某海上高含水油田破乳劑評價方法的改進研究

呼文財，王 晶，戴俊峰，張立杰

(1 中海油(天津)油田化工有限公司，天津 300452；2 中石油北京天然氣管道有限公司山西輸氣管理處，北京 100101)

隨著油田的不斷生產(chǎn)，綜合產(chǎn)液含水率不斷上漲，產(chǎn)液性質(zhì)也發(fā)生重大變化，最終由油包水型原油乳化液轉(zhuǎn)變?yōu)樗托驮腿榛?。為適應(yīng)產(chǎn)液性質(zhì)的變化，評選出更具針對性的破乳劑產(chǎn)品以應(yīng)用于現(xiàn)場，破乳劑評選方法的參照標準也不盡相同[1-2]?，F(xiàn)針對油包水型原油乳化液，破乳劑評選主要參照的標準為《原油破乳劑通用技術(shù)條件SY/T 5281-2018》，針對水包油型原油乳化液主要參照的標準為《水包油乳狀液破乳劑使用性能評定方法SY/T 5797-93》。

但在實際的生產(chǎn)中，對外輸原油含水值指標要求較高的油田，應(yīng)用以上方法評選出的破乳劑產(chǎn)品，往往在現(xiàn)場實際應(yīng)用中效果不佳[3-5]。本文針對渤海某高含水油田破乳劑產(chǎn)品在室內(nèi)評選與現(xiàn)場實際應(yīng)用效果存在的差異進行了分析，完善了原油破乳劑的評價方法，最終應(yīng)用該方法評選出了適合現(xiàn)場應(yīng)用的破乳劑產(chǎn)品。

1 油田生產(chǎn)概況

渤海某海上油田產(chǎn)液含水率為90%，油井生產(chǎn)的原油經(jīng)原油生產(chǎn)管匯匯合后依次進入原油一級自由水分離器、原油二級自由水分離器、原油三級自由水分離器處理后，由原油外輸泵輸送至下游處理廠進一步處理。三級分離器出口外輸原油含水值要求≤0.5%。原油一級、二級、三級自由水分離器運行溫度分別為55 ℃、60 ℃、68 ℃。

表1 原油處理情況Table 1 The crude oil processing data

2 破乳劑室內(nèi)評價實驗

根據(jù)油田原油含水和脫水流程，設(shè)計破乳劑評價實驗思路為：首先進行高含水原油(含水約90%)的破乳劑性能評價，再進行低含水原油(含水約20%)的破乳劑性能評價。實驗前用未加藥劑的原油和生產(chǎn)水配置約20%含水率的油包水型乳狀液。

2.1 高含水油樣破乳劑室內(nèi)評價實驗

表2 高含水油樣脫水實驗Table 2 The bottle test of sample of high water cut

依次向100 mL錐形脫水瓶中倒入未加藥劑的生產(chǎn)水70 mL、20%含水率的乳狀液10 mL；在60 ℃水浴中將樣品預(yù)熱10 min；向?qū)嶒灅悠分蟹謩e加注100 mg/L的破乳劑樣品；用木質(zhì)震蕩架將樣品震蕩200次使破乳劑和油水樣混合均勻[1]；將樣品放置在水浴中，記錄油水樣品的脫水脫水色和油水界面情況[2]。界面評價，A級為界面清晰齊整；B級為界面模糊(有泡或花邊)；C級為界面有乳化層；D級為無界面；同等級再細分為好、中、差，分別以A+、A、A-，B+、B、B-，C+、C、C-，D+、D、D-表示。水色評價，A級為清澈透明(水白，乳白)，B級為略微渾濁(淺黃、較清)；C級為渾濁不透明(黃、棕色)；D級為黑色。同等級再細分為好、中、差，分別以A+、A、A-，B+、B、B-，C+、C、C-，D+、D、D-表示。破乳劑1#為油田在用破乳劑。

2.2 低含水油樣破乳劑室內(nèi)評價實驗

選擇脫水水色最優(yōu)的破乳劑1#、3#、5#進行低含水油樣破乳劑性能評價，分別向100 mL錐形脫水瓶中倒入未加藥劑的20%含水率的乳狀液80 mL；在80 ℃水浴中將樣品預(yù)熱10分鐘；向?qū)嶒灅悠分蟹謩e加注100 mg/L的破乳劑樣品；用木質(zhì)震蕩架將樣品震蕩200次使破乳劑和油水樣混合均勻[1]；將樣品放置在水浴中，記錄油水樣品的脫水情況[3]。

表3 低含水油樣脫水實驗Table 3 The bottle test of sample of low water cut

2.3 破乳劑評價方法存在問題及改進

綜合分析上述室內(nèi)評價實驗中脫水水色、脫水速率、成本，選擇破乳劑3#進行現(xiàn)場試驗，從表4中試驗期間檢測數(shù)據(jù)可以看出：3#破乳劑加注濃度為100 mg/L時，外輸原油含水值為1.2%，高于現(xiàn)場外輸原油含水值≤0.5%的要求，不能滿足現(xiàn)場需求。

表4 破乳劑3#應(yīng)用時原油處理情況Table 4 The crude oil processing data of demulsifier 3#

針對3#破乳劑在室內(nèi)評價和現(xiàn)場試驗中效果的差異進行分析：1#破乳劑與3#破乳劑的瓶試效果相同，但是在現(xiàn)場應(yīng)用時，三級分離器出口原油含水差異較大。分析認為，三級分離器主要用于低含水原油的深度脫水，前期評價實驗不能表征破乳劑的深度脫水能力，應(yīng)對瓶試方法進行改進。改進措施為，在低含水油樣脫水實驗中，增加脫水后的上層原油含水和乳化液的檢測。用上層原油含水和乳化液表征破乳劑的深度脫水能力。用改進后的方法進行破乳劑室內(nèi)評價，結(jié)果顯示5#破乳劑室內(nèi)深度脫水效果較好，上層乳化液含量較低。

表5 低含水油樣脫水實驗改進Table 5 The improved bottle test of sample of low water cut

破乳劑1#是油田應(yīng)用的破乳劑，能夠滿足油田脫水要求，脫水原油含水小于0.5%；破乳劑3#在現(xiàn)場應(yīng)用中，三級分離器原油含水超標，大于0.5%，不滿足油田脫水要求；為驗證改進后破乳劑評價方法的準確性，開展了破乳劑5#的現(xiàn)場試驗。表6中試驗結(jié)果顯示，5#破乳劑加注濃度為100 mg/L時，外輸原油含水值為0.3%，滿足現(xiàn)場外輸原油含水值≤0.5%標準，滿足現(xiàn)場要求。

表6 破乳劑5#應(yīng)用時原油處理情況Table 4 The crude oil processing data of demulsifier 5#

3 結(jié) 論

1#、3#、5#三種破乳劑的現(xiàn)場應(yīng)用效果，與改進后的破乳劑評價實驗效果一致，在破乳劑評價實驗中，有必要進行脫水原油含水以及乳化液含量的測定。

本文通過對破乳劑評價實驗和油田應(yīng)用效果的對比，可得出以下結(jié)論：進行高含水原油破乳劑評價實驗時，除考察原油脫水速率、油水界面、水色等指標，有必要進行脫水后上層原油含水和乳化液含量的檢測，以評價破乳劑的深度脫水能力。