大慶油田老化油乳化特性及破乳劑篩選研究

梁霄，賀鳳云，董靜，何玲

（東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163318）

油田化學(xué)

大慶油田老化油乳化特性及破乳劑篩選研究

梁霄，賀鳳云，董靜，何玲

（東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶163318）

目前，我國各大油田已進(jìn)入開發(fā)中后期，石油的開采難度不斷提高，而一部分原油由于各種原因轉(zhuǎn)化為老化油，難以處理而造成浪費(fèi)，因此，開展老化油乳化特性研究具有重大意義。針對老化油脫水難的特點(diǎn)，首先，通過微觀形態(tài)觀測和對雙電層電位檢測，分析老化油難處理的原因。再進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，篩選了15種破乳劑，確定21#和401#破乳劑脫水效果較好，并進(jìn)行復(fù)配，確定最佳配比1∶1，最佳破乳劑濃度為150×10-6，最佳溫度為70℃。

老化油；破乳劑；篩選；復(fù)配

近年來，聚合物驅(qū)油技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各大油田，但聚合物驅(qū)油工藝也導(dǎo)致污水沉降系統(tǒng)的原油老化，由于成分復(fù)雜、雜質(zhì)較多、乳化嚴(yán)重、導(dǎo)電性強(qiáng)等特點(diǎn)，給生產(chǎn)管理帶來了嚴(yán)重危害[1-6]。大慶油田系統(tǒng)內(nèi)年產(chǎn)生的老化油量42×104t以上，為實(shí)現(xiàn)外輸達(dá)標(biāo)，大慶油田建立單獨(dú)的老化油處理工藝，95%的站采用了熱化學(xué)沉降方法，個(gè)別采油廠采用了電化學(xué)脫水法及離心法處理老化油，但處理效果并不理想[7-9]。因此，研究老化油乳化特性，并進(jìn)行室內(nèi)破乳集篩選實(shí)驗(yàn)，對大慶油田老化油處理有一定的指導(dǎo)意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原油與試劑

實(shí)驗(yàn)用油來自大慶油田。由于在不同取樣位置，原油的老化時(shí)間與原油性質(zhì)均有差異，含水基本在1.0%～2.5%，原油凝點(diǎn)為34～39℃；密度值由大到小排列為3000m3事故罐老化油（0.887kg·m-3）＞落地油（0.861kg·m-3）＞1000m3沉降罐老化油（0.852kg·m-3）。老化油的密度值均高于該區(qū)塊的常規(guī)原油（0.841kg·m-3）。實(shí)驗(yàn)使用的破乳劑均由中融公司提供。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

（1）利用OMEC PIP 9.0顆粒圖像處理儀，觀察老化油微觀形態(tài)，并記錄平均粒徑。

（2）利用ZetaPALS電位儀，測定不同來源的老化油及普通外輸油Zeta電位，

（3）取老化油在45℃恒溫箱中加熱完全融化，污水放置于45℃恒溫箱中加熱，利用乳化機(jī)，在溫度為60℃、轉(zhuǎn)速為4000r·min-1、剪切時(shí)間為18min的條件下配制成含水率為30%的乳狀液，加入配制好的破乳劑，恒溫加熱，記錄不同時(shí)間脫水情況。

2 乳化特性研究

2.1 微觀形態(tài)觀測

利用OMEC PIP 9.0顆粒圖像處理儀，觀察乳化情況見圖1。

圖1老化油微觀形態(tài)觀測Fig.1Microscopic observation of aging oil

從顯微圖像可以看出，老化油粒徑較大，界面膜較厚，油水乳化情況嚴(yán)重，乳狀液內(nèi)相顆粒平均粒徑基本為6.82～13.69μm。以油包水（W/O）乳液為主，還含有多重乳液（O/W/O）和復(fù)雜的乳狀液，呈現(xiàn)多種乳狀液共存。原油中水滴大小不一，形狀并非都是圓形，且不同來源老化油微觀形態(tài)差異較大，部分油樣含有雜質(zhì)較多。

