西江油田群混合產(chǎn)液用破乳劑的研制與應用

魏 強 胡富強 張 爽 郭海軍

（中海油能源發(fā)展股份有限公司采油技術(shù)服務分公司）

西江油田群混合產(chǎn)液用破乳劑的研制與應用

魏 強 胡富強 張 爽 郭海軍

（中海油能源發(fā)展股份有限公司采油技術(shù)服務分公司）

針對西江24－3、23－1和30－2油田產(chǎn)液及油田群混合產(chǎn)液的特點，研制出了一種新型破乳劑BH－137。現(xiàn)場評價試驗表明，與3個油田在用的破乳劑相比，新型破乳劑BH－137具有脫水速率快，終脫水率高的優(yōu)勢?，F(xiàn)場應用試驗表明，在比現(xiàn)場原用破乳劑用量降低的情況下，新型破乳劑BH－137在西江24－3油田仍能保持與原用破乳劑相當?shù)奶幚硇Ч?，而在西?3－1油田及“海洋石油115”號FPSO和西江30－2油田表現(xiàn)了比原用破乳劑更好的處理效果。目前新型破乳劑BH－137已經(jīng)在整個西江油田群實現(xiàn)工業(yè)應用。

西江油田群 混合產(chǎn)液 BH－137破乳劑 研制與應用

西江30－2、24－3、23－1油田產(chǎn)液屬高含水（含水率分別為96%、94%和88%）和高含蠟（平均含蠟量為25%以上）產(chǎn)液。2010年10月之前，西江30－2、24－3油田采用一套系統(tǒng)進行生產(chǎn)，西江23－1油田單獨采用一套系統(tǒng)進行生產(chǎn)。在當時的情況下，雖然產(chǎn)液破乳有一定難度，但由于各個平臺產(chǎn)液情況相對簡單，故這2套系統(tǒng)采用的2種破乳劑完全能滿足所在油田的產(chǎn)液處理需要。2010年10月之后，西江24－3、30－2油田與西江23－1油田并網(wǎng)，產(chǎn)液集輸?shù)健昂Ｑ笫?15”FPSO上采用一套生產(chǎn)設(shè)施進行生產(chǎn)。這樣，3種不同產(chǎn)液混合后因其組成和溫度的變化不但會形成各種形式的復雜乳液（W/O、O/W和W/O/W），而且部分蠟晶會在產(chǎn)液中析出并形成少量的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會提高混合產(chǎn)液的粘度，阻礙水滴間油相的擠出，阻止水滴的合并[1－3]，從而給破乳過程帶來不良影響，比如減慢脫水速率、加大脫出污水的含油量、分離器與管路中蠟沉積加重以及中間層污油層變厚等。這樣，并網(wǎng)后不但要在3個平臺上分別對3種產(chǎn)液進行破乳處理，還要在“海洋石油115”FPSO上進一步對難度更大的混合產(chǎn)液進行處理。由于破乳劑一般具有較強的針對性，故這種混合后產(chǎn)液性質(zhì)的變化大大增加了產(chǎn)液處理難度，西江30－2、24－3油田和西江23－1油田原用的破乳劑都無法同時滿足以上2個要求，結(jié)果造成破乳劑用量大增、電脫水器掉電和下游排海水含油超標等問題，給油田的穩(wěn)定生產(chǎn)帶來了嚴重的壓力。

針對這種情況，筆者通過大量合成與復配試驗，開發(fā)了破乳劑BH－137，并對該破乳劑在3個平臺及FPSO上應用時的破乳速率、脫水量、脫出水質(zhì)、用量等進行了研究，并通過不斷調(diào)整使該產(chǎn)品完全滿足了現(xiàn)場要求。目前該產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)在整個西江油田群的工業(yè)應用。

1 破乳劑的研制

1.1 破乳劑組分的確定

根據(jù)3個油田產(chǎn)液和“海洋石油115”FPSO上混合原油產(chǎn)液的物性和生產(chǎn)狀況，其適用的破乳劑應該滿足2個條件：一是能在3個平臺上分別處理3個油田的產(chǎn)液，迅速脫出大部分的水；二是能在FPSO上對3個平臺的復雜混合產(chǎn)液進行進一步處理，脫出混合產(chǎn)液中的痕量水。因此，所研制的破乳劑應具有以下特點：

