量8.5～9.9吨。本方法无需对原油乳化液进行加热，有效实现节能减排，可持续发展。

附图说明

图1为本发明不同原油乳化液添加不同剂量破乳助剂的脱水效果实验结果示意图。

图2为本发明不同原油乳化液添加不同剂量破乳助剂脱水效果随沉淀时间的变化曲线示意图。

图3为本发明添加破乳助剂前后温度对不同原油乳化液破乳脱水效果的影响实验结果示意图。

图4为本发明三种破乳剂在不同破乳助剂投量时的原油乳化液脱水效果。

图5为本发明三种不同破乳剂条件下投加破乳助剂后脱水效果随时间的变化曲线。其中图5a-图5c为20℃分别投加破乳剂A-C与汽油助剂时，原油乳化液脱水效果随沉淀时间的变化曲线。

图6为本发明原油乳化液添加破乳助剂前后温度对不同破乳剂破乳脱水效果的影响

图7为本发明破乳剂投量对破乳助剂低温脱水效果的影响

图8为本发明添加破乳助剂前后温度对投加不同破乳剂量的破乳脱水效果的影响

图9为本发明采用两种轻质黏油作为破乳剂的低温原油脱水效果图

以下结合附图对本发明的具体内容作进一步详细说明。

具体实施方式

以下是本发明的技术原理：

众所周知，原油中所含的水分是以水滴的形态存在的，水滴与原油形成油水界面膜，从而形成稳定的乳化液，称之为原油乳化液。向原油乳化液中加入的破乳剂能在油水界面上形成稳定性差的界面膜，导致界面膜破坏将膜内包覆的水释放出来，水滴聚结脱水。因此，原油破乳脱水的过程可分为以下两步：

第一步，油水界面膜破坏水滴聚结；第二步，水滴沉降。因此，黏度是影响上述两个过程发生的关键因素。

第一步中，当黏度较大时，油水界面膜稳定性增强，界面膜难破坏，界面膜内包覆的水不易释放。

第二步中，水滴的沉降速度与原油黏度成反比(参见公式1)，原油黏度越大，水滴沉降速度减小，沉降慢，不易脱水。

水滴在沉降过程中受到重力、浮力、粘滞阻力这三种作用力，水滴的沉降速度与原油黏度成反比，可以表示为：

(公式1)其中：

v——液滴的沉降速度(m/s)；

d——液滴的直径(m)；

ρ₁——水的密度(kg/m³)，ρ₂——原油的密度(kg/m³)；

g——重力加速度(m/s²)；

μ——原油的黏度(mPa.s)。

由此可见，原油黏度是影响原油脱水的关键因素。

另外，温度对原油黏度的影响最为明显，表1给出了某原油黏度随温度的变化值。

表1某原油粘度与温度值

北方地区冬季加热条件下，沉降罐温度控制在30℃～31℃，夏季停止加热后，温度降到20℃左右。从表1中可以看出当原油温度从31℃降到20℃，相应的黏度增大了近一倍，从而导致水滴难以聚结，水滴沉降速度非常缓慢，原油很难脱水。温度降到20℃左右时，原油乳化液的黏度急剧增大促使这些破乳剂无法发挥作用进行脱水，这正是许多北方原油脱水站夏季停暖后原油脱水率迅速降低、中间层增厚、沉降罐运行不稳定的主要原因。

本发明在含水率为10％～40％的原油乳化液温度降低至20℃～30℃时，向进入沉降罐的原油乳化液中投加破乳剂，然后再加入原油总重量5％～15％的破乳助剂，待原油乳化液与破乳剂、破乳助剂充分混合后，静置沉降2～5小时实现原油乳化液油水分离。

本发明向沉降罐的原油乳化液中投加的破乳剂是指常规的企业所选用的破乳剂，例如YT-100、DBP-2000-1及其复配等破乳剂。破乳剂的投加量按照常规的破乳剂使用说明中投加量进行配置，破乳剂投加量一般小于200mg/L，常用100mg/L，150mg/L，180mg/L等。

本发明所涉及的破乳助剂为C₄～C₂₂的脂肪烃、环烃或C₄～C₂₂的脂肪烃和环烃组成的混合烃轻质低黏油，其中汽油为优选破乳助剂。本发明向添加破乳剂的原油乳化液中再投加适量的上述破乳助剂，可以显著稀释及降低原油黏度，其改善了原油乳化液的脱水性能，破乳剂在破乳助剂的协同作用下进行破乳。