2.2 雙電層電位檢測

部分老化油中含有活性劑、聚合物等多種化學(xué)劑，使電位的絕對值增大。利用ZetaPALS電位儀測定不同來源的老化油Zeta電位值，測定結(jié)果見表1。

表1 普通外輸油與老化油Zeta電位對比Tab.1 Comparison of Zeta potential between general oil and aging oil

由表1可見，3000m3事故罐老化油電位絕對值最高，普通外輸油電位絕對值最?。黄胀ㄍ廨斢碗娢唤^對值低于20mV；3000m3事故罐和1000m3沉降罐中老化油含有化學(xué)劑，化學(xué)劑中含有活性劑、聚合物等多種化學(xué)劑。因此，老化油相對于普通外輸油電位絕對值大，乳狀液更穩(wěn)定，不利于脫水。

3 破乳劑篩選

3.1 單一破乳劑篩選

為了分析溫度、沉降時(shí)間等參數(shù)的變化對老化油破乳的影響程度次序及規(guī)律。首先，需篩選適合落地油的最佳破乳劑，共篩選了15種破乳劑。其中，PT6682C、PT6682D、SP、TS-639-06、ZR1909、XN-38#、XN-11 11#、ZR115為常規(guī)水溶性破乳劑；9#、10#、17#、21#、27#、28#、401#為油溶性破乳劑。

表215 種破乳劑最終脫水量Tab.2Final water removal of 15 kinds of demulsifier

對比上述實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)常規(guī)破乳劑不適合老化油，油溶性破乳劑對落地油的破乳效果較好。其中21#和401#破乳劑的脫水效果較好。下面對這兩種破乳劑進(jìn)行復(fù)配篩選。

3.2 破乳劑復(fù)配

將21#和401#按1∶1、2∶3、3∶2、1∶2、2∶1、1∶3、3∶1比例進(jìn)行復(fù)配。將7組破乳劑進(jìn)行對比分析，其中60min時(shí)油水界面見圖2，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見圖3。

圖2油水分離界面Fig.2Oil-water separation interface

圖37組復(fù)配破乳劑脫水效果對比圖Fig.3Comparison of dehydration effect of 37 groups of demulsifier

從圖3可以看出,21#與401#配比按1∶1配比混合的破乳劑油水界面狀況良好，液面較整齊，過渡層較薄且無明顯絮狀物，脫出水質(zhì)清澈，無掛壁現(xiàn)象脫水速度較快。

3.3 最佳劑量和處理溫度選擇

3.3.1 藥劑濃度選擇模擬配置不同含量的乳狀液100mL，含水率為30%，加入篩選出的21#破乳劑：401#破乳劑=1∶1，加藥濃度分別為100×10-6、150×10-6、200×10-6、250×10-6。根據(jù)站內(nèi)實(shí)際情況確定處理溫度為70℃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下表3。

表370 ℃不同破乳劑濃度不同沉降時(shí)間脫水效果Tab.3Dehydration effect of different emulsion concentration at different settling time at 70℃

由表3可以看出，隨著時(shí)間的增長，脫水量起初迅速增大，當(dāng)脫水量超過80%時(shí)，脫水量上升緩慢。實(shí)驗(yàn)得出破乳劑濃度為150×10-6時(shí)，脫水效果較好，脫出時(shí)間較短且過渡層較薄。

3.3.2 最佳溫度選擇因反應(yīng)溫度高，能耗較大，費(fèi)用增加；而反應(yīng)溫度低則不利于油水分離。根據(jù)實(shí)際站內(nèi)處理溫度，設(shè)置考察的反應(yīng)溫度為60～75℃。

圖4不同溫度下脫水量曲線Fig.4curve of dehydration at different temperatures

由圖4可以看出，當(dāng)處理溫度為70℃時(shí)，老化油的脫水量最高且脫出速度最快。通過如上實(shí)驗(yàn)可以得出，當(dāng)破乳劑濃度為150×10-6，處理溫度設(shè)置為70℃時(shí)，老化油的處理效果最好。

