1 老化油的形成机理及危害

广义上讲，老化油是指现有技术手段难以处理的原油，是由原油、重质烃、聚合物、水、腐蚀产物及无机固体杂质等混合物组成，具有乳化充分，粘度大，稳定的特性。随着近年来安塞油田深入开发，老井措施增多，产出液中含有老化油数量逐年增大，老化油随产出液由井筒进入联合站，并存在于沉降罐油水中间层和采出水沉降罐顶，严重影响集输系统的正常运行，使外输净化油不合格。

1.1 老化油成分

由于老化油中含胶质、泥砂、原油、水等物质，这几种物质的区别是密度不同，使用离心法可以将老化油各成分分离，从而进行分析老化油的物化性质。老化油通过高速离心分离后，分为4层，分别是油层、胶质层、水层及底部杂质。在电子显微镜下观察，老化油中含有少量的球状黑色固体，不同层位的老化油外观均含有呈块状或球状的黑包絮状物，絮状物边沿吸附有薄油层，内部有少量的水，此外还含有少量油包水和水包油乳化液滴。

安塞油田X站老化油成分含量：

将离心分离获得油水界面处乳化油的胶凝物机杂烘干，称重，然后加入正庚烷在60℃条件下继续溶解1h，过滤烘干，然后加入盐酸溶液，过滤、冲洗、烘干称重。根据实验结果可以看出：

油水界面中间层主要为蜡质、胶质、沥青质及无机酸不溶物，含少量腐蚀产物。

1.2 老化油形成机理

通过分析老化油中的各类成分，发现形成老化油主要原因是原油乳状液中含有胶质、沥青质、泥砂和FeS盐，而胶质、沥青质和泥砂在安塞油田前期开发过程中含量很少，远没有达到现在含量，而随着近年来油田三次采油全面开展，各类措施中破胶不充分，是导致原油产出液中含胶杂质、泥砂的主要原因。

（1）新井投产及老井措施产生胶质形成老化油。

新井投产及老井措施后，产液中含大量胶质、沥青质、蜡质、碳酸盐、粘土等成分聚集在油水界面上，形成粘弹性膜。胶质和沥青质中具有羟基、芳香碳-碳双键化合物，形成稳定的乳化液。这些油井产出液中胶杂质进入集输系统形成老化油。

（2）产建、措施收油泥质含量较高影响。

现场调查发现，试油现场储油罐内、井场排污池及各站点污油池底部泥杂质含量高，产建收油措施回收后大量杂质进入原油脱水系统后形成老化油。

（3）集输站点采出水系统排污收油引进泥砂等杂质。

污水池废液主要来源于三相分离器排污、净化罐排底水、各采出水罐排污收油、生活污水，这些废液中含有大量泥砂、黑渣，再通过加压泵进入沉降罐，产生乳化油。

（4）措施废液中有机物及机械杂质的影响。

安塞油田油水井措施废液均需要运送至集输站点卸至采出水系统进行回注，而措施废液有机物含量高、粘度大，措施废液未降解的聚合物与采出水罐内悬浮颗粒相接触形成较大悬浮颗粒，随着重力作用浮于采出水水面或沉于底部，目前各联合处理站，排污池收油均进入原油脱水系统，经过采出水罐排污收油进入沉降罐，产生难处理的乳化悬浮液。

1.3 老化油的危害

由于老化油具有乳化度高、吸水性强，密度介于油水之间，对集输站生产具有很大的危害。

（1）老化油存在于油水层之间，使油水界面模糊，降低油水分离效果，沉降罐溢流口长期含水高于1%，外输净化油不合格。

（2）老化油浮于自然除油罐顶部，降低除油罐处理效果，高含油、含悬采出水回注地层，易堵塞地层。

（3）大量老化油在站内循环，占用了三相分离器、沉降罐等脱水设备有效容积，降低脱水设备利用率。

（4）胶质沥青质会附着于输油管道管壁上，使输油管道结垢。

（5）含胶、沥青质和泥砂较多的原油进入炼厂，会对炼厂设备带来危害。安塞油田X站存有老化油5000m³，严重影响集输生产运行。

2 离心技术在老化油处理的应用和改进

国内处理老化油通常的方法有热化学沉降工艺、电脱水处理工艺、离心分离处理工艺、回掺法处理工艺，这些处理方法主要针对含泥砂、杂质高的老化油有明显效果，但对含胶量较大的老化油效果并不明显。

2.1 “电脉冲振荡+碟片离心”处理老化油试验

2015年6月安塞油田X集中处理站引进“电脉冲振荡+碟片离心”工艺试验处理站内积攒的老化油，老化油通过泵或自压的方式进入电脉冲处理罐中，在进入电脉冲处理罐前添加破乳剂，进行破乳，电脉冲和破乳剂对老化油进行破乳后，进入碟片离心机进行三相分离，其中原油进入净化油罐，采出水进入采出水系统，离心处理的胶杂质则袋装运送至污泥厂处理。

从理论上及室内实验，一级离心法处理老化油取得了很好的效果，但在现场应用过程中碟片离心机不能够连续运转。主要原因有以下几个方面：

（1）老化油中的絮状物太多，碟片离心机无法将絮状物分离，絮状物积累在离心机内，堵塞离心机。

（2）老化油中胶杂质多，碟片离心机通过离心作用胶杂质不能及时排出，也会造成离心机堵塞。鉴于这两点影响，碟片离心机不能够连续运转，经过3个月调试和试验，共处理老化油400m³，平均处理量不足5m³/d，处理量达不到运行要求，此次离心处理试验失败。

