含聚油泥分離實驗研究

孟凡雪，張　健，靖　波1.海洋石油高效開發(fā)國家重點實驗室，北京 1000282.中海油研究總院，北京 100028

含聚油泥分離實驗研究

孟凡雪1，2，張健1，2，靖波1，2
1.海洋石油高效開發(fā)國家重點實驗室，北京 100028
2.中海油研究總院，北京 100028

聚合物驅(qū)采出液具有黏度大、攜泥量高的問題。通過分離藥劑的篩選研究，可改善油、泥/水分離工藝流程的分離效率，降低含聚采出液處理難度。對含聚油泥進行油、泥/水分離技術(shù)實驗研究，通過對含聚油泥的物性組分分析，篩選并復(fù)配適合的油泥分離劑，獲得了適用于含聚油泥的高效油泥分離藥劑SY1。在實驗室條件下，對優(yōu)選出的油泥分離劑進行工藝參數(shù)優(yōu)化研究，明確了樣品油泥所對應(yīng)的油泥分離劑最佳藥劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、攪拌速度等工藝參數(shù)。

油泥；分離劑；工藝參數(shù)

隨著聚合物驅(qū)提高采收率技術(shù)在油田成熟應(yīng)用，注聚油田采出液含有殘留聚合物，使得采出液成分復(fù)雜、黏度增大，處理過程中產(chǎn)生較高的含聚油泥量，影響油田采出液地面處理流程高效運轉(zhuǎn)［1］。因此，迫切需要研發(fā)含聚油泥的高效分離工藝，實現(xiàn)油、泥/水高效分離，回收原油至生產(chǎn)工藝流程中再利用［2-3］。

1　含聚油泥分離劑的篩選與復(fù)配

1.1實驗儀器

采用德國Elementar公司Vario EL-Ⅲ型元素分析儀測定含氮量。元素分析法條件設(shè)定為：氬氣（99.995%）、氧氣（99.995%），標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)選取乙酰苯胺。

1.2油泥成分分析

在實驗室條件下，將采集的含聚油泥用石油醚進行洗油、脫水，然后真空干燥，得到相應(yīng)的含聚油泥含水率、含油率和固含量［4-5］。

通過元素分析測定氮元素，推算聚合物含量，分析結(jié)果見表1。從表1中可以看出，兩批次含聚油泥含油量為22.92%、42.12%，含水量為62.28%、38.34%，固含量（泥、聚合物、其他有機物） 為14.80%、19.54%，其中聚合物含量 3.37% ～7.42%，無機泥含量3.74%、1.30%。

表1　油泥樣品組分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)/%

1.3油泥分離劑篩選

含聚油泥的分離關(guān)鍵在于選用合適的油泥分離劑，使其能夠在一定條件下快速與油泥表面發(fā)生作用。所選油泥分離劑不僅要考慮對油泥的適用性，還要注意所選油泥分離劑的經(jīng)濟性和安全性，通過分析含聚油泥的特性、原油的組成分布，油泥分離劑的選用應(yīng)遵循下列要求。

（1）能夠降低含聚油泥內(nèi)部固相和油相的界面結(jié)合力。分離劑分子要具有對界面膜的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、石蠟及其他固體顆粒的潤濕反轉(zhuǎn)能力和占據(jù)頂替原界面重新成膜的能力。

（2）能夠降低含聚油泥中油相和水相的界面膜強度。所選用的分離劑能夠把油水界面膜破壞，使液滴易發(fā)生聚結(jié)。同時選用分子量大的分離劑，溶解于連續(xù)相中，通過分離劑自身的橋聯(lián)作用使液滴聚集，具有脫水率高、凈化油含水低的特點。

藥劑篩選實驗條件：將油泥分離劑單劑配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的溶液作為處理含聚油泥的藥劑，藥劑與含聚油泥的加量為3∶1（單位為mL/g），攪拌時間為30～40 min，體系溫度以油泥易流動為宜，設(shè)定為60℃，攪拌速度為600 r/min左右。

