三塘湖油田原油快速脫水新技術(shù)研究與應(yīng)用

方衛(wèi)榮，熊開俊，張 琳 （中石油吐哈油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 鄯善838202）

陳曉紅 （湖北省第一輕工業(yè)學(xué)校，湖北 荊州434000）

三塘湖油田原油快速脫水新技術(shù)研究與應(yīng)用

方衛(wèi)榮，熊開俊，張 琳 （中石油吐哈油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 鄯善838202）

陳曉紅 （湖北省第一輕工業(yè)學(xué)校，湖北 荊州434000）

針對(duì)三塘湖油田原油脫水存在的問(wèn)題，根據(jù)油田原油特性及乳化機(jī)理，研究開發(fā)了一種新型高效的FC系列破乳劑。該破乳劑在牛圈湖聯(lián)合站應(yīng)用表明，在現(xiàn)場(chǎng)溫度條件下，破乳劑用量從平均320mg/L降低到了75mg/L，并且脫水速度快，油水界面清楚，取得了脫水效率高、凈水效果好的應(yīng)用效果，滿足了現(xiàn)場(chǎng)使用需求。

原油；快速脫水；破乳劑

1 技術(shù)背景

原油乳狀液的破乳脫水是石油生產(chǎn)和加工過(guò)程中重要的環(huán)節(jié)之一［1］。目前石油工業(yè)最常用的原油破乳方法是在原油中加入破乳劑。

三塘湖油田自2008年規(guī)模開發(fā)以后，隨著油井綜合含水的不斷上升，原油脫水問(wèn)題日趨嚴(yán)重。主要表現(xiàn)為：①采出液總量不斷增加，能耗隨之迅速增長(zhǎng)，油氣集輸和處理系統(tǒng)負(fù)荷增大；②原使用破乳劑脫水效果不好，不僅增加了巨額運(yùn)輸費(fèi)，而且脫出污水含油會(huì)污染環(huán)境；③卸油臺(tái)二次脫水存在不合格問(wèn)題，造成不能順利交油。2009年聯(lián)合站建成后，各區(qū)塊原油匯集在聯(lián)合站進(jìn)行集中處理，但三相分離器出口原油含水仍較高，達(dá)不到設(shè)備和外輸要求。為此，加大常溫脫水破乳劑研制力度，適應(yīng)開發(fā)后期技術(shù)改造的需要，解決高含水原油的破乳劑脫水是目前一個(gè)非常重要的課題。

2 新型破乳劑研制

2.1 原油性質(zhì)

三塘湖油田的原油屬于普通稠油，原油乳化現(xiàn)象嚴(yán)重且穩(wěn)定性好，含水20%～60%是主要乳化階段，乳化后粘度增加2～10倍。從地下開采上來(lái)后，油溫一般在35℃左右，需要的破乳劑必須是在油溫35℃左右條件下，能對(duì)原油進(jìn)行低溫高效破乳的原油破乳劑。三塘湖油田的原油在低溫下難以破乳，主要是原油中的環(huán)烷酸膠質(zhì)和一些高分子化合物形成了較穩(wěn)定的油水乳化膜，影響了破乳 （表1）。

表1 三塘湖油田各區(qū)塊原油性質(zhì)表

2.2 破乳劑的合成

目前，國(guó)內(nèi)外研究的破乳劑從化學(xué)類型上看，主要是以非離子聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物為主，在傳統(tǒng)破乳劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行改性，研究的方法主要包括：“改頭、換尾、加骨、擴(kuò)鏈、交聯(lián)、接枝、復(fù)配”等。

破乳作用的關(guān)鍵是取代吸附在界面上的天然乳化劑，降低界面膜的彈性和粘性，從而降低界面膜的強(qiáng)度，加速液滴的聚結(jié)［2，3］。

根據(jù)三塘湖原油采出液的性質(zhì)，按照以下3個(gè)方面設(shè)計(jì)破乳劑配方：①優(yōu)選合成出2種不同的分子結(jié)構(gòu)破乳劑；②將2種分子結(jié)構(gòu)不同破乳劑在特殊條件下進(jìn)行交聯(lián)；③采用均勻設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行配方的優(yōu)選。通過(guò)反復(fù)的合成試驗(yàn)，用有機(jī)酸、有機(jī)胺與有機(jī)醛進(jìn)行縮合反應(yīng)，再與環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷進(jìn)行嵌段聚合，使用交聯(lián)劑與脫水速度快的AE型破乳劑進(jìn)行交聯(lián)酯化。制得了命名為FC型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的低溫高效破乳劑。

2.3 FC型原油破乳劑的分子結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理

2.3.1 FC型原油破乳劑的基本分子結(jié)構(gòu)

FC型原油破乳劑的基本分子結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 FC型原油破乳劑的基本分子結(jié)構(gòu)圖

