聚驅(qū)原油采出液脫水低溫破乳劑的開發(fā)與實(shí)踐

付麗霞 付亞榮 馬永忠 竇勤光 高博翔 付 森

1.中國石油華北油田分公司 2.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司

聚驅(qū)原油采出液脫水低溫破乳劑的開發(fā)與實(shí)踐

付麗霞1付亞榮1馬永忠1竇勤光1高博翔2付 森2

1.中國石油華北油田分公司 2.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司

針對聚合物驅(qū)后油井采出液中含有的聚合物導(dǎo)致聯(lián)合站脫水和污水處理困難的問題，分析了國內(nèi)各油田聚驅(qū)采出液脫水破乳劑的現(xiàn)狀，依據(jù)原油乳狀液凝膠的結(jié)構(gòu)裂降和結(jié)構(gòu)恢復(fù)行為對其觸變性影響的原理，采用多乙烯多胺、松香胺、有機(jī)醛、胺、苯酚等的反應(yīng)物為起始劑的聚醚類破乳劑按一定比例復(fù)配后，再引入微量的烷基酰胺丙基甜菜堿、氯化亞鐵、維生素C、氟碳表面活性劑 FN-3，得到聚驅(qū)原油采出液脫水低溫破乳劑，利用電中和機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了聚驅(qū)原油采出液低溫破乳脫水?，F(xiàn)場藥劑質(zhì)量濃度在50～70 mg/L、脫水溫度40～43 ℃的條件下，原油脫水后含水率小于 0.2%，污水含油質(zhì)量濃度小于 50 mg/L。

聚驅(qū) 原油采出液 低溫破乳劑 脫水

聚合物驅(qū)油是國內(nèi)外提高剩余油采收率應(yīng)用較多的技術(shù)，但隨著聚驅(qū)的深入，油井采出液中聚合物含量增多，致使地面脫水和污水處理的難度加大[1]。繆云展等[2]認(rèn)為，影響聚驅(qū)原油乳狀液穩(wěn)定性的根本是聚丙烯酰胺溶液自身的黏度；唐果等[3]研究的陽離子型聚丙烯酰胺對聚驅(qū)采出液協(xié)同破乳的作用表明，陽離子聚丙烯酰胺的陽離子度和黏均相對分子質(zhì)量越大, 協(xié)同破乳效果越好；檀國榮等[5]用非離子聚醚與陽離子反相破乳劑復(fù)配解決了渤海聚合物驅(qū)油后采出液脫水問題；西安石油大學(xué)吳亞[4]應(yīng)用低聚季胺鹽與破乳劑AE-932復(fù)配，解決了南陽油田聚驅(qū)采出液脫水困難及水質(zhì)渾黃等問題；商永濱等[6]篩選出磺酸鹽型水溶性破乳劑復(fù)配后，滿足了長慶油田北三區(qū)聚表二元驅(qū)采出液脫水需要；付亞榮等[7]發(fā)明的稠油油藏聚驅(qū)后采出液脫水用破乳劑，聚驅(qū)后采出液脫水后原油含水小于0.2%，污水含油量小于50 mg/L。但是，這些聚驅(qū)采出液脫水破乳劑的破乳溫度為50～65 ℃，造成大量能源浪費(fèi)；隨后，江延明、孫廣宇等[8-9]從原油乳狀液凝膠的結(jié)構(gòu)裂降和結(jié)構(gòu)恢復(fù)行為探討了含水率對其觸變性的影響，為聚驅(qū)原油實(shí)現(xiàn)低溫破乳脫水的實(shí)現(xiàn)提供了理論依據(jù)。本文將多乙烯多胺、松香胺、有機(jī)醛、胺、苯酚等的反應(yīng)物為起始劑的聚醚類破乳劑按一定比例復(fù)配后，引入微量的烷基酰胺丙基甜菜堿、氯化亞鐵、維生素 C、氟碳表面活性劑 FN-3產(chǎn)生“協(xié)同共軛”效應(yīng)，發(fā)明了聚驅(qū)原油采出液脫水低溫破乳劑及其制備方法[10]；冀中南部油田聚驅(qū)采出液在40～43 ℃時(shí)，聚驅(qū)原油采出液脫水低溫破乳劑質(zhì)量濃度為50～70 mg/L時(shí)，原油脫水后含水率小于0.2%，污水含油質(zhì)量濃度小于 50 mg/L。

