酸化返排液對(duì)原油破乳脫水的影響研究

阮少陽 （ 長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 荊州江漢精細(xì)化工有限公司，湖北 荊州434000）

于兵川 （長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

酸化解堵是油田原油增產(chǎn)的有效措施之一。由于采出液中酸化、壓裂等化學(xué)劑返排進(jìn)入系統(tǒng)，影響原油脫水［1～4］。酸化返排液中的H＋將原油中環(huán)烷酸激活，使原油中油水乳化膜強(qiáng)度加大，從而使破乳劑替換油水界面的難度加大，影響了原油脫水的進(jìn)行，造成原油破乳困難，脫水系統(tǒng)紊亂，脫水達(dá)不到外輸標(biāo)準(zhǔn)［5，6］。結(jié)合冀東油田的實(shí)際情況，按比例加入返排液，對(duì)破乳劑采用 “改頭、換尾、交聯(lián)、復(fù)配”等方法［7，8］，進(jìn)行了酸化返排液對(duì)原油破乳脫水影響的室內(nèi)研究，取得了良好的效果，研究結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果一致。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)儀器及藥品

1）試驗(yàn)儀器 ST260-2石油產(chǎn)品水分測(cè)定器 （武漢松濤分析儀器有限公司）；DK-98-ⅡA電熱恒溫水浴鍋 （天津市泰斯特儀器有限公司）；SP-2100分光光度計(jì) （上海光譜儀器有限公司）；BS124S電子天平 （賽多利斯科學(xué)儀器 （北京）有限公司）；HT-2型自動(dòng)混調(diào)器 （無錫市石油儀器設(shè)備廠）。

2）試驗(yàn)藥品 二甲苯 （AR，武漢市江化學(xué)有限責(zé)任公司）；石油醚 （AR，天津市福晨化學(xué)試劑廠）；甲醇 （AR，天津市永大化學(xué)試劑開發(fā)中心）；無水氯化鈣 （CR，鎮(zhèn)江市化劑廠）。

破乳劑：A-1，B-1，B-2，B-3 （冀東油田）；C-1，C-2，C-3 （荊州天合公司提供的破乳劑SP169、TK-01、AE1910、AR134等復(fù)配）。

自制破乳劑：SJ-1，SJ-2，SJ-3，SJ-4（酚醛樹脂為起始劑的嵌段聚醚與甲苯二異氰酸酯TDI交聯(lián)）；YJ-1，YJ-2，YJ-3，YJ-4，YJ-5 （酚胺樹脂為起始劑的嵌段聚醚與TDI交聯(lián)）。

原油：冀東油田高一聯(lián)原油。原油自帶污水的pH值為6．8，Mg2＋質(zhì)量濃度220mg／L，Ca2＋質(zhì)量濃度37．5mg／L，總礦化度3739．5mg／L，原油的物性參數(shù)見表1。

1.2 試驗(yàn)操作步驟

取300mL原油樣于容器中，加入240mL原油自帶污水，按總質(zhì)量的10%加入60mL返排液。用混調(diào)機(jī)攪拌上述混合樣20min，配成含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的原油乳狀液。

表1 原油的物性參數(shù)

試驗(yàn)采用 “瓶試法”［9］。量取50mL原油乳狀液于具塞刻度量筒內(nèi)，恒溫水浴5min，取出，用移液管加入一定量的破乳劑，人工振蕩200次，排氣，再置于恒溫水浴中，升溫至60℃，計(jì)時(shí)。分別記錄5、15、30、45、60、90min的脫水量及觀察60min時(shí)的油水界面、脫出水顏色及掛壁情況。根據(jù)GB／T 8929—88《原油水含量測(cè)定法 （蒸餾法）》測(cè)定原油含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)，由脫水量和原油含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算破乳劑的絕對(duì)脫水率。根據(jù)SY／T 0530—93采用分光光度法測(cè)定油田污水中含油質(zhì)量濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 不含返排液的原油破乳劑篩選

取空白原油乳狀液 （不含返排液）50mL，在溫度60℃，破乳劑質(zhì)量濃度60mg／L條件下，進(jìn)行脫水試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示，采用油田提供的破乳劑A-1、B-1、B-2、B-3在不含返排液的條件下，均能獲得較好的脫水率，且油水界面比較齊，脫出水清，能達(dá)到預(yù)定要求。選破乳劑A-1作原油破乳試驗(yàn)研究。