与此同时，上述这些成份不会造成原油提炼的困难，而且它们的沸点较低，在原油提炼过程中可以进行回收，实现资源可持续利用。尤其对于一个对于大型石油企业来说，不需加热，不需要更换破乳剂，不仅工艺简单易行，而且大幅度消减低温破乳的成本。

以下给出本发明的具体实施例以及相关实验研究。

实施例1不同原油的适用性研究

实验室高温(31℃)模拟的是采油厂冬季加热状态下沉降罐中原油乳化液的温度，实验室低温(20℃)模拟的是采油厂停止供暖后沉降罐中原油乳化液的温度。

实施例1考察了本发明对不同原油的适应性。试验采用5种不同原油样品，原油样品采自长庆油田华联站6个不同的油井，含水率为10％～40％，原油乳化液特性及试验控制条件见表2所示。考察不同破乳助剂投量、不同沉淀时间及不同温度条件下5种原油乳化液的脱水效果。

表2原油乳化液特性及试验控制条件

试验方法

具体试验方法，每次取原油样品20mL加入25mL的试管中，将试管放入温度为20℃和31℃恒温水浴装置中，低温采用冷水循环控制原油温度为20℃左右，高温采用恒温水浴锅控制在原油温度为31℃左右，待原油温度达到试验控制温度后，先添加150mg/L破乳剂，然后加入汽油破乳助剂，充分混合，静置沉淀一定时间后读取下层液面脱出水的体积，计算脱水率。

试验结果

(1)破乳助剂投加量的影响

参见图1，在低温20℃时，投加150mg/L破乳剂A和B，添加不同剂量破乳助剂后，测定5种不同原油样品的脱水率，结果见图1。从图1中可以看出，5种原油乳化液的脱水率随汽油的投加量增加而增大，表明投加破乳助剂提高了低温原油脱水的效果。由于试验用的5种原油乳化液特性差异较大，可以看出1#、2#、3#、4#、5#原油分别在汽油投量为20％、20％、20％、15％和5％时的脱水率最高，由于该试验在试管中进行，试管壁的影响较大，汽油助剂投量偏大，建议在实际沉降罐中汽油投加量为5％～15％。

(2)沉淀时间的影响

图2给出了1#原油乳化液、2#原油乳化液在投加150mg/L破乳剂A和不同剂量破乳助剂的情况下脱水率随时间的变化曲线。从图中可以看出，破乳助剂的投加量为5％～15％时，脱水速度快，沉淀2～5h后，就可达到较好的原油脱水效果。

(3)温度的影响

图3给出了在投加150mg/L破乳剂A和B的情况下添加破乳助剂前后1#、2#、3#原油样品的脱水率比较。从图中可以看出，原油温度为20℃时添加汽油后，5种不同原油的脱水率均高于或等于31℃未加汽油的原油脱水率，远高于20℃不加汽油的脱水率，添加破乳助剂后大幅度提高了低温原油的脱水率，对原油的适应性很强。

实施例2对不同破乳剂的适用性研究

实施例2考察了本发明对不同破乳剂的适应性，采用5#原油乳化液样品(含水率为30％～40％)进行试验，投加3种不同破乳剂A、B、C，其特性及试验控制条件见表3所示。考察3种破乳剂在不同破乳助剂投量、不同沉淀时间及不同温度条件下的原油乳化液脱水效果。

试验方法

表3破乳剂特性及试验控制条件

具体试验方法与实施例1相同，与实施例1不同的是实例2采用了3种破乳剂和1种原油乳化液(实例1中的5#原油样品)进行试验。按照实例1中所述方法控制原油温度为20℃和31℃，分别添加150mg/L的破乳剂A，B，C，然后添加破乳助剂(汽油)充分混合，静置沉淀一定时间后读取下层液面脱出水体积，计算脱水率。

试验结果

(1)破乳助剂投加量的影响

图4给出了添加不同剂量汽油条件下，三种破乳剂A、B、C的低温脱水效果，从图4中可以看出，对破乳剂A的效果尤为明显，脱水率从未加助剂的44％到99％，此时，原油含水率低于0.5％。对破乳剂B的效果也较显著，当投加5％～20％汽油后，脱水率增大到97％，对破乳剂C也有一定的效果，脱水率从73％提高到了89％。可见，低温时添加汽油作为破乳助剂可以提高破乳剂的脱水效率。

(2)沉淀时间的影响

在低温20℃时，投加破乳剂A，B，C及汽油助剂，不同沉淀时间的脱水效果见图5a-图5c所示。从图中可以看出，脱水速率较快，较短时间内即可脱水，破乳助剂的投加量为5％～20％时，沉淀2～5h后，就可达到较好的原油脱水效果。