1 低溫破乳劑基本配方

聚驅(qū)原油采出液脫水低溫破乳劑，其組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為：破乳劑 SAP1187 15.0%～25%；破乳劑PFA311 17%～25%；破乳劑101 12%～16%；烷基酰胺丙基甜菜堿0.04%～0.1%；氯化亞鐵0.05%～0.08%；維生素C 0.06%～0.09%；氟碳表面活性劑FN-3 0.08%～0.15%；其余為水。各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為100%。其生產(chǎn)方法為：①將破乳劑 SAP1187、破乳劑 PFA311、破乳劑 101 按比例加入搪瓷反應(yīng)釜，緩慢升溫到55～65 ℃；②在不斷攪拌下先加入水總量的5%，繼續(xù)攪拌30 min后，再依次按比例加入烷基酰胺丙基甜菜堿、維生素C，邊加邊攪拌；③依次按比例加入氟碳表面活性劑 FN-3、氯化亞鐵攪拌30 min；④加入余下的水，攪拌3 min后停止加熱，邊冷卻邊攪拌，冷卻至常溫，得到聚驅(qū)原油采出液脫水低溫破乳劑。

2 低溫破乳劑篩選及最佳加藥量

2.1 低溫破乳劑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[11-12]

依據(jù)GB/T 8929-2006《原油水含量測定法 蒸餾法》測定原油含水量；依據(jù)SY/T 5281-2009《原油破乳劑使用性能檢測法 瓶試法》評價(jià)破乳劑；依據(jù)SY/T 0530-1993《油田污水中含油量測定方法 分光光度法》測定污水油含量。

2.2 低溫破乳劑配方初選

冀中南部某油田聚合物驅(qū)油后，油井采出液中聚合物質(zhì)量濃度最高達(dá)714 mg/L，平均約359 mg/L。實(shí)驗(yàn)采用聚驅(qū)采出液混合原油，含水55%，以低溫破乳劑的基本配方為依據(jù)，改變不同原料的配比，組成15種不同低溫破乳劑，在質(zhì)量濃度100 mg/L，試驗(yàn)溫度40 ℃條件下，得到5種脫水快或水質(zhì)清的破乳劑配方(見表1)。

表1 5種脫水快或水質(zhì)清破乳劑組分 Table1 Emulsionbreakingagentscomponentsoffivekindsoffastdehydrationorwaterqualitycleaning w/% 破乳劑編號破乳劑SAP1187破乳劑PFA311破乳劑101烷基酰胺丙基甜菜堿氯化亞鐵維生素C氟碳表面活性劑FN-3水備注1#1625120.050.050.060.0946.75脫水快、水質(zhì)混濁、界面齊2#1922130.060.050.060.1045.73脫水較快、水質(zhì)清、界面齊3#2021140.070.060.070.1144.69脫水快、水質(zhì)混濁、界面齊4#2319150.090.070.080.1342.63脫水較快、水質(zhì)清、界面齊5#2517160.10.080.090.1541.58脫水快、水質(zhì)較清、界面齊

2.3 低溫破乳劑的復(fù)配

將2.2中篩選出的脫水快、水質(zhì)較清的5#破乳劑分別與脫水較快、水質(zhì)清的2#、4#破乳劑按吳宏鑫院士[13]提出的黃金分割控制方法進(jìn)行復(fù)配[14]，保證在過渡過程階段參數(shù)未收斂情況下系統(tǒng)穩(wěn)定。復(fù)配后在破乳劑質(zhì)量濃度100 mg/L，試驗(yàn)溫度40 ℃條件下，進(jìn)行聚驅(qū)采出液脫水試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 復(fù)配破乳劑在40℃、加量100mg/L時(shí)的脫水效果(原油含水率55%)Table2 Dewateringeffectofcompoundemulsionbreakingagentat40℃anddosageof100mg/L(watercontentofcrudeoilof55%)復(fù)配類型不同沉降時(shí)間(min)的脫水率/%1530609090min脫出水的油質(zhì)量濃度/(mg·L-1)油水界面水質(zhì)狀況2#L1+5#L287.290.192.793.6104.5齊清2#L2+5#L190.493.695.495.845.3齊清4#L1+5#L289.191.995.796.340.8齊清4#L2+5#L184.489.391.692.887.5齊清 注:黃金分割“中外”比中L1=0.618,L2=0.382。

從表2可看出，2#L2+5#L1與4#L1+5#L2的黃金分割“中外”比組合效果顯著。復(fù)配能更好地發(fā)揮不同類型破乳劑“協(xié)同”誘導(dǎo)脫水作用[15]，體系中帶正電的氯化亞鐵中和油滴表面負(fù)電荷，與維生素C配合提高縮小Stern層的能力，降低Zeta電位，作為互溶劑的氟碳表面活性劑將非離子表面活性劑、兩性表面活性劑“融合”協(xié)同，表現(xiàn)出對聚驅(qū)采出液顯著的破乳脫水效果。