（1）破乳劑主組分應為具有直鏈結(jié)構(gòu)的水溶性聚醚，在原油中能快速分散，迅速脫出產(chǎn)液中大量的水[4]；破乳劑的次組分應為具有支鏈結(jié)構(gòu)的油溶性聚醚，它應具有強的脫水能力，能脫出經(jīng)初步處理的復雜混合產(chǎn)液中殘存的少部分水。

（2）根據(jù)3個油田的產(chǎn)液含蠟量高這一特點，參考柴油降凝劑的作用機理[5－7]，選擇合適的增效劑來穩(wěn)定蠟晶，減少其析出量并阻止其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。該增效劑應能抑制結(jié)蠟作用并與聚醚破乳劑形成協(xié)同來提高產(chǎn)液的初期脫水速率。

據(jù)此確定的破乳劑組分是由以直鏈亞烷基二元醇為起始劑的多嵌段聚醚（組分A）、以多乙烯多胺為起始劑的支化聚醚（組分B）、丙烯酸酯類三元共聚物型增效劑和溶劑組成。

1.2 破乳劑的各組分合成與復配

（1）原材料。環(huán)氧丙烷與環(huán)氧乙烷均為工業(yè)品，是組分A、B的主要成分。起始劑為直鏈二元醇和多乙烯多胺；催化劑氫氧化鉀為化學純試劑；增效劑是由丙烯酸聚乙二醇酯、丙烯酸高級醇酯為主劑聚合而成的大分子共聚物溶液[8]，有效物含量約70%，其主要作用是穩(wěn)定蠟晶，加快聚醚在產(chǎn)液中的分散速率，提高產(chǎn)液最初幾分鐘的脫水量。

（2）組分A的合成。在1 L的高溫高壓反應釜中，按先后順序分別加入一定量的起始劑直鏈二元醇、催化劑氫氧化鉀、環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷，在適當?shù)臏囟认路磻欢〞r間后即可完成組分A的合成。

（3）組分B的合成。僅將起始劑換成多乙烯多胺，其他過程與組分A的合成相同。

（4）破乳劑的復配。將組分A、組分B、增效劑和溶劑二甲苯按一定比例復配即得成品破乳劑，其有效成分量約為50%。復配的破乳劑成分為組分A∶組分B∶增效劑∶二甲苯＝27∶18∶5∶5（體積比）。

2 破乳劑試驗評價

破乳劑試驗評價按SY/T 5281－2000《原油破乳劑使用性能檢測方法（瓶試法）》規(guī)定的方法進行。通過大量的室內(nèi)試驗評價最終優(yōu)選的復配的破乳劑被命名為BH－137，分別在西江30－2、24－3、23－1油田平臺進行了現(xiàn)場評價。評價所用油樣為各平臺現(xiàn)場未加破乳劑的新鮮油樣（取樣后除去游離水），在低于試驗溫度下將油樣充分攪拌均勻，試驗時將80 m L油樣加入到100 m L的離心瓶中，預熱到現(xiàn)場設(shè)施溫度備用?，F(xiàn)場評價試驗結(jié)果見表1～5。

