一種高效破乳劑在南海某高含水油田的應(yīng)用

李湘山，董日新，曾 喆，郭海軍

（中海油（天津）油田化工有限公司，天津 300452）

隨著開發(fā)程度的提高，南海很多油田已經(jīng)進(jìn)入了開發(fā)生產(chǎn)的中后期，采出液的含水率高達(dá)90%以上，而海上平臺空間有限，生產(chǎn)分離器等油水處理設(shè)備體積小，因此，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)污水的達(dá)標(biāo)排放，對破乳劑、清水劑性能提出了更高的要求[1-3]。

南海某高含水油田已投產(chǎn)20多年，現(xiàn)有生產(chǎn)井近30口，日產(chǎn)原油8 000桶，日產(chǎn)水110 000桶，綜合含水率達(dá)93.2%。面對生產(chǎn)水處理系統(tǒng)負(fù)荷大、處理時間短問題[4]，該油田通過加注國外公司的破乳劑PT和清水劑FT，基本實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)處理。但清水劑FT具有較強(qiáng)的絮凝上浮作用，能夠同時吸附污水中油滴和雜質(zhì)（如油泥、黏土等），形成黏度較大的懸浮物，長期使用容易導(dǎo)致生產(chǎn)分離器的波紋板以及水力旋流器堵塞[5-8]，該油田通過定期對生產(chǎn)分離器和水力旋流器進(jìn)行反沖洗，以及停產(chǎn)大修期間通過熱水+甲板清洗劑來有效清除生產(chǎn)分離器波紋板和水力旋流器上的污物，基本保障了油田的平穩(wěn)生產(chǎn)。

該油田的原油蠟含量19.1%、膠質(zhì)含量30.9%、瀝青質(zhì)含量1.6%，密度0.865 6 g/cm3，屬于中輕質(zhì)原油。生產(chǎn)分離器溫度高于90°C，原油脫水相對容易，但由于生產(chǎn)分離器停留時間短，污水處理難度大，破乳劑、清水劑用量大，加上進(jìn)口化學(xué)藥劑單價高，化學(xué)藥劑成本高。2014年油價進(jìn)入寒冬，降本增效成為各油田的工作重點(diǎn)，為此，該油田試用了國產(chǎn)清水劑BHQ-206，該清水劑瓶試效果明顯優(yōu)于FT，成本優(yōu)勢也非常明顯，現(xiàn)場試驗(yàn)初期清水效果非常好，但由于絮凝作用過強(qiáng)，導(dǎo)致生產(chǎn)分離器因波紋板嚴(yán)重堵塞發(fā)生生產(chǎn)關(guān)斷，導(dǎo)致優(yōu)化失敗。

因此，本研究的主要目的就是通過開發(fā)出一種高效破乳劑，兼具破乳和清水功能，避免清水劑絮凝作用強(qiáng)導(dǎo)致堵塞的副作用，同時實(shí)現(xiàn)降本增效。

1 試驗(yàn)部分

1.1 破乳劑主劑選擇

烷基酚醛樹脂型破乳劑具有脫水速度快，水色清、油水界面清洗等特點(diǎn)[9]，故選擇該類型不同相對分子質(zhì)量的烷基酚醛樹脂型破乳劑作為主劑，編號為AR-1至AR-5。

原油破乳劑評價一般參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T 5281-2000原油破乳劑使用性能檢測方法（瓶試法）》[10]。該方法中原油乳狀液配制十分關(guān)鍵，南海高含水油田一般直接取油田新鮮油水樣，分離掉部分自由水后配制成25%、30%、35%、40%、45%、50%含水率乳狀液，高于反相點(diǎn)[11]含水率的乳狀液脫水速率太快，很難區(qū)分破乳劑破乳能力。破乳劑主劑選擇主要標(biāo)準(zhǔn)就是脫水效果，結(jié)合該油田生產(chǎn)特點(diǎn)，選擇5口低含水單井混合油水樣（含水率13%）開展破乳劑主劑評價工作。

從表1可以看出，AR-2在脫水速率和終脫水率方面均優(yōu)于在用破乳劑PT，1 min和2 min時PT比AR-2高0.5 mL和0.2 mL主要是讀數(shù)時間差導(dǎo)致AR-2脫水時間少于PT所致，4 min時AR-2比PT多脫出水1.8 mL則說服力十足，因?yàn)锳R-2脫水時間更短同時脫出水量更大。因此選擇綜合脫水效果最佳AR-2作為破乳劑主劑。

表1 不同烷基酚醛樹脂基聚醚破乳劑性能評價Tab.1 The demulsification capability evaluation of different alkyl phenolic resin based polyether demulsifier

圖1 表1中不同烷基酚醛樹脂基聚醚破乳劑性能評價Fig.1 The demulsification capability evaluation of different alkyl phenolic resin based polyether demulsifier in Tab.1