表2 不含返排液破乳劑的篩選

2.2 酸化返排液對(duì)原油破乳脫水的影響

選取A-1破乳劑，配制酸化返排液 G104-5P72、G104-5P18、G104-5P37、G104-5P30在原油乳液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%和20%，考察破乳情況，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。酸化返排液對(duì)原油脫水有阻礙作用，脫水量下降，達(dá)不到外輸要求，說明油田原使用的原油破乳劑不能滿足脫水要求。

圖1 酸化返排液對(duì)原油破乳脫水的影響

2.3 消除酸化返排液對(duì)原油破乳脫水的影響

2．3．1 堿化劑的篩選

先用各堿化劑 （氫氧化鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、氨水）中和酸化返排液至pH值為6～8，再配制成乳液，進(jìn)行破乳脫水試驗(yàn)，選用酸化返排液G104-5P72，破乳劑A-1，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示，采用堿化劑后，原油脫水效果改善。在堿液中考慮到氫氧化鈉是強(qiáng)堿，對(duì)人體皮膚具有腐蝕作用，氨水具有揮發(fā)性，不宜作脫水用堿劑，因此可選用碳酸氫鈉或碳酸鈉作為堿化劑。研究選擇碳酸氫鈉作為堿化劑。

表3 堿劑對(duì)原油乳狀液脫水的影響

2．3．2 復(fù)配破乳劑的篩選

復(fù)配破乳劑，對(duì)中和后的各酸化返排液進(jìn)行破乳劑的篩選，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。破乳劑C-1對(duì)返排液G104-5P37、G104-5P18、G104-5P72脫水效果好；破乳劑C-2對(duì)返排液G104-5P30脫水效果好，且脫水率達(dá)到92%以上，脫出水顏色清，油水界面明顯，分析污水中含油質(zhì)量濃度小于300mg／L，油中含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0．5%。因此，G104-5P37、G104-5P18、G104-5P72返排液選擇破乳劑 C-1，G104-5P30返排液選擇破乳劑C-2。

表4 復(fù)配破乳劑篩選試驗(yàn)結(jié)果

2.4 混合酸化返排液對(duì)原油破乳脫水的影響

將中和后的4種單一酸化返排液各取25%混合 （代號(hào)為HJ）后，參照上述方法配制成含返排液質(zhì)量分?jǐn)?shù)10% （HJ-1）和20% （HJ-2）的2種濃度的原油乳狀液，選用破乳劑C-1，進(jìn)行脫水試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，對(duì)于混合酸化返排液，加入破乳劑C-1并不能滿足原油脫水要求。

針對(duì)混合酸化返排液，試驗(yàn)中采用的自制破乳劑，并對(duì)改進(jìn)后的破乳劑進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示，YJ-1、YJ-5這2種破乳劑對(duì)酸化混合返排液脫水效果較好，脫水率達(dá)到92%～94%，其中油中含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0．5%，污水中含油質(zhì)量濃度小于300mg／L，滿足外輸要求。

圖2 混合酸化返排液對(duì)原油破乳脫水的影響

表5 原油中存在混合酸化返排液的破乳劑篩選試驗(yàn)

3 結(jié)論

1）單一酸化解堵返排液對(duì)原油脫水影響明顯，且對(duì)混合酸化解堵返排液影響更嚴(yán)重，使原油脫水率下降了15%～25% （比空白樣），大大降低了原油脫水效率，脫出水的油水界面不齊。

2）采用碳酸氫鈉作堿化劑，調(diào)節(jié)酸化解堵液的pH值為6～8，在相同脫水條件下，對(duì)單一酸化解堵液篩選出破乳劑C-1（返排液G104-5P30選取破乳劑C-2），脫水率為92%～96%；對(duì)混合酸化解堵液篩選出破乳劑YJ-1和YJ-5，脫水率為92%～94%，滿足外輸要求。

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［9］SY／T 5281—2000，原油破乳劑使用性能檢測(cè)方法 （瓶試法）［S］．