原油,作为现代工业的“血液”,是重要的能源和化工原料。从地下开采出来的原油并非纯净的碳氢化合物混合物,而是常常含有水、盐、泥沙等杂质。其中,水和盐的存在对原油的开采、运输、炼制以及最终产品质量都有着显著的影响。理解原油中水和盐的来源及其带来的问题,对于石油工业至关重要。将详细阐述原油中水和盐的来源机制,以及它们带来的影响。
要理解原油中水和盐的来源,首先需要了解原油的形成过程。原油主要来源于古代海洋生物,例如浮游生物、藻类等。这些生物死后沉入海底,覆盖在沉积物之下。在厌氧环境下,经过漫长的时间和地质作用,有机物逐渐转化为复杂的碳氢化合物,形成了原油。这个形成过程决定了原油原始组成成分的复杂性。
由于原油的形成发生在海洋或湖泊等水体环境中,地层水中含有丰富的盐分和其他矿物质。这些盐分会随着有机物的转化过程,一部分被包裹在原油中,形成“地层盐”。同时,在烃源岩的形成过程中,孔隙中也会残留有一定量的地层水,这些水也是原油中原始水分的来源之一。可以说,原油本身就是在水和盐的“滋养”下逐步形成的。
即使原油形成时只有少量的水和盐,在开采过程中,也难免会混入更多的杂质,尤其是水和盐。
在油田开采过程中,为了提高原油的采收率,常常需要采用注水技术。即将大量的水注入地下油藏,以驱替原油,使其更容易被开采出来。注入的水通常是来自地表的水源,例如河流、湖泊或者海洋。这些水源中普遍含有盐分,注入的水在驱替原油的同时,也会将盐分带入原油中。而且,注入的水本身也会混入原油中,形成“乳化液”。
一些老油田或者含水率较高的油田,本身就存在大量的水层。在开采过程中,由于地层压力的变化或者井筒设备的故障,很容易导致地层水涌入井中,最终与原油混合。这种“井涌水”往往含有高浓度的盐分,进一步增加了原油中盐的含量。
地质构造对原油中水和盐的分布也起着重要作用。
在一些地质构造复杂的地区,例如断裂带或盐丘附近,原油更容易受到地下水的影响。断裂带是地壳断裂的区域,通常是地下水流动的通道。如果油藏位于断裂带附近,地下水就很容易通过断裂带进入油藏,从而增加了原油中的含水量和含盐量。
盐丘是一种特殊的地质构造,由深部地层的岩盐向上隆起形成。岩盐的溶解度较高,容易被地下水溶解。如果油藏位于盐丘附近,地下水在溶解岩盐后,就会携带大量的盐分进入油藏,导致原油中盐的含量显著升高。
即使开采出来的原油经过初步的处理,在运输和储存环节仍然存在被水和盐污染的风险。
原油的运输通常采用管道、油轮或火车等方式。在运输过程中,如果管道或油轮的密封性不好,或者受到外界环境的影响,例如下雨或者海浪的冲击,就可能导致水进入原油中。一些油轮在装载原油前,会用水进行清洗,如果清洗不彻底,残留的水也会混入原油中。
原油的储存通常采用储油罐。在储油罐中,原油会与空气接触,空气中的水分有可能凝结成水滴,沉降到储油罐底部。这些水滴会溶解储油罐内壁上的盐分,形成盐水,进而混入原油中。一些储油罐的密封性不好,也可能导致雨水或其他水源进入油罐,污染原油。
原油中含有水和盐,会对石油工业的各个环节产生不良影响。
水和盐会增加原油的密度和粘度,降低原油的流动性,增加输送难度和成本。水和盐会腐蚀管道和设备,缩短设备的使用寿命,增加维护成本。特别是在高温高压的环境下,盐对金属的腐蚀性更加严重。水和盐会影响原油的炼制过程,降低炼油产品的质量和产量。例如,盐中的氯化物会催化裂解反应,导致焦炭的生成,堵塞炼油设备的管道和反应器。水和盐会污染环境,增加污染治理的成本。例如,含盐的废水如果排放不当,会污染土壤和水体,破坏生态环境。
为了克服原油中水和盐带来的不利影响,石油工业采取了一系列的方法来去除原油中的杂质。
常用的脱水方法包括:沉降分离、电脱水和化学脱水。沉降分离是利用水和油的密度差,通过静置沉降的方式将水分离出来。电脱水是利用电场的作用,使水滴凝聚成更大的水滴,更容易沉降分离。化学脱水是加入破乳剂,破坏油水乳化液的稳定性,促进油水分离。
常用的脱盐方法包括:水洗脱盐和电脱盐。水洗脱盐是将原油与淡水混合,使盐溶解在淡水中,然后通过沉降分离将盐水排出。电脱盐是在水洗脱盐的基础上,利用电场的作用,加速盐水的沉降分离。一些新型的脱盐技术,例如膜分离和吸附脱盐,也正在得到应用。
总而言之,原油中的水和盐来源于其形成的地质环境、开采过程中的混入、地质构造的影响以及运输储存环节的潜在污染。这些杂质对石油工业的各个环节都有着显著的影响,必须采取有效的措施来去除原油中的水和盐,才能保证石油工业的正常运行和可持续发展。