圖1中脫出水十分干凈，污水含油一般＜40 mg/L，但脫水時間達(dá)60 min，對于高含水油田來說，油相停留時間一般在30 min～60 min，水相停留時間一般較短，一般為10 min～20 min，因此圖1中脫出水水質(zhì)只能作為參考。

1.2 破乳劑清水組分選擇

破乳劑清水組分的選擇需要綜合考察脫水和清水效果，結(jié)合該油田生產(chǎn)特點(diǎn)，選擇生產(chǎn)管匯混合油水樣（含水率93%），分離掉部分自由水，用得到含水率在45%的油水樣開展破乳劑清水組分評價工作。清水組分選擇在用清水效果較好的樣品，編號為QS-1至QS-4，與破乳劑主劑比例為1:3。

從表2可以看出，與破乳劑主劑AR-2相比，AR-2+QS-4（3:1）組合在脫水速率和終脫水率方面基本相當(dāng)；與在用破乳劑PT+清水劑FT組合相比，AR-2+QS-4（3:1）組合在脫水速率和終脫水率方面相當(dāng)或稍優(yōu)。

從圖2可以看出，AR-2+QS-2（3:1）、AR-2+QS-3（3:1）、AR-2+QS-4（3:1）組合脫出水水質(zhì)清澈，均明顯優(yōu)于破乳劑主劑AR-2，稍優(yōu)于在用破乳劑PT+清水劑FT組合。

綜合脫水和清水效果，確定高效破乳劑為AR-2+QS-4組合。

1.3 破乳劑P-33效果驗(yàn)證

通過進(jìn)一步微調(diào)優(yōu)化破乳劑主劑AR-2和清水組分QS-4的配比，確定了高效破乳劑P-33配方。取生產(chǎn)管匯混合油水樣（含水率約93%），開展了高效破乳劑P-33效果驗(yàn)證。

從表3和圖3可以看出，高效破乳劑P-33破乳脫水效果與在用破乳劑清水劑組合PT+FT相當(dāng)；脫出水水質(zhì)清澈，均明顯優(yōu)于破乳劑主劑AR-2，稍優(yōu)于在用破乳劑PT+清水劑FT組合。與防垢劑、緩蝕劑配伍性良好。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

為解決現(xiàn)場問題，考察藥劑效果，破乳劑P-33在該高含水油田現(xiàn)場進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，試驗(yàn)期間，破乳劑清水劑加注濃度、外輸原油含水、外排污水含油變化情況（見圖 4）。

表2 AR-2與不同清水組分復(fù)配后性能評價Tab.2 The demulsification capability evaluation of compounds of AR-2 and different water-clearing component

圖2 表2中AR-2與不同清水組分復(fù)配后性能評價效果圖Fig.2 The demulsification capability evaluation of compounds of AR-2 and different water-clearing component in Tab.2

12月1日至12月9日在用破乳劑PT（濃度80mg/L，基于產(chǎn)油，用量 100 L/d）、清水劑FT（5 mg/L，基于產(chǎn)水，用量90 L/d）。從圖4中可以看出，12月10日破乳劑P-33切入并穩(wěn)定加注后，在75 mg/L（95 L/d）濃度下，外排水中含油均值從14 mg/L降低到了12 mg/L，外輸原油含水均值穩(wěn)定在0.4%左右。這表明，破乳劑P-33的綜合性能優(yōu)于在用破乳劑PT+清水劑FT組合，藥劑總用量減少了95 L/d，費(fèi)用降幅達(dá)50%。

目前，破乳劑P-33已經(jīng)在該高含水油田成功應(yīng)用，效果良好，堵塞問題未再發(fā)生，油田生產(chǎn)平穩(wěn)。

表3 破乳劑P-33性能評價Tab.3 The demulsification capability evaluation of demulsifier P-33

圖3 表3中破乳劑P-33性能評價效果圖Fig.3 The demulsification capability evaluation of demulsifier P-33 in Tab.3

圖4 破乳劑P-33現(xiàn)場試驗(yàn)效果Fig.4 The field test results of demulsifier P-33

3 結(jié)論

（1）通過選擇不同含水率油水樣開展破乳劑主劑、清水組分評價和效果驗(yàn)證，確定了破乳劑P-33配方，該產(chǎn)品破乳清水綜合性能優(yōu)于某高含水油田在用破乳劑清水劑組合。

（2）通過現(xiàn)場試驗(yàn)，破乳劑P-33在75 mg/L濃度下，外排水水質(zhì)進(jìn)一步改善，水中含油均值降低了2 mg/L。既解決了影響油田穩(wěn)定生產(chǎn)的堵塞問題，又大幅實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效，費(fèi)用降幅達(dá)50%以上。