表1 破乳劑BH－137在西江30－2油田平臺（老管匯）的現(xiàn)場評價結(jié)果

表2 破乳劑BH－137在西江30－2油田（新管匯）的現(xiàn)場評價結(jié)果

表3 破乳劑BH－137在西江24－3油田平臺（老管匯）的現(xiàn)場評價結(jié)果

表4 破乳劑BH－137在西江24－3油田平臺（新管匯）的現(xiàn)場評價結(jié)果

表5 破乳劑BH－137在西江23－1油田平臺（綜合管匯）的現(xiàn)場評價結(jié)果

從表1～5可以看出，由于組分A是以直鏈亞烷基二元醇為起始劑的多嵌段型聚醚，且分子量不大，為水溶性，故在油水乳液中擴散較快，表現(xiàn)在破乳效果上具有脫水速率快、脫水量大的特點，但脫水速率與脫出水水質(zhì)往往是一對矛盾的指標，所以具有快速脫水能力的組分A的脫出水水質(zhì)稍差；而組分B為分子量較大的油溶性多嵌段支化聚醚，在油水乳液中擴散較慢，表現(xiàn)在破乳效果上具有脫水慢但脫出水質(zhì)好的特點，其脫水能力強的特點則未有直觀表現(xiàn)；而由它們復配而成的破乳劑BH－137，雖然在初期脫水速度上不如組分A，但最終脫水量卻明顯增加，且水色也變清，這是因為加入了增效劑的BH－137不但集合了組分A和組分B的優(yōu)點，而且增效劑與組分A和B間產(chǎn)生的協(xié)同作用也使得初期脫水速率更快，故在破乳效果上（與原來現(xiàn)場在用的破乳劑相比）于各個平臺上都表現(xiàn)出了更快的脫水速率、更大的脫水量和與之相當?shù)乃|(zhì)的特點。

3 現(xiàn)場應用試驗

（1）西江24－3油田

加注點為西江24－3平臺新、老管匯處?，F(xiàn)場試驗開始于2010年6月1日，前4天為過渡調(diào)整期，采用逐漸增加BH－137加注量、減少原用破乳劑加注量的方法，同時調(diào)整各種參數(shù)，保持生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。6月4日之后為穩(wěn)定生產(chǎn)期。試驗期間平均每2 h檢測1次各監(jiān)測點數(shù)據(jù)，然后取日平均值，其中原油含水采用GB8929－68規(guī)定的蒸餾法測定，污水含油率采用SY2994－84S規(guī)定的紅外分光光度法測定，檢測結(jié)果見圖1。

從圖1可以看出，試驗進入穩(wěn)定生產(chǎn)期后，破乳劑的加注量從試驗前的75.7 L/d降低到了60.6 L/d；老系列一級分離器出口含油與試驗前基本一致，新系列一級分離器出口污水含油有所降低；新、老系列一級分離器出口油相的底部沉積物和水值稍有降低。這表明，BH－137對西江24－3油田產(chǎn)液的處理效果基本與原破乳劑持平，但在加注量和污水含油量方面比原破乳劑稍好。

（2）西江23－1油田及“海洋石油115”FPSO

加注點為西江23－1平臺管匯及“海洋石油115”FPSO上海管入口處?，F(xiàn)場試驗開始于2010年6月27日，采取直接切換2種破乳劑的方法，同時調(diào)整各種參數(shù)，保持生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定。試驗期間平均每2h檢測1次各監(jiān)測點數(shù)據(jù)，然后取日平均值，檢測結(jié)果見圖2。

圖1 破乳劑BH－137在西江24－3油田的現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)

圖2 破乳劑BH－137在西江23－1油田及FPSO上的現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)

從圖2可以看出，將原破乳劑切換成BH－137后，破乳劑加注量從試驗前的60 mg/L降到了50 mg/L；切換完成后，平臺各級分離器出口及排海污水含油情況都穩(wěn)步下降，海管入口及下艙原油底部沉積物和水值明顯降低。這表明，BH－137對西江23－1平臺產(chǎn)液的處理效果明顯好于原用破乳劑。

（3）西江30－2油田

加注點為西江30－2平臺新、老管匯處?，F(xiàn)場試驗開始于2010年10月28日，前6天為過渡調(diào)整期，采用逐漸增加BH－137加注量、減少原破乳劑加注量的方法，同時調(diào)整各種參數(shù)，保持生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定；11月3日之后為穩(wěn)定生產(chǎn)期。試驗期間平均每2 h檢測1次各監(jiān)測點數(shù)據(jù)，然后取日平均值，檢測結(jié)果見圖3。

圖3 破乳劑BH－137在西江30－2油田的現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)

從圖3可以看出，試驗進入穩(wěn)定生產(chǎn)期后，雖然BH－137的加注量比原用破乳劑僅減少了30 L/d，但平臺外輸海管入口底部沉積物和水值明顯下降，老系列一級分離器出口污水含油值大幅降低，新系列一級分離器出口污水含油也有一定量的降低。這表明，BH－137對西江30－2平臺產(chǎn)液的處理效果優(yōu)于原用破乳劑。