通過實驗研究，在分離劑單劑初篩實驗的基礎(chǔ)上，通過分析原油組分，發(fā)現(xiàn)瀝青質(zhì)和飽和芳烴含量較高，因此選擇表面活性好，有利于降低原油重組分界面張力的油泥分離劑，篩選出CN1、CN2、CN3、CN4、CN5、CN6、CN7和CN8等分離劑樣品，對所選的新型分離劑處理含聚油泥的最高回收率進行總結(jié)，結(jié)果如圖1所示。從圖1中可以看出，所選分離劑對含聚油泥均具有一定的分離效果，但每一種單劑處理的最高回收率均低于60%，處理效果提高不明顯。需要進一步對油泥分離效果相對較好的CN2、CN5和CN8進行復(fù)配藥劑處理的參數(shù)優(yōu)化實驗。

圖1　　原油分離劑的分離效果比較

1.4油泥分離劑復(fù)配

正交實驗以分離劑CN2、CN5和CN8為影響因素，選用3因素3水平的正交表，以原油回收率為實驗指標(biāo)。實驗結(jié)果見表2。從表2中可知，按照組次3的復(fù)配比例進行復(fù)配時，原油回收率可達82.27%，相應(yīng)的油中固含量僅為4.35%，此結(jié)果與初篩實驗相比，分離效果有了大幅度提高。為了進一步提高原油回收率，對CN2、CN5和CN8的復(fù)配比例進行優(yōu)化，優(yōu)化后得到的最高原油回收率為82.90%，最低油中固含量為4.57%，對應(yīng)復(fù)配分離劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為CN5∶CN2∶CN8=0.0635%∶0.0174%∶2%。按此比例復(fù)配的藥劑命名為SY1，即復(fù)配出適用于含聚油泥的高效分離劑SY1。

表2　CN2、CN5和CN8不同復(fù)配比例正交實驗/%

2　油泥處理工藝及原油分離研究

通過實驗研究分離劑SY1與油泥的質(zhì)量比（簡稱劑泥比）對原油回收率的影響、反應(yīng)溫度對油泥分離效果的影響、攪拌速度對油泥分離效果的影響、攪拌時間對回收率的影響等，確定了與含聚油泥相匹配的工藝參數(shù)。

2.1劑泥比對油泥分離效果的影響

取油泥20 g，按設(shè)計比例加入配制好的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的分離劑SY1，攪拌反應(yīng)時間為40 min、攪拌溫度70℃、攪拌速度600 r/min，考察不同劑泥比對油泥分離效果的影響，其結(jié)果如圖2所示。

圖2　　劑泥比對油泥分離效果的影響

從圖2可以看出，當(dāng)劑泥比在2∶1時油品回收率較高，大于3∶1時原油回收率反而稍有降低，這可能是由于水相體積的增加，溶解了更多的乳化油，使原油回收率降低，并且相應(yīng)的處理成本也有所增加?？紤]到經(jīng)濟效益，確定油泥處理分離的最佳劑泥比為2∶1。

2.2攪拌速度對油泥分離效果的影響

取含聚油泥與配制好的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的分離劑SY1按2∶1的比例加入，實驗溫度為70℃、反應(yīng)30 min，改變攪拌速度。分別測定原油回收率、油中固含量等，研究攪拌速度對油泥分離效果的影響，其結(jié)果如圖3所示。

圖3　　攪拌速度對油泥分離效果的影響

從圖3可以看出，隨著攪拌速度的增大，原油回收率先增加后減少。在攪拌速度為500～550 r/min時，混合油泥的分離效果較穩(wěn)定，回收率大于90%，油層固含量小于3.2%。攪拌速度過高可能會導(dǎo)致油水相乳化嚴(yán)重，不利于分離，原油的固含量隨攪拌速度的提高先降低后上升，變化幅度不大。理想的攪拌速度為500～550 r/min。

2.3攪拌時間對油泥分離效果的影響

將含聚油泥與配置好的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的分離劑SY1按2∶1比例混合，實驗溫度為70℃，攪拌速度550 r/min。改變攪拌時間，分別測原油回收率、油中固含量等，考察攪拌時間對油泥分離效果的影響，如圖4所示。

