聚丙烯酰胺濃度對于海上采油平臺電脫水器效果的影響

胡玉東

摘 要：海上某采油平臺循環(huán)液含有主要成分為聚丙烯酰胺的水溶性聚合物，其在油水相界面間分布，增加了水化層的厚度，使界面膜強度增高，導(dǎo)致乳化液性質(zhì)趨于穩(wěn)定，電導(dǎo)率上升，從而形成了難于電破乳的“皮膜”，使海上某采油平臺電脫水器的脫水效果顯著降低。該平臺通過將循環(huán)液從流程中分離，降低電脫水器中聚丙烯酰胺濃度，實現(xiàn)處理含水顯著降低，取得了良好的經(jīng)濟和環(huán)保效益。

關(guān)鍵詞：聚丙烯酰胺;乳化液穩(wěn)定性;電導(dǎo)率;電破乳;原油含水

一、課題背景

海上某采油平臺循環(huán)液含有主要成分為聚丙烯酰胺的水溶性聚合物。該平臺在電脫水器原油脫水效果較差，達(dá)不到設(shè)計要求的1%以內(nèi)，電脫水器處于低電壓高電流的運行狀態(tài)，平臺外輸含水一直超過12.5%。

二、理論分析

2.1 該平臺處理液中聚丙烯酰胺的主要特點

該平臺循環(huán)液主要為污水處理過程中產(chǎn)生的污油與含聚污油泥的主要成分為聚丙烯酰胺PAM及污油雜質(zhì)的混合物。來液中聚合物的主要成分是疏水締合聚丙烯酰胺（AP-P4）。

聚丙烯酰胺是水溶性聚合物，盡管可使油相粘度降低，有利于水滴的運動碰撞，但聚合物分子在油水相界面的分布（見圖2，黃色為聚合物顆粒），增加了水化層的厚度，使界面膜強度增高，表面張力增大，從而形成了難于破乳的“皮膜”，使水滴在相互碰撞中破裂而聚集成大水滴的幾率減小。

對疏水締合聚丙烯酰胺的水溶液性質(zhì)進行分析，分別對含疏水締合聚丙烯酰胺的污水樣進行界面張力、粘度張力、Zeta電位、電導(dǎo)率、機械雜質(zhì)等參數(shù)進行了試驗測試。其中，界面張力、機械雜質(zhì)隨聚合物濃度變化趨勢不明顯，因此排除此參數(shù)對于脫水效果影響的研究。

2.2 含聚污水粘度張力與聚合物濃度的關(guān)系

由圖可見，含聚污水粘度張力隨聚合物濃度上升而上升，其中又隨分子量逐步加大而趨勢更加明顯。

海上某采油平臺使用的聚合物分子量約在200萬左右，即黑色曲線。依據(jù)斯托克斯公式，粘度張力升高會導(dǎo)致油水分離速度有所降低。當(dāng)聚合物濃度由30ppm上升至100ppm時，重力沉降速度約下降4.9%。

2.3 含聚污水Zeta電位與聚合物濃度的關(guān)系

Zeta電位的重要意義在于它的數(shù)值與膠態(tài)分散的穩(wěn)定性相關(guān)。Zeta電位是對顆粒之間相互排斥或吸引力的強度的度量。Zeta電位越低，越傾向于凝結(jié)或凝聚，即吸引力超過了排斥力，分散被破壞而發(fā)生凝結(jié)或凝聚。

該平臺含聚污水Zeta電位測試結(jié)果：

海上某采油平臺來液中使用的聚合物為HMPAM，如紅點曲線所示，在其濃度小于200ppm以內(nèi)時，Zeta電位會隨濃度上升而顯著下降，進而導(dǎo)致了電脫水器內(nèi)乳化液性質(zhì)趨于穩(wěn)定，增加了破乳難度。

2.4 含聚污水電導(dǎo)率與聚合物濃度的關(guān)系

采出液見聚后使乳狀液導(dǎo)電特性發(fā)生變化，電導(dǎo)率增加，電場泄露電流增大。

導(dǎo)電性發(fā)生變化是造成電脫水器效果不理想的直接原因：

1、聚合物含量越多，電流峰值越大。實際情況為電脫水器電流經(jīng)常維持在110A左右，并且電壓很低，說明電場強度較弱。

2、隨著聚合物濃度的增加，達(dá)到電流峰值所需的時間相對延長，這是因為原油乳狀液含有聚合物后導(dǎo)電能力增強，完成電脫水過程所需時間也相應(yīng)延長。

該平臺對不同流程節(jié)點原油進行取樣分析得到圖6是該平臺原油流程原油電導(dǎo)率與含聚濃度關(guān)系圖。由圖可以得出以下結(jié)論：

1、流程原油電導(dǎo)率確實隨含聚濃度上升而上升。

2、流程中老化油含聚濃度最高，電導(dǎo)率也最高。

三、現(xiàn)場解決措施

3.1? 總體解決思路

明確問題后，利用設(shè)施現(xiàn)有條件將該部分高濃度聚丙烯酰胺循環(huán)液單獨處理。

自流程優(yōu)化完畢，該平臺平均外輸含水降至8%左右，同比項目實施前6個月的平均外輸含水12.5%，下降4.5%。

該項目的成功實施，明確了控制聚合物濃度對于含聚油田電脫水器的影響。針對稠油注聚油田，有一定的推廣和借鑒價值。

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