聚驅(qū)采出液超聲波破乳脫水技術(shù)研究

彭飛（大慶油田有限責任公司第五采油廠）

引言

某區(qū)塊聚驅(qū)采用二級布站流程，即采出液流經(jīng)集油管網(wǎng)進入計量間后，直接壓至杏十三-I脫水站三相分離器處理，一段與水驅(qū)采出液分、二段合的工藝流程。

某聯(lián)合站聚驅(qū)來液分工業(yè)區(qū)和試驗區(qū)，而試驗區(qū)后期要改為水驅(qū)，本試驗研究方向是超聲波破乳技術(shù)能否適應(yīng)含聚原油的破乳脫水問題，所以選擇在工業(yè)區(qū)進行試驗。目前，工業(yè)區(qū)含聚濃度為180.25mg/L，來液量5454～8911t/d（按8000t/d計算），來液溫度33℃左右，來液含水約98%，經(jīng)三相分離器分離后油含水為70%～80%。采出液進三相分離器之前未加藥，造成出油含水高，使脫前加熱爐能耗增加。

工業(yè)區(qū)將逐漸提高高分子聚合物的注入量，采出液含聚濃度在未來幾年內(nèi)將達到500～600mg/L，有的井甚至高達800～1000mg/L，進而出現(xiàn)一系列問題：采出液含聚濃度提高，黏度變大，流動性變差；采出液含聚濃度提高，使得原油采出液在脫水過程中油水分離不徹底，出油含水率和出水含油率都超標；對破乳劑提出更高的要求。超聲波破乳技術(shù)改變單純的化學破乳方式，其采用物理方式對原油采出液進行脫水處理，為含聚采出液的脫水開辟了一條新的技術(shù)途徑。

1 超聲波破乳脫水技術(shù)原理

理論推導(dǎo)與實驗證明超聲波破乳的聲強需要在空化閾值之下，利用超聲波的位移效應(yīng)和熱作用[1-2]：

1）機械振動作用促使水中“粒子”聚集。當超聲波通過有懸浮油“粒子”的原油采出液介質(zhì)時，造成懸浮油“粒子”與水介質(zhì)一起振動。水中的油滴將不斷向波節(jié)處移動、聚集并相互碰撞、融合，使粒子的體積和質(zhì)量增大，生成直徑較大的油滴，大油滴在浮力作用下上浮匯集，與水分離。

2）機械振動作用增加天然乳化劑的溶解度，可使油田蠟基原油中的石蠟、膠質(zhì)、瀝青等天然乳化劑分散均勻，降低油水界面膜的機械強度，有利于水相沉降分離。

3）熱作用降低油水界面膜的強度和聚驅(qū)原油黏度。一方面邊界摩擦使油水分界處的溫度升高，有利于界面膜的破裂；另一方面原油吸收部分聲能轉(zhuǎn)化成的熱能，可降低原油的黏度，有利于原油采出液中的油“粒子”的油水的重力沉降分離。

2 室內(nèi)實驗研究認識

1）超聲波具有破乳作用，可降低乳化程度。

2）超聲波具有脫水作用，可降低出油含水率。采出液含聚濃度在400mg/L以下、不加熱及不加破乳劑時，原油在現(xiàn)有工藝情況下，經(jīng)超聲處理后一段脫水可達到出油含水小于或等于20%的效果；采出液含聚濃度在400～600mg/L，不加熱及不加破乳劑時，原油在現(xiàn)有工藝情況下經(jīng)超聲處理后一段脫水可達到出油含水小于或等于30%的效果。

3）通過超聲波作用，破乳脫水效果等效溫升約5℃。

4）含聚濃度650～800mg/L時，超聲波+破乳劑聯(lián)合作用可降低出油含水率。當含聚濃度超過650 mg/L時，需要增加破乳劑來保證脫水效果。根據(jù)含聚濃度不同，添加5×10-6～12×10-6破乳劑，可不加熱，通過超聲波破乳、破乳劑的聯(lián)合作用，達到處理后出油含水小于或等于30%的效果。

3 現(xiàn)場試驗研究認識

三相分離器+超聲波裝置組合脫水效果優(yōu)于三相分離器單獨脫水效果。試驗期間，采出液在33～40℃范圍內(nèi)進站，含聚濃度在224～384.7mg/L區(qū)間變化，在不加藥、不加熱的情況下進行了空白試驗與超聲波破乳脫水裝置對比試驗（表1）。

表1 三相分離器空白試驗與超聲波破乳脫水裝置對比試驗數(shù)據(jù)匯總

從表1可以看出，超聲波破乳裝置可以改善三相分離器的脫水效率，降低三相分離器后的出油含水、出水含油指標；界面高度和超聲波輸出功率的變化，都影響到三相分離器后的出油含水、出水含油指標降低幅度。

4 經(jīng)濟效益

某聯(lián)合站工業(yè)區(qū)目前產(chǎn)液量按平均8000t/d計算，超聲波破乳代替破乳劑，加藥濃度2.5×10-6，年節(jié)省破乳劑7.3t，年節(jié)省費用25.2萬元。

超聲波破乳平均降低出油含水率13.68個百分點，可減少加熱爐溫升污水82.08t/d，年節(jié)氣79092m3，年節(jié)約費用4.35萬元。

超聲波破乳脫水平均降低出水含油84.26mg/L，年可回收原油227.5t，年獲得經(jīng)濟效益47.79萬元。

超聲波破乳裝置基建費用88.3萬元，按10年計算每年折舊成本是8.83萬元；耗電功率7kW，年耗電61320kWh，年運行費用3.9萬元。綜上計算，年收益64.61萬元。

5 小結(jié)

1）采出液含聚濃度在400mg/L以下，不加熱及不加破乳劑時，原油經(jīng)超聲處理一段脫水后可達到出油含水小于或等于20%的效果。

2）采出含聚濃度在400～600mg/L，不加熱及不加破乳劑時，原油經(jīng)超聲處理一段脫水后可達到出油含水小于或等于30%的效果。

3）采出液含聚濃度在600～800mg/L，不加熱，注入適量破乳劑量5～12mg/L的情況下，原油經(jīng)超聲處理一段脫水后可達到出油含水小于或等于30%的效果。

4）現(xiàn)場試驗表明，界面高度減小可降低出油含水率，增大出水含油量；超聲波輸出功率增加可降低出油含水率和出水含油量。超聲波對聚驅(qū)油井采出液具有一定的破乳脫水作用，可降低出油含水率幅度平均13.68個百分點，可降低出水含油幅度平均84.26mg/L。

[1]韓萍芳.超聲波污油破乳脫水的研究.南京工業(yè)大學學報,2003(5):72-75.

[2]孫寶江,喬文孝,付靜.三次采油中水包油乳狀液的超聲波破乳.石油學報,2000(6):97-101.