4 結(jié)論

（1）老化油微觀形態(tài)極為復(fù)雜，含化學(xué)劑（聚合物、表面活性劑）的乳液結(jié)構(gòu)復(fù)雜，油水乳化嚴(yán)重，多種乳液狀態(tài)共存，乳化顆粒界面膜較厚，乳狀液穩(wěn)定性好，顆粒聚結(jié)后很少發(fā)生聚并情況，原油中水滴大小不一，大部分水滴粒徑較小，分散度較高、乳化嚴(yán)重，少部分水滴粒徑較大，不利于油水分離。

（2）老化油含有活性劑、聚合物等多種化學(xué)劑，使電位絕對值大，乳狀液越穩(wěn)定，不利于脫水。

（3）對15種破乳劑進(jìn)行篩選，選出兩種脫水效果較好的兩種破乳劑21#和401#進(jìn)行復(fù)配。最終篩選出21#與401#配比按1∶1配比混合的破乳劑效果最好。以經(jīng)濟(jì)性為出發(fā)點(diǎn)，溫度70℃，破乳劑濃度150×10-6時(shí)，老化油處理效果最好。

［1］楊忠平,王憲中,田喜軍,等.吉林油田聯(lián)合站老化原油成因與脫水方法研究［J］.油田化學(xué),2010,（3）:337-341.

［2］王瑞,唐曉東,蘇旭,等.遼河油田老化油破乳脫水實(shí)驗(yàn)研究［J］.特種油氣藏,2010,（6）:100-102；129.

［3］陳瀅潔.吉林油田扶余采油廠老化油回收處理技術(shù)研究［D］.中國石油大學(xué)（華東）,2013:19-22.

［4］劉揚(yáng),魏金輝,王志華,等.頭臺油田老化油回收處理工藝技術(shù)［J］.特種油氣藏,2012,（1）:131-134；142.

［5］尚飛飛,廖克儉,王洪國.遼河油田稠油及老化油物性分析［J］.石油化工高等學(xué)校學(xué)報(bào),2011,（5）:17-21.

［6］尚飛飛,廖克儉,王洪國.遼河老化油破乳脫水工藝技術(shù)研究［J］.石油煉制與化工,2012,（5）:36-39.

［7］薛強(qiáng),王鑒.淺談老化油回收處理的技術(shù)［J］.內(nèi)蒙古石油化工, 2008,（2）:19-21；28.

［8］劉玉芹,任國文.利用熱化學(xué)脫水技術(shù)處理老化油［J］.油氣田地面工程,2003,（12）:7.

［9］劉學(xué).大慶油田老化油處理工藝［J］.油氣田地面工程,2014,（12）: 47-48.

Study on emulsifying properties and demulsifier screening of aged oil in Daqing Oilfield

LIANG Xiao，HE Feng-yun，DONG Jing，HE Ling
（College of Petroleum Engineering,Northeast Petroleum University，Daqing 163348,China）

At present,China's major oil fields have entered the middle and late stages of development,the difficulty of oil exploitation is increasing,while some of the crude oil is converted into aging oil due to various reasons,which is difficult to deal with.Therefore,it is of great significance to study the emulsification properties of aging oil.In view of the difficulty of dehydration of aged oil,this paper analyzes the reasons for the difficult treatment of aging oil by micro morphology observation and double layer potential detection.The 15 kinds of demulsifier are screened through laboratory experiments,and the results showed that the dehydration effect of 21#and 401# demulsifier is better than the others,and the best ratio is 1：1.The optimum demulsifier concentration is 150ppm, the optimum temperature is 70℃.

aged oil；demulsifier；screening；compound

TE65

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170641

2017-04-28

梁霄（1992-），女，在讀碩士研究生，研究方向：石油與天然氣開發(fā)。

導(dǎo)師簡介：賀鳳云（1965-），女，黑龍江大慶人，教授，博士研究生，1988年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè)，1996年獲該學(xué)院油氣田開發(fā)工程碩士學(xué)位，2008年獲得博士學(xué)位，現(xiàn)從事油氣集輸及采出液處理方面的研究。