三塘湖油田原油破乳劑復(fù)配研究

高利民，張振宇，李玉松，朱亮 （中石油吐哈油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 鄯善838202）

三塘湖油田有牛圈湖、牛圈湖－回?fù)?、牛東、牛東－牛圈湖、牛東－牛圈湖－回?fù)交旌?種來液，工況較為復(fù)雜，且各區(qū)塊的原油天然乳化劑含量不同，造成乳狀液的性質(zhì)差異較大，現(xiàn)場所用破乳劑適應(yīng)性不足，導(dǎo)致原油破乳難度大，施工現(xiàn)場容易出現(xiàn)原油脫水效果波動的問題。

原油外輸前必須對乳狀液進(jìn)行油水分離，由于破乳劑具有較強的針對性，應(yīng)根據(jù)原油乳狀液的性質(zhì)選擇高效的破乳劑。破乳劑必須具備下列條件，即較強的表面活性、良好的潤濕性能、足夠的絮凝能力和較好的聚結(jié)效果，但是單一類型的破乳劑不易同時滿足上述要求［1，2］。為此，采用破乳劑復(fù)配技術(shù)，即利用破乳劑之間的協(xié)同效應(yīng)，將2種或2種以上破乳劑進(jìn)行復(fù)配來滿足破乳要求，是開發(fā)高效破乳劑的方法之一。下面，筆者對三塘湖油田原油破乳劑的復(fù)配問題進(jìn)行了研究。

1 試驗部分

1.1 試驗藥劑

所用7種破乳劑均為某公司生產(chǎn)的工業(yè)品：P1為脂肪胺類破乳劑；P2為酚胺類破乳劑；P3為丙二醇為起始劑三嵌段共聚物；P4為酚胺類非離子破乳劑；P5為線型聚氨基酸酯破乳劑；P6為聚氧丙烯聚氧乙烯烷基酚醛聚醚型破乳劑；P7為烷基酚類破乳劑。其中，P2呈油溶性，其他藥劑呈水溶性。

1.2 原油物性

1.3 試驗方法

試驗依據(jù)《SY／T 5281－2000》標(biāo)準(zhǔn)，所有破乳劑均采用常用的“小瓶試驗法” （或“瓶試法”）進(jìn)行破乳，即在100ml的具塞量筒中加入50ml含水原油，恒溫30min，用醫(yī)用注射器加入破乳劑，手搖振動200次后靜置于恒溫水浴中，在5、15、30、60min時觀察油水界面并記錄脫水量。采用蒸餾法測定原油含水量，再由脫水量和原油含水量計算破乳劑的脫水率。

表1 三塘湖油田原油物性表

2 結(jié)果與分析

2.1 破乳單劑脫水效果評價

針對原油含蠟量較高的實際情況，用7種破乳單劑對各工況新鮮含水原油進(jìn)行脫水試驗（破乳溫度選用50℃，破乳劑加量100mg／L）。試驗結(jié)果分別如表2、表3、表4、表5和表6所示。

表2 牛圈湖新鮮含水原油破乳試驗結(jié)果

表3 牛圈湖和回?fù)交旌闲迈r含水原油破乳試驗結(jié)果

表4 牛東新鮮含水原油破乳試驗結(jié)果

表5 牛東和牛圈湖混合新鮮含水原油破乳試驗結(jié)果

從表2～表6可以看出，P1、P2、P5與P7型破乳劑的試驗效果較差；P3、P4型破乳劑對各工況原油脫出水量一般，但脫出水均較清，這是因為P4為酚胺型非離子表面活性劑，具有較多支鏈且有較強的表面活性［4］；P6型破乳劑對各工況原油脫出水水色較差，但脫出水量大。這是因為P6為聚氧丙烯聚氧乙烯烷基酚醛聚醚型破乳劑，該型破乳劑具有很大的極性基團和非極性基團，破乳劑分子中的芳香環(huán)為平面結(jié)構(gòu)使分子平鋪在界面上，分子排布不緊密，分子間作用不強，能有效減弱油水界面膜的強度，因而脫出水量大［4］。這表明破乳單劑對三塘湖原油不適應(yīng)，需要進(jìn)行破乳單劑復(fù)配來改善破乳性能。根據(jù)上述情況分析，選用P4與P6型破乳劑進(jìn)行復(fù)配試驗。