2.4 低溫破乳劑的最佳用量

在不同投藥濃度下，2#L2+5#L1與4#L1+5#L2復(fù)配組合的脫水效果見表3。

從表3可看出，2#L2+5#L1與4#L1+5#L2復(fù)配破乳劑的最佳質(zhì)量濃度均為80 mg/L。40 ℃下，對冀中南部某油田聚驅(qū)采出液原油60 min 的脫水率在95 %以上，脫出水的油質(zhì)量濃度均小于50 mg/L。脫出水水質(zhì)清, 油水界面齊。加藥質(zhì)量濃度在50 mg/L時(shí)的脫水效果與加藥質(zhì)量濃度在80 mg/L時(shí)相差不大，考察現(xiàn)場生產(chǎn)成本，推薦現(xiàn)場使用質(zhì)量濃度為50～80 mg/L。

表3 在40℃、復(fù)配破乳劑不同用量時(shí)的脫水效果(原油含水率55%)Table3 Dehydrationeffectofcompoundemulsionbreakingagentsat40℃anddifferentdosages(watercontentofcrudeoilof55%)破乳劑型號ρ(藥劑)/(mg·L-1)不同沉降時(shí)間(min)的脫水率/%1530609060min脫出水的油質(zhì)量濃度/(mg·L-1)油水界面水質(zhì)狀況2#L2+5#L13067.173.073.974.3110.4齊清5089.493.194.294.946.1齊清8091.293.494.795.344.7齊清10090.493.695.495.845.3齊清4#L1+5#L23070.671.471.772.880.5齊清5088.490.894.695.744.9齊清8090.391.795.496.140.2齊清10089.191.995.796.340.8齊清

3 現(xiàn)場應(yīng)用

根據(jù)室內(nèi)篩選結(jié)果，選擇4#L1+5#L2復(fù)配破乳劑對冀中南部某油田聚驅(qū)原油采出液進(jìn)行現(xiàn)場脫水，在質(zhì)量濃度為50～70 mg/L，脫水溫度為40～43 ℃的條件下，原油脫水后含水率小于 0.2%，污水含油質(zhì)量濃度小于 50 mg/L；同時(shí)，改變聚驅(qū)原油采出液低溫破乳劑的基礎(chǔ)配方，進(jìn)行復(fù)配實(shí)驗(yàn)后，在冀中南部多個(gè)聚驅(qū)油田原油采出液脫水工藝中取得了成功的應(yīng)用。

4 結(jié) 論

(1) 在不同起始劑的聚醚類破乳劑中，引入帶正電荷的無機(jī)鹽，在維生素C、氟碳表面活性劑的“協(xié)同共軛”效應(yīng)下，依靠電中和機(jī)理，可以實(shí)現(xiàn)聚驅(qū)原油采出液低溫破乳脫水。

(2) 采用單劑初選、黃金分割復(fù)配、最佳投藥量的選擇，篩選聚驅(qū)原油采出液低溫脫水破乳劑，方法簡單，是解決聚驅(qū)原油采出液脫水困難，改善水質(zhì)的有效途徑。

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Development and application of low temperature demulsifying agent for dehydration of crude oil produced liquid by polymer flooding

Fu Lixia1， Fu Yarong1， Ma Yongzhong1， Dou Qinguang1， Gao Boxiang2， Fu Sen2

1.HuabeiOilfieldCompany，CNPC,Renqiu，Hebei,China2.BeijingBranchofEngineeringDesignCo.,Ltd.,CNPC，Beijing,China

When the oil well is produced by polymer flooding, it contains polymer, which lead to difficulties in crude oil dehydration and sewage disposal. Present situation of dehydration and emulsion breaking of polymer flooding produced liquid was analyzed，then based on the effect of structural cracking and structural recovery behavior of crude oil emulsion gels on its thixotropy, polyether type emulsion breaking agent produced by using the reaction product of poly ethylene polyamine, rosin amine, organic aldehyde, amine, phenol as initiator, was formulated according to a certain proportion，then by introducing micro alkyl amide betaine，ferrous chloride, vitamin C, fluorocarbon surfactant FN-3，the low temperature demulsifying agent for dehydration of polymer flooding crude oil produced liquid was finally obtained. By using the electric neutralization mechanism，the low temperature demulsifying and dehydration were implemented for crude oil produced liquid by polymer flooding. In the field , the dosage was 50-70 mg/L, dehydration temperature was 40-43 ℃，the water content of crude oil was less than 0.2% after dehydration and the oil content of sewage was less than 50 mg/L.

polymer flooding，crude oil production，low temperature demulsifying agent，dehydration

付麗霞(1973-)，女，河北行唐人，高級工程師，主要從事油氣田開發(fā)技術(shù)研究與應(yīng)用工作。E-mail:cyy_fulx@petrochina.com.cn

TE39

A

10.3969/j.issn.1007-3426.2017.01.013

2016-06-06；編輯：馮學(xué)軍

中國發(fā)明專利：聚驅(qū)原油采出液脫水低溫破乳劑及其制備方法(200910085745.1);2015年獲北京市發(fā)明創(chuàng)新大賽金獎(jiǎng)。