2.2 “电脉冲振荡+螺旋离心+碟片离心”处理老化油

根据安塞油田X站老化油离心试验失败经验，2015年8月靖某联在碟片离心工艺的基础上进行改进，增加螺旋离心机，该螺旋离心机是一种卧式离心机，内部螺旋式叶片，老化油中絮状杂质通过叶片离心至末端出口，用于分离老化油中絮状杂质及泥砂，而碟片离心机内产生的胶杂质离心产物通过使用清水反冲洗工艺进行排出，其处理工艺为“电脉冲振荡+螺旋离心+碟片离心”。

靖某联老化油和X集中处理站老化油成分类似，油水界面均含大量中间有机胶质层，通过靖某联对离心处理工艺改进，螺旋式离心机将老化油内的泥砂、絮状杂质进行脱除，碟片离心机进行胶质、水、原油进行三相分离，二级离心处理设备可以连续的运转，未出现离心机堵塞情况。处理后净化油含水0.1%，含胶质+杂质6%，处理后污水含油800mg/L，含悬1000mg/L（将处理后污水自然沉降后含油150mg/L，含悬120mg/L）。

虽然靖某联离心处理技术可以连续运转，但处理后的净化油含杂质较高，不能满足输油低至0.5%的要求，只能将处理后的原油通过罐车运输至上游转油站、增压点进行回掺二次处理，同时污水含油、含悬均达不到进入自然除油罐要求，污染回注水质，使回注采出水水质变差，因此进行改进后的两级离心处理工艺仍不能满足生产需要，同时也耗费了较大的人力和财力，通过计算老化油处理无经济效益。

2.3 “电脉冲振荡+螺旋离心+碟片离心+碟片离心”处理工艺

根据X站及靖某联老化油处理经验，在此基础上继续对离心法处理工艺进行改进，新增加1台碟片离心机，用于处理后原油的除胶处理，同时对螺旋除去絮状物的老化油二次加热、加药和电脉冲处理，一级碟片离心机产生的污水回收至1个100m³采出水罐进行沉降处理，顶部老化油回收继续离心处理，合格污水进入采出水系统进行处理回注。

改进后的离心处理工艺为：破乳剂、加热、电脉冲一级破乳破胶，螺旋离心机进行初步除絮状物和泥砂，初处理后的老化油继续加热、加药、电脉冲破乳、破胶，一级碟片离心机脱水，二级碟片离心机除胶。

处理设备及工艺如下：

一级处理设备（乳化油破乳、破胶）：加热（蒸汽或热水循环伴热）+加药+搅拌+电脱水。

二级处理设备（出渣）：螺旋离心机。

三级处理设备（过滤+脱水，保证水质达标）：过滤器+一级碟片离心机。

四级处理设备（脱除油中胶质及杂质）：二级碟片离心机。

改进后离心机转速为6000r/min，加热温度为50℃，处理量4～6m³/h，产生固态渣量5m³/d，产生液态渣量20m³/d，产生油量40m³/d，产生水量55m³/d，通过2个月处理设备运转共计处理老化油3500m³，同时处理后原油含胶杂质数量控制在1%以内，与其他净化油混输情况下净化油含水率低于0.2%。

通过2次改进，安塞油田老化油处理形成了2次加热、3级离心的处理工艺，该工艺优点是根据老化油中不同物质的不同性质，分类离心，解决了絮状物堵塞、处理后原油胶质含量高、污水不合格等问题（处理后水含油≤200mg/L，悬浮物≤100mg/L）。

3 结论

（1）随着安塞油田三次采油的逐年深入，老化油产生量逐年增大，原油产出液中老化油一部分直接进入沉降罐中，另一部分进入采出水系统，通过收油排污，回收至沉降罐中，这些老化油主要成分是胶质、沥青质和泥砂，和原油乳状液相结合后形成稳定的乳状液，并长时间存放于储罐中，形成老化油，老化油大量存在严重影响原油集输生产，一是占用沉降罐溶剂，减少沉降时间，使沉降罐溢流口含水不达标；二是胶质沥青质会附着于输油管道管壁上，长时间会使输油管道结垢；三是含胶质、沥青质较大原油会对炼厂设施产生危害；四是老化油不处理会随采出水进入地层，堵塞地层，使单井产量降低。

（2）单级离心处理技术在实验室内处理老化油效果非常明显，能够将老化油内水、原油、胶杂质、泥砂进行分离，油品及水质较好，但受老化油成分复杂及储罐内老化油胶质含量不均的影响，杂质离心后渣块很容易堵塞离心机，使处理设施不能连续运行，不能满足处理要求；二级离心技术在单级离心的基础上进行改进，但是处理污水和净化油不合格，均不能直接回注和外输，后续处理成本增加，不能满足指标要求；通过改进，三级离心技术一级除渣、二级脱水、三级除胶，不仅能够连续运转，同时处理后的原油、污水均能直接外输和回注，且处理数量和处理效率均得到提高，达到了预期效果。

（3）离心处理技术的优点是处理时间短、占地面积小，能够实现撬装化管理，缺点是一次性投资大，每个联合站建设多级离心设备不太现实，同时每个联合站产生老化油量又不能满足处理量的要求，因此，安塞油田将引进一套老化油处理设备，设置于某个联合站内，将其他联合站内的老化油运输至处理点，进行处理，既节约了投资，又满足了老化油处理要求。