從圖4可以看出，隨攪拌時間的延長，回收率先增加后趨于穩(wěn)定，而回收原油中的固含量是先降低后趨于穩(wěn)定。分析可能原因是由于加入分離劑降低了表面張力，使分離劑分子在界面處吸附，形成表面吸附層，從而改變界面最外層的化學(xué)組成的結(jié)果。在攪拌時間超過40 min后界面處的分離劑分子的吸附量逐步達到平衡值，油分子與固體物質(zhì)的結(jié)合力降低到平衡值，分離出來的油分子的量趨于穩(wěn)定，因而回收率和回收原油的固含量趨于穩(wěn)定。由以上分析得知，實驗最佳反應(yīng)時間確定為30～40 min。

圖4　　攪拌時間對油泥分離效果的影響

2.4溫度對油泥分離效果的影響

將含聚油泥與配置好的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的分離劑SY1按2∶1比例混合，反應(yīng)時間為40 min，攪拌強度為600 r/min，將反應(yīng)好的油泥樣保溫靜置分層30 min，觀察油、水、泥三相分層過程?？疾觳煌瑴囟葘τ湍喾蛛x效果的影響，其結(jié)果如圖5所示。

圖5　　溫度對油泥分離效果的影響

從圖5可以看出，隨著溫度的升高，原油回收率呈增加趨勢，而回收原油的固含量呈現(xiàn)降低趨勢；在70℃時從含聚油泥中回收原油效果最好，再升高溫度原油回收率趨于穩(wěn)定，回收油品的質(zhì)量也趨于穩(wěn)定。由實驗可知，溫度為70℃時，處理效果較好。

3　結(jié)論

對含聚油泥處理進行室內(nèi)實驗研究，得到了適用于含聚油泥油水分離的高效分離藥劑SY1。通過不同條件下的對比實驗，確定含聚油泥的處理工藝參數(shù)為：將分離劑SY1用現(xiàn)場過濾處理后污水配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的溶液，按照劑泥比2∶1與含聚油泥混合，將其置于70℃溫度下攪拌反應(yīng)，控制攪拌速度為500～550 r/min，使油泥和分離劑充分混合，攪拌反應(yīng)30 min后，置于70℃保溫沉降，使油、泥、水三相分層。再將油泥水分離，油層實現(xiàn)回收。

［1］宋啟輝，仝坤，謝加才，等.稠油污泥的綜合處理［J］.油氣田環(huán)境保護，2010，20（4）：20-22.

［2］姜勇，趙朝成，趙東風(fēng).含油污泥特點及處理方法［J］.油氣田環(huán)境保護，2005，15（4）：38-41.

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［4］郭紹輝，彭鴿威，閆光緒，等.國內(nèi)外石油污泥處理技術(shù)研究進展［J］.現(xiàn)代化工，2008，28（3）：36-39.

［5］薛新生，郭擁軍，牛雙會，等.疏水締合聚合物粘彈性研究［J］.鉆井液與完井液，2005，22（3）：50-52.

國家自然科學(xué)基金（51274232）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金（13CX06074A）資助。

ExperimentalStudyofPolymer Flooding Oily-sludge Separation

MENG Fanxue1，2，ZHANG Jian1，2，JING Bo1，2
1.State Key Laboratory of Offshore OilExploitation，Beijing 100028，China
2.CNOOC Research Institute，Beijing 100028，China

The polymer flooding produced liquid has the problem of high viscosity and large mud volume.The separation efficiency of oil，sludge/water separation process can be improved by screening the separation agents.The researches on oil/sludge/water separation technology were carried out in laboratory，which included analyzing the composition of the oily-sludge containing polymer，screening and re-preparing efficient sludge separating agent，then the high efficient separation agent SY1 was obtained.The optimization process parameters of SY1 were determined such as its best applied dosage，reaction temperature，reaction time and stirring speed for the oily-sludge specimen.

oily-sludge；separation agent；process parameter

10.3969/j.issn.1001-2206.2016.01.016

孟凡雪（1983-），女，山東濟南人，工程師，2006年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）油氣儲運專業(yè)，現(xiàn)從事提高采收率研究工作。Email：mengfx2@cnooc.com.cn

2015-06-12；

2015-11-01