2.3.2 FC型原油破乳劑的破乳機(jī)理

FC型原油破乳劑的親油基成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其親油基在原油中迅速穿透，對(duì)油水界面膜的強(qiáng)度能快速降低，使其破乳吸附到親油基上。破乳劑的親水基對(duì)原油中的小水滴有較強(qiáng)的絮凝、聚結(jié)作用，使其盡快結(jié)成大水滴沉降，達(dá)到油水分離的作用。

3 破乳劑性能試驗(yàn)

3.1 室內(nèi)破乳性能試驗(yàn)

室內(nèi)破乳性能試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 原油靜態(tài)脫水效果

根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)，綜合幾次試驗(yàn)情況，從脫水速度、油水界面、污水顏色等方面比較，破乳劑FC－0803和FC－636較好，并極大的優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)破乳劑和井口使用的破乳劑，特別是FC－0803，不但適用于三塘湖油樣，而且適用于溫米、鄯善油樣，脫出的污水顏色也很清，是一種優(yōu)良的低溫高效破乳劑。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)破乳性能試驗(yàn)

為了有效降低原油和污水處理成本，為采油廠提供優(yōu)質(zhì)適用的破乳劑。在三塘湖現(xiàn)場(chǎng)和卸油臺(tái)對(duì)研制的新型破乳劑FC－0803和目前現(xiàn)場(chǎng)使用破乳劑的性能及效果進(jìn)行了一系列對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見表3、4。

表3 三塘湖采油廠現(xiàn)場(chǎng)原油靜態(tài)脫水效果

表4 卸油臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)原油靜態(tài)脫水效果

3.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

以上3組試驗(yàn)結(jié)果表明：

1）研制的新型破乳劑FC－0803，不僅具有很高的脫水率，同時(shí)具備較快的脫水速度，脫出水顏色清，界面清晰，脫水所需溫度低 （40℃即可），相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)使用破乳劑具有較大優(yōu)勢(shì)，適合于三塘湖采油廠原油破乳使用，完全能夠替代目前現(xiàn)場(chǎng)使用的破乳劑。

2）破乳劑FC－0803不僅可有效降低聯(lián)合站原油處理成本，同時(shí)具備較好的凈水效果，為下一步污水處理減輕負(fù)擔(dān)和降低成本打下了良好基礎(chǔ)。

4 破乳劑現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

通過(guò)對(duì)三塘湖油田的破乳脫水工藝優(yōu)選評(píng)價(jià)，針對(duì)其采出液乳化嚴(yán)重、粘度大的特點(diǎn)，制定了破乳方案，研發(fā)生產(chǎn)了適合的FC－0803及FC－0803－Ⅱ型破乳劑。

三塘湖采油廠從2008年7月初開始使用破乳劑FC－0803，投加濃度100～150mg/L；2009年3月使用破乳劑FC－0803－Ⅱ型，投加濃度120mg/L。2010年3月工藝改進(jìn)后投加濃度降低為75mg/L。

三塘湖采油廠自2008年9月初全部采用FC－0803破乳劑后，脫水效果明顯好轉(zhuǎn)，其外運(yùn)罐車含水從以前平均20.1%下降到了10.1%左右，既取得了原油破乳的良好效果，又大大降低了運(yùn)輸成本。

吐哈油田進(jìn)入輸油管線的原油含水量一般限制在0.5%以下。三塘湖原油拉運(yùn)至卸油臺(tái)后進(jìn)行二次脫水，以前經(jīng)常由于含水高于標(biāo)準(zhǔn)而難于向油庫(kù)交油。自2008年9月初采用FC－0803破乳劑后，脫水原油含水從以前的平均0.64%降低到0.46%，使得交油可以順利進(jìn)行。2009年3月后停止添加該破乳劑，交油含水量合格。

選用FC－803－Ⅱ型破乳劑后，三塘湖聯(lián)合站三相分離器出口原油含水從平均2.78%降低到了1.14%，水中含油從2.13%降到了0.47%，破乳劑用量從2008年初的平均320mg/L降低到了平均137mg/L。2010年3月經(jīng)工藝改進(jìn)后破乳劑投加濃度降低為75mg/L，破乳效果明顯。

［1］王玉江.原油預(yù)分水工藝實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用 ［J］.油氣田地面工程，1999，18（3）：33～35.

［2］夏立新.瀝青質(zhì)和膠質(zhì)對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響 ［J］.化學(xué)世界，2005，46（7）：521～523.

［3］丁德磐.原油乳狀液的穩(wěn)定與破乳 ［J］.油田化學(xué)，1998，15（1）：82～84.

TE832.332

A

1000－9752（2011）06－0352－03

2011－04－12

方衛(wèi)榮 （1974－），男，1997年大學(xué)畢業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事油田化學(xué)助劑研究工作。

［編輯］ 蘇開科