4 結(jié)論

（1）針對西江24－3、23－1、30－2油田產(chǎn)液及油田群混合產(chǎn)液的特點，研制出了一種新型破乳劑BH－137?，F(xiàn)場評價試驗結(jié)果表明，新研制的破乳劑BH－137在各個平臺均表現(xiàn)出了更快的脫水速率、更大的脫水量和與原破乳劑出水水質(zhì)相當?shù)奶攸c。

（2）現(xiàn)場應用試驗表明，在比現(xiàn)場原破乳劑用量降低的情況下，新研制的破乳劑BH－137在西江24－3油田仍能保持與原用破乳劑相當?shù)奶幚硇Ч?，而在西?3－1及FPSO和西江30－2油田表現(xiàn)出了比原用破乳劑更好的處理效果。目前新型破乳劑BH－137已在整個西江油田群實現(xiàn)工業(yè)應用。

[1] 李平，鄭曉宇，朱建民.原油乳狀液的穩(wěn)定與破乳機理研究進展[J].精細化工，2001，18（2）：89－93.

[2] 張海燕，孫學文，趙鎖奇，等.原油各種組分對油水乳狀液穩(wěn)定性的影響[J].油田化學，2009，26（3）：344－350.

[3] MARCIA C K de OLIVEIRA，ROGERIO M C，ALEXANDRE B C，et al.Waxy crude oil emulsion gel：impact on flow assurance[J].Energy Fuels，2010，24：2287－2293.

[4] XU Yuming，WU Jiangying，DABROS T，et al.Optimizing the polyethylene oxide and polypropylene oxide contents in diethylenetriamine－based surfactants for destabilization of a water－in－Oil Emulsion[J].Energy ＆fuels，2005，19：916－921.

[5] 朱俊杰，王志遵，李常青，等.改性聚丙烯酸高級酯的合成及其降凝效果的考察[J].燃料化學學報，2002，30（4）：328－331.

[6] 陸清潔，武躍，劉斌，等.高蠟柴油降凝劑的合成及機理探究[J].應用化工，2008，37（2）：195－197.

[7] 李聚源，戚朝榮，張耀君，等.丙烯酸十八醇酯－順丁烯二酸酣共聚物的合成及其降凝性能的研究[J].西安石油學院學報：自然科學版，2003，18（5）：65－67.

[8] 鄭邦乾，張潔輝，王樹森，等.一些破乳劑的協(xié)同效應[J].油田化學，1993，10（2）：144－149.

Development and application of new demulsifier used for the fluid mixture produced from Xijiang oilfields

Wei Qiang Hu Fuqiang Zhang Shuang Guo Haijun
（CNOOC Energy Technology ＆ Services－Oilfield Technology Services Co.，Tianjin，300452）

Based on the characteristics of fluids produced of XJ24－3，XJ23－1，XJ30－2 oilfields and their mixture，a new demulsifier named BH－137 was developed.The results of bottle tests on all the above－mentioned three platforms showed that BH－137 had faster dehydrating velocity and higher dehydrating efficiency compared to the former used demulsifier.The demulsifier BH－137 has been used successfully in XJ24－3，XJ23－1，XJ30－2 oilfields and“Haiyangshiyou 115”FPSO，and the results showed that with a lower dosage，BH－137 still could give much better effects in XJ23－1，XJ30－2 oilfields and “Haiyangshiyou 115”FPSO，and same effects in XJ24－3 oilfield than former used demulsifiers.At present，the demulsifier BH－137 has been applied commercially in all Xijiang oilfields.

Xijiang oilfields；produced fluid mixture；BH－137 demulsifier；development and application

魏強，男，工程師，主要從事油田化學藥劑及技術(shù)方面的研究工作。地址：天津市塘沽區(qū)渤海石油路688號海洋石油大廈B座808室（郵編：300452）。電話：022－66905183。E－mail：weiqiang＠cnooc.com.cn。

2011－12－27改回日期：2012－02－12

（編輯：葉秋敏）