2.2 復(fù)配破乳劑脫水效果評價

在50℃條件下，選用P4與P6不同比例復(fù)配并與牛東、牛圈湖及回?fù)叫迈r混合原油進(jìn)行脫水試驗，試驗結(jié)果分別如表7和表8所示。在50℃、復(fù)配破乳劑加量150mg／L條件下選用放置30d的牛東、牛圈湖及回?fù)叫迈r混合原油進(jìn)行脫水試驗，試驗結(jié)果如表9所示。

從表7可以看出，隨著P6型破乳劑加量增加，復(fù)配破乳劑破乳能力明顯改善，但脫出污水水質(zhì)逐漸變差。復(fù)配破乳劑脫水率為87.80%～92.68%、凈化油含水率為4.84%～7.81%，不能滿足三塘湖現(xiàn)場三相分水后原油含水小于或等于2.00%的要求。

從表8可以看出，隨著P6型破乳劑加量增加，復(fù)配破乳劑破乳能力明顯增強。P4型破乳劑與P6復(fù)配比例為3∶7時，脫水率最高達(dá)98.54%、凈化油含水率最低達(dá)1.01%，但出現(xiàn)脫出污水微黃問題。P4型破乳劑與P6復(fù)配比例為5∶5時，復(fù)配破乳劑破乳能力較強，且脫出污水水質(zhì)清、界面整齊。脫水率為97.56%，凈化油含水率為1.67%，表明該型復(fù)配破乳劑可以滿足三塘湖現(xiàn)場三相分水后一段沉降的工藝需求，因而選用比例為5∶5的P4型破乳單劑與P6作為復(fù)配破乳劑。

表6 牛東、牛圈湖及回?fù)交旌闲迈r含水原油破乳試驗結(jié)果

從表9可以看出，混合原油老化30d的含水原油的脫水率及凈化油含水率較相同試驗條件下的新鮮原油都有所降低，這是由于含水原油在放置中發(fā)生老化，原油乳狀液中不穩(wěn)定的小水滴已聚并成較大的水滴，界面膜變厚，其穩(wěn)定性提高，導(dǎo)致脫水速度減慢。上述分析表明，復(fù)配破乳劑對原油乳狀液老化具有敏感性。

表7 新鮮混合含水原油破乳試驗結(jié)果（復(fù)配破乳劑加量100mg／L）

表8 新鮮混合含水原油破乳試驗結(jié)果（復(fù)配破乳劑加量150mg／L）

表9 混合原油老化30d的含水原油破乳試驗結(jié)果

2.3 溫度對復(fù)配破乳劑脫水效果的影響

選用牛東、牛圈湖及回?fù)叫迈r混合原油，在復(fù)配破乳劑用量150mg／L條件下，研究溫度對復(fù)配破乳劑脫水效果的影響，試驗結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出，50℃時，原油脫水率為97.56%，凈化油含水率達(dá)2.00%以下，可滿足三塘湖油田現(xiàn)場三相分水后一段沉降的工藝要求。雖然復(fù)配型破乳劑脫水效果隨溫度上升而提高，但從能耗角度考慮，再升高溫度對原油脫水處理意義不大。因此，現(xiàn)場作業(yè)時一般選用50℃作為施工溫度。

