原油罐底油泥中脂肪酸分布及其来源分析

原油储罐在中长期储存原油时,其罐底会产生大量的堆积油泥,油泥的存在不仅影响储罐的容 积,还会产生堵塞管道、降低热传输效率、设备腐蚀等危害,因此必须定期进行清理。

罐底油泥究竟是如何形成的,尽管国外已有多种解释,但本质原因尚未搞清楚。这方面的研究,国内还停留在如何高效、低污染地清除储罐油泥阶段,而对于储罐油泥的来源,或其组成分析,或如何避免油泥生成的研究领域,至今未见文献报道。

事实上油藏中微生物及其降解领域的研究成果以及近年来航煤、柴油等成品油的存储过程中如何避免油品的微生物污染等研究成果可能对灌底油泥的来源分析以及预防措施等有所借鉴。

如 Wilfred 等介绍了地下油藏中碳氢化合物降解微生物学的发展现状与前景;Carolyn 等研究了油藏中厌氧微生物碳氢化合物的生物降解;Christian 等通过分析一系列已生物 降解到不同程度的油样,发现了脂肪酸,标志有磷脂(只存在于细胞膜上)存在,并由此提出了油 藏中厌氧菌的群落动态学;Syakti 等也通过实验室模拟微观试验,评价了石油烃的生物降解和磷脂 脂肪酸组成的变化等。

这些文献研究成果都指明原油以及其他成品油储罐中产生的油泥可能主要是 由油品所受生物污染造成。而现实情况是随着油源的不断减少、采油过程中的注水驱油技术将持续使用,由此导致的原油微生物污染现象将会日益严重,而防治以及处理的手段也应该倾向于使用涉 及劳动量较小的杀菌防腐等技术等。

本工作选择甲苯等溶剂体系对某原油储罐罐底油泥进行了抽提处理,得到了甲苯可溶物(油泥 中油)和甲苯不溶物两种组分。对甲苯可溶物经 SPE 技术处理分离得到了其中存在的脂肪酸,旨在通过对脂肪酸结构的解析获得原油中可能存在的微生物菌种信息。为开发与炼油技术相匹配、对后 续加工工艺不产生负面影响的杀菌技术提供技术支撑。

对抽出油进行了酸含量测定,并对抽出油中的游离脂肪酸(代谢脂肪酸)和磷脂脂肪酸进行了 定性分析。抽出油的酸值达 2.84mgKOH/g,而油罐中的原油酸值为 2.03mgKOH/g,已为高酸原油。 油泥中抽出油的酸值远高于该值,表明油泥中的生物活动比较频繁。

将抽出油经 SPE 处理,分离代谢脂肪酸和磷脂脂肪酸,经甲基化衍生后分析,检测到了大量的十六酸和十八酸,以及其它几种重 要的微生物代谢脂肪酸和磷脂脂肪酸。见图 。其中十六酸的含量最高,其次为十八酸,再 次为 ω-甲基长链脂肪酸。这一结果表明油泥样品中的微生物活动异常活跃。其酸值高、样品中固体 残渣多正是原油被微生物污染后造成的。

抽出油中有机酸甲基化后样品的 GC-MS 分析总离子流图
抽出油中有机酸甲基化后样品的 m/z=74 抽出离子色谱图

油泥中甲苯溶出组分中的脂肪酸分析结果与文献报道的磷脂脂肪酸结构有比较高的相似性,表明原油储罐罐底油泥有可能是由微生物污染造成,油泥之外的大部分有机质可能是微生物死亡后的残体,无机物可能为由脂肪酸腐蚀油罐罐体产生的腐蚀残渣和原油开采过程中导入的粘土等矿物质。 但脂肪酸结构与具体微生物的关联问题以及针对性地选择使用杀菌剂的问题还有待于进一步的研究解决。

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