孤东采油厂含油泥砂现状

胜利油田孤东采油厂属于疏松砂岩油藏，原油开采过程中携砂现象比较严重，每年仅大罐清砂就有3.56万方左右的油泥砂，再加上油水井的修井及管线的穿孔等产生的大量油泥砂，严重地危害了矿场周围的环境。目前油田采用的露天堆放和人工填埋处理方法，不但不能消除或减少污染，而且在雨季时节，埋藏地下的油泥砂中的原油成份随着雨水到处漂流，进一步地加剧了环境的恶化，为此当地政府对于每吨油泥砂的处理征收1000元的高额处理费用。目前胜利油田已经进入高含水期、为了稳定产量，就要提高产液量，这将使得油井出砂现象更加严重，也将使得油田含油泥砂量的进一步增大。此外孤东采油厂临海靠河，地处黄河三角洲自然保护区之内，高额的处理费用以及特殊的地理位置使得含油泥砂的无害化、资源化处理显得非常必要。

含油泥砂的热水洗处理实验

通过甲苯室内抽提实验，多组实验数据求得新鲜油泥砂平均含油率为22.26%，积存油泥砂平均含油率为19.26%。在抽提实验过程中集液管没有发现水分，由此可以断定该含油泥砂属于油湿性含油泥砂。

热碱水洗油其洗油机理主要是洗液中的NaOH或者Na2CO3与油泥砂中的有机酸成份发生反应生成羧酸盐表面活性剂。羧酸盐表面活性剂为一种阴离子表面活性剂，具有很强的洗涤能力，在洗涤过程中，羧酸盐表面活性剂在洗液与油砂之间形成独特的定向排列，形成以非极性的亲油基团为核心，内部包裹原油成份，以极性的亲水基团为外层的分子有序组合体。这些集合体形成以后，内核为碳烃油微液，具有较强的溶油能力，使得整个溶液表现出即可溶于水又可溶于油的能力。吸附原油成份的聚集体在机械力的作用下与油泥砂分离，并悬浮在洗液的上部。但是由于洗出的烃质成份附带有少量的泥砂颗粒，因此不能上浮到洗液的表面，随着搅拌机搅拌作用所携带的空气泡的进入与烃质成份的结合，最终烃质成份上浮实现油泥砂的分离。

洗液温度的影响  在NaOH浓度为0.3％、固液比2:3条件下，水洗60min、搅拌器转速200r/min条件下，测得不同温度下碱液的洗油效率结果如图1所示。

由洗油效率曲线可以看出，温度对于洗油效率有很大的影响。在低温下，由于沥青质原油粘度较大，与泥砂颗粒亲和力较强，泥砂颗粒易抱团，不利于碱液侵入到油泥砂团内部，因此无法将沥青质从泥砂颗粒表面剥离下来。随着温度的不断升高，油砂沥青质成份的粘度逐渐降低，通过强力搅拌动力降粘作用，碱液可以侵入到油泥砂团的内部，增大与油泥砂团的接触机会，生成表面活性剂，从而将沥青质成分从其中驱散出来。由曲线可以看出，碱液对于新鲜油泥砂具有较好的洗涤能力，在80℃时洗涤效率可以达到93.12%。

碱液浓度(质量)的影响  在水洗温度为80℃、固液比2:3、水洗60min、搅拌器转速200r/min条件下，测得不同碱液浓度下的洗油效率如图2所示。

由图中可以看出碱液浓度与洗油效率存在一个最佳的浓度值。当碱液浓度小于0.3%时，洗油效率随着碱液浓度的增加而增大，但是当碱液浓度大于0.3%时，洗油效率却是随着浓度的增大而降低。这是因为碱液浓度的增大，使得泥砂颗粒表面的Na+和OH-浓度增大，使得泥砂颗粒与沥青质分子之间的双电子层瓦解，导致沥青质成分与泥砂颗粒的再次结合，从而使得水洗效果变差。另外，随着洗液浓度的增加，洗出的原油乳化现象加重，处理成本增加。综上分析，取最佳洗液浓度为0.3%。

固液比的影响  固液比指的是含油泥砂与洗液的质量比。在NaOH浓度为0.3％、水洗温度为80℃、水洗时间60min、搅拌机转速200r/min的条件下，测得不同固液比下碱液的洗油效率如图3所示。