圖1 溫度－脫水效果關(guān)系圖

圖2 濃度－脫水效果關(guān)系圖

2.4 加量對復(fù)配破乳劑脫水效果影響

選用牛東、牛圈湖及回?fù)叫迈r混合原油，在50℃條件下，研究不同加量對復(fù)配破乳劑脫水效果的影響，試驗結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，隨著復(fù)配破乳劑加量增加，脫水率先增加而后減小，150mg／L時脫水率最大（97.56%），凈化油含水率到可達(dá)2.00%以下，可滿足三塘湖現(xiàn)場三相分水后一段沉降的工藝。這是因為復(fù)配破乳劑分子頂替界面上的天然乳化劑分子并吸附在界面上，吸附量達(dá)到一定程度后，破乳劑與天然乳化劑在界面上達(dá)到相互作用平衡，界面膜強度最低，水滴最易聚結(jié)；此后破乳劑分子繼續(xù)吸附到油水界面上，形成的新界面膜不利于水滴聚并，從而導(dǎo)致脫水率降低［5］。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

2012年8月，將加量為150mg／L復(fù)配破乳劑開始應(yīng)用于三塘湖油田作業(yè)現(xiàn)場，觀察發(fā)現(xiàn)所脫污水的顏色較清，明顯緩解了原油脫水效果產(chǎn)生波動的問題。2012年10月，三塘湖油田外輸原油含水平均為0.37%，達(dá)到小于或等于0.5%的外輸標(biāo)準(zhǔn)，能夠較好地滿足三塘湖油田的生產(chǎn)需求（見圖3）。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

1）破乳劑單劑不能適應(yīng)三塘湖油田原油的復(fù)雜工況，而復(fù)配破乳劑對三塘湖油田原油乳狀液老化具有敏感性，是改善原油脫水效果的有效途徑。

2）復(fù)配破乳劑中P4與P6型破乳單劑復(fù)配比例為5∶5；在溫度為50℃、加量為150mg／L的條件下，使用復(fù)配破乳劑對三塘湖油田原油進(jìn)行脫水后，外輸原油含水平均為0.37%，可以滿足現(xiàn)場施工要求。

4.2 建議

1）隨著油田開發(fā)進(jìn)入中后期，油井增產(chǎn)作業(yè)增加，各種化學(xué)藥劑的加入嚴(yán)重影響破乳劑的使用效果。因此，需深入開展原油油物性及化學(xué)劑對破乳影響的研究，探索原油乳化和破乳機理特點，繼續(xù)研制復(fù)配出適合的破乳劑產(chǎn)品，以應(yīng)對油田來液中化學(xué)藥劑成分復(fù)雜導(dǎo)致的處理難題。

2）對油田的老化油實行單獨處理，同時切斷處理站內(nèi)老化油惡性循環(huán)的源頭，減少老化油對正常原油的污染。

3）熱化學(xué)沉降脫水工藝高效運行時，除原油破乳劑需具備可靠質(zhì)量外，保證聯(lián)合站集輸系統(tǒng)的硬件條件與集輸工藝水平也是至關(guān)重要的。

圖3 聯(lián)合站原油脫水效果圖

［1］王芳輝，朱紅，王濱 .組合設(shè)計優(yōu)化法篩選原油破乳劑 ［J］.北京交通大學(xué)學(xué)報，2005，29（6）：121～124.

［2］劉生福，劉浩，蔡彩霞，等 .中原油田原油復(fù)配破乳劑的研制 ［J］.化工時刊，2002，15（2）：38～39.

［3］方衛(wèi)榮，熊開俊，張琳，等 .三塘湖油田原油快速脫水技術(shù)研究與應(yīng)用 ［J］.石油天然氣學(xué)報（江漢石油學(xué)院學(xué)報），2011，33（6）：88～91.

［4］檀國榮，鄒立壯，王金本 .破乳劑結(jié)構(gòu)對原油破乳效果影響的研究 ［J］.鉆采工藝，2006，29（1）：75～77.

［5］孫春柳，曲延明，劉衛(wèi)東，等 .不同結(jié)構(gòu)破乳劑對原油乳狀液的適應(yīng)性研究 ［J］.石油與天然氣化工，2009，38（6）：516～518.