(3)温度的影响

参见图6给出了添加汽油对三种破乳剂A、B、C的脱水率影响，从图中可以看出，未加汽油破乳助剂时，三种破乳剂条件下低温(20℃)时的脱水率均低于高温(31℃)时的脱水率，添加汽油助剂后，低温下(20℃)3种不同破乳剂的脱水率均高于或等于高温(31℃)未加汽油的原油脱水率，且远高于20℃不加汽油的脱水率，大幅度提高了低温原油脱水率，对破乳剂的适应性很强。

实施例3对破乳剂投加量的影响研究

实施例3考察了本发明对破乳剂投量的影响。试验采用3#原油乳化液样品(含水率为10％～15％)和5#原油乳化液样品(含水率为30％～40％)，分别投加破乳剂B、C，试验方案见表4所示。考察投加高低两种破乳剂量时，不同破乳助剂投量、不同沉淀时间及不同温度条件下的原油乳化液脱水效果。

表4破乳剂投量及试验控制条件

试验方法

具体试验方法，每次取原油样品20mL加入25mL的试管中，按照实例1中所述方法控制原油温度为20℃和31℃，分别添加75mg/L、150mg/L破乳剂B、C，然后加入一定量的汽油充分混合，静置沉淀一定时间后读取下层液面脱出水体积，计算脱水率。

图7给出了两种破乳剂投量(75mg/L和150mg/L)对低温脱水效果的影响。从图中可以看出，当破乳剂投量从150mg/L消减到75mg/L时，原油的脱水效率基本不变，仍然能达到90％以上，表明添加破乳助剂后，破乳剂投量可以消减50％。

试验结果

图8给出了添加破乳助剂前后温度对投加不同破乳剂量的破乳脱水效果的影响，即不同温度条件下添加破乳助剂前后原油脱水率曲线。从图中可以看出，原油温度为20℃时添加汽油后，投加75mg/L破乳剂的脱水率与投加150mg/L破乳剂的脱水率几乎相等，远高于未加破乳助剂的脱水率，接近高温(31℃)条件下的脱水效果，表明添加破乳助剂的低温原油破乳方法可以大幅度降低破乳剂的用量。

实施例4轻质低黏油作为破乳助剂的低温原油脱水研究

实施例4考察了两种轻质低黏油作为破乳剂的低温破乳效果。试验采用实例1中所述的3#原油乳化液样品(含水率为10％～15％)进行试验，按照实例1中所述的方法控制温度为低温21℃，投加实例1中所述的破乳剂A，分别投加汽油和轻质低黏原油(C4-C22的混合烃)作为破乳助剂，考察两种轻质低黏油作为破乳助剂的低温破乳效果。

试验方法

具体试验方法，每次取原油样品20mL加入25mL的试管中，按照实例1中所述方法控制原油温度为20℃和31℃，分别添加75mg/L、150mg/L破乳剂B、C，然后加入一定量的汽油充分混合，静置沉淀0.5h，1h，1.5h，5h，7h，9h，11h后读取下层液面脱出水体积，计算脱水率。

图9给出了两种助剂(轻质低黏油)的低温原油破乳情况。由图9可以看到投加汽油和轻质低黏油都明显提高了低温原油脱水效果。投加汽油为破乳助剂时，脱水率与汽油投量成正相关，汽油投量从0％增加到20％时，原油脱水率从0％增加到94％。试验还按照一定比例添加采油厂的轻质低黏油作为破乳助剂，结果发现脱水效率明显提高，从而说明添加汽油和混合烃(C₄-C₂₂)等轻质低黏油都可以提高原油低温破乳效果，其中汽油是优选的破乳助剂。

Claims

1.一种原油乳化液低温破乳的方法，其特征在于：该方法是在原油乳化液温度降低至20℃～30℃时，向进入沉降罐的原油乳化液中投加破乳剂，然后再加入原油总重量5%～15%的破乳助剂，待原油乳化液与破乳剂、破乳助剂充分混合后，静置沉降2～5小时实现原油乳化液油水分离；

所述的破乳助剂为C₄～C₂₂的脂肪烃、环烃或C₄～C₂₂的脂肪烃和环烃组成的混合烃轻质低黏油；

所述的破乳剂为YT100；所述的原油乳化液为含水率为10%～40%的原油乳化液。

2.如权利要求1所述的原油乳化液低温破乳的方法，其特征在于：所述的破乳助剂为汽油。