 由曲线可以看出水洗效果同样存在一个最佳的固液比值。固液比较大时，泥砂量太多不能保证洗液与泥砂颗粒之间的充分接触，使得洗油效率较低。固液比太小则使得洗出的沥青质成分不能有效地与搅拌作用产生的气泡相接触而上浮到洗液表面，使得最终洗出的原油量较少。只有在适当的固液比情况下，搅拌器搅拌卷入的大量空气进入油砂和水相之中与洗出的沥青质相结合，产生气浮现象，气泡的鼓吹作用使得含有少量泥砂的沥青质成分在气泡作用下而上浮到洗液的表面，完成油、泥砂的分离。由实验数据分析确定新鲜油泥砂的最佳固液比为2:3，积存油泥砂最佳固液比为1:2。

搅拌速度的影响  在NaOH浓度为0.3％、水洗温度为80℃、水洗时间60min、搅拌机转速200r/min的条件下，测得不同搅拌速度下碱液的洗油效率如图4所示。

由曲线可以看出，在搅拌速度较小的情况下，油泥砂的洗油效率不高。但是当搅拌速度达到200r/min~250r/min的时候，洗油效率比较高，并且变化不大，但是当进一步提高搅拌速度时，洗油效率降低。这是由于随着搅拌速率的增大，油泥砂中的沥青质成分的表观粘度也会相应的有所增加，从而导致洗油效率的降低。

洗涤时间的影响  相对于水洗温度和洗液浓度来说，水洗时间长短对水洗效果影响不是很大。当水洗温度合适的时候，油泥砂在很短的时间内就可以实现分离，达到一个较高的洗油效率。本组实验采用NaOH浓度为0.3％、水洗温度为80℃、固液比2:3、搅拌机转速200r/min条件下，测得不同洗涤时间下的洗油效率如图5所示。

由曲线可以看出水洗时间为30分钟的时候，洗油效率就可以达到80%左右，以后随着水洗时间的延长，洗油效率逐步增高。在实验中发现，在水洗前对油泥砂与洗液的混合物进行预热，其洗油效率要比不预热的效果好。通过试验确定水洗前预热10min，最佳洗涤时间60min。  

洗液类型的影响  考虑到洗涤成本的因素，实验中采用Na2CO3、十二烷基苯磺酸钠作为替换试剂，在其它实验条件不变的情况下，仅仅改变洗液的浓度进行测试，结果如图6所示。

由洗油效率曲线可以看出，用碳酸钠或者十二烷基苯磺酸钠来替代NaOH是可行的。不过用十二烷基苯磺酸钠洗出的沥青质成份明显乳化严重。另外，用十二烷基苯磺酸钠洗涤积存油泥砂，发现其对积存油泥砂中的粘土成分具有很好的洗涤作用，但洗油效率不高，洗后残泥中含油率仍然很高。考虑性价比，建议采用碳酸钠溶液作为洗液比较好。

除以上因素外，含油泥砂中烃质成分的组成、泥砂颗粒的性质以及在生产过程中加入的一些化学试剂等也影响着最终油泥砂的洗油效果。

含油泥砂工业化水洗处理的经济可行性分析

成本预算  油泥砂的水洗处理成本主要包括油泥砂的收集运输费用、电费、水费、供暖费用、化学试剂费用、设备费用以及工人的工资费用组成。按照目前胜利油田日产含油泥砂100平方米计算，各项费用估算如下：

油泥砂的收集运输费用：50×100＝5000元；（假定平均每吨油泥砂运输到油泥砂处理地点的总费用为50元/吨。）；电费：主要包括粉碎机耗电、分离装置电动机耗电（粉碎机采用农用粉碎豆类的粉碎机，筛孔直径约5mm，功率1KW；电动机采用2000KW，计算过程祥见附录A）,则耗电费用总计约为20000×0.5元/KWh＝10000元；燃气费用： 2500×2元/m3=5000元；（设定洗液的初始温度为常温25℃，洗涤需要加热到的最佳洗液温度为80℃）；水费：15×3元/m3＝45元；化学试剂费用： 15×103×0.3％×3.1元/kg＝139.5元；员工工资：10（人）×100元/人×天＝1000元/小时；其他费用（如设备维修等其他不可预见性开销）1000元/次。因此水洗成本每天估算开支总计为：22184.5元。

原油回收利润估算：油泥砂的工业化水洗处理，如果按照洗油效率为80％、油泥砂含油率20%来计算，每天可洗出原油16吨，按油价2000元/吨计算，可以买32000元。因此每天处理含油泥砂可获利润约10000元，年利润360多万。此外，由于含油泥砂的含油量大大降低，减少了对环境的危害，因此取得的环境效益和社会效益将更多。因此对胜利油田孤东采油厂的含油泥砂进行工业化的水洗处理在经济上是可行的。（文中图表略）