一種原油乳化液破乳劑的研究與應(yīng)用

畢巖濱，林 超

（1.中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司，天津 300452；2.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

伴隨著海上油田開采中后期的到來，海上油田產(chǎn)液中含水越來越高。油田采出液中的水主要有兩種形式[1]：游離水和乳化液。其中，渤中34-2/4 油田產(chǎn)液中含有大量的乳化液，處理難度較大，需定期人工排出，否則現(xiàn)場處理流程無法正常運(yùn)作，造成外輸原油含水值超標(biāo)，給油田現(xiàn)場生產(chǎn)帶來了極大的困擾。

破壞乳化液界面的穩(wěn)定性是解決乳化液問題的關(guān)鍵。截止目前，處理乳化液比較有效的方法可以分為以下幾種：過濾法、離心分離法、化學(xué)破乳脫水法、超聲破乳脫水法、微波輻射法、生物法、磁處理法和電破乳脫水法[2-5]。其中，化學(xué)破乳脫水法效果尤為顯著。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

主要儀器：2L 不銹鋼高壓反應(yīng)釜，型號FCF2-3.0，煙臺科立化工設(shè)備公司；加熱套，HDM-1000，常州澳華儀器有限公司；電磁攪拌器，SXJQ-1，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；恒溫水浴，TW-20，德國Julabo；電子天平，YP15K，上海第二天平儀器廠；旋片真空泵，2XZ-2，浙江黃巖真空泵廠。

主要試劑：起始劑A（自制），羥基≤100；起始劑B（自制），羥基≤100；起始劑C（自制），羥基≤100；環(huán)氧丙烷（工業(yè)品），純度≥99 %；環(huán)氧乙烷（工業(yè)品），純度≥99%；氫氧化鉀，工業(yè)品。

1.2 破乳劑制備

分別將定量的起始劑和催化劑氫氧化鉀投入到高壓反應(yīng)釜中，閉合反應(yīng)釜，上緊密閉螺栓，開啟攪拌，將轉(zhuǎn)速調(diào)至150 r/min，開啟電加熱，待反應(yīng)釜溫度升至100 ℃時(shí)開啟旋片真空泵，將整個(gè)反應(yīng)釜體及進(jìn)料管線抽真空2 min，用氮?dú)庵脫Q2 次，繼續(xù)加熱，待反應(yīng)釜升至150 ℃開始緩慢滴加定量的環(huán)氧丙烷（PO），保持滴加速度在20～30 滴/分鐘，反應(yīng)溫度控制在150 ℃～160 ℃，釜內(nèi)反應(yīng)壓力控制在≤0.4 MPa，待環(huán)氧丙烷反應(yīng)至負(fù)壓后，保溫40 min，開啟冷凝水將反應(yīng)釜內(nèi)溫度降至130 ℃，開始緩慢滴加定量的環(huán)氧乙烷（EO），保持滴加速度在10～20 滴/分鐘，反應(yīng)溫度控制在130 ℃～140 ℃，釜內(nèi)壓力控制在≤0.3 MPa，待環(huán)氧乙烷反應(yīng)至負(fù)壓后保溫1 h 出料。

1.3 破乳劑的性能評價(jià)

按照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《原油破乳劑使用性能檢測方法》（SY/T5281-2000），《水包油乳狀液使用性能評價(jià)方法》（SY/T5797-1993）對破乳劑破乳效果進(jìn)行評價(jià)。

2 結(jié)果與討論

2.1 起始劑種類對原油乳狀液破乳的影響

分別使用不同類型的起始劑A、起始劑B 和起始劑C 按照1.2 方法制備破乳劑YH-01、YH-02 和YH-03。取BZ34-2/4 油田一級分離器入口油水樣，實(shí)驗(yàn)溫度65 ℃，加藥濃度100 mg/L 開展破乳劑脫水實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表1）。

由表1 可知，不同類型起始劑制備的破乳劑對BZ34-2/4 油田原油乳化液脫水效果不同。其中，起始劑C 類型的破乳劑對BZ34-2/4 油田乳化液破乳效果最好，且乳化液含量明顯降低。起始劑A 和起始劑B類型的破乳劑對BZ34-2/4 油田乳化液有一定的脫水效果，但是脫水效果不明顯。由此可見，隨著起始劑支鏈的增多，所得破乳劑的破乳性能隨之提高[6]，針對乳化液處理效果越好。

2.2 起始劑量對原油乳狀液破乳的影響

分別使用不同劑量的起始劑C 按照1.2 方法分別制備破乳劑。取BZ34-2/4 油田一級分離器入口物流上層原油，實(shí)驗(yàn)溫度65 ℃，加藥濃度100 mg/L 開展破乳劑脫水實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表2）。

由表2 可知，不同劑量的同一起始劑制備的破乳劑破乳效果也不相同。針對BZ34-2/4 油田產(chǎn)液，當(dāng)起始劑量為0.8 %時(shí)，所制備破乳劑的破乳效果最好，并且隨著起始劑加注量的增加，所制備破乳劑的破乳效果減弱。因此，隨著起始劑含量的增大，破乳劑的脫水效果變差，處理乳化液的能力削弱。

表1 不同起始劑種類破乳劑脫水實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 不同劑量起始劑破乳劑脫水實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 不同m（EO）/m（PO）值破乳劑脫水實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.3 m（EO）/m（PO）對原油乳狀液破乳的影響

使用相同劑量的起始劑C，選用不同的m（EO）/m（PO）值按照1.2 制備不同的破乳劑。取BZ34-2/4 現(xiàn)場一級分離器的出口原油，實(shí)驗(yàn)溫度為65 ℃，加藥濃度100 mg/L 開展破乳劑脫水實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表3）。

由表3 可知，m（EO）/ m（PO）值影響破乳劑的破乳效果。針對BZ34-2/4 油田，使用起始劑C，起始劑含量為0.8 %，m（EO）/m（PO）在2:8 到3:7 時(shí)，所制備破乳劑效果最優(yōu)，原油乳化液處理效果最好。當(dāng)m（EO）/m（PO）值太大或者太小時(shí)，制備的破乳劑破乳效果均不明顯。破乳劑不同的m（EO）/m（PO） 值會(huì)直接影響其HLB值，而HLB 值最終影響破乳作用效果[7]，不同乳化程度的原油乳化液對HLB 值要求不同，只有當(dāng)破乳劑的HLB 值處于一定范圍內(nèi)時(shí)，才能破壞界面張力[8]。因此，不同的原油對破乳劑的m（EO）/m（PO）值要求不同。

2.4 破乳劑濃度對原油乳狀液破乳的影響

以起始劑C 為起始劑，起始劑含量為0.8%，m（EO）/m（PO）值為2:8 制備破乳劑。取BZ34-2/4 現(xiàn)場一級分離器入口物流上層原油，實(shí)驗(yàn)溫度65 ℃，加藥濃度100 mg/L 開展破乳劑脫水實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表4）。

由表4 可知，當(dāng)破乳劑的加注濃度在60 mg/L～120 mg/L 時(shí)，隨著破乳劑加注濃度的增加，破乳劑的脫水效果增加；當(dāng)破乳劑加注濃度在120 mg/L～160 mg/L時(shí)，隨著破乳劑加注濃度的增加，破乳劑的脫水效果保持不變。其主要原因?yàn)槠迫閯┤芤旱腃MC 影響油水界面的界面張力[9，10]。

表4 不同破乳劑濃度脫水實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 破乳劑工業(yè)化生產(chǎn)

將起始劑C 在暖房加熱熔化后經(jīng)電子秤計(jì)量吸入3 m3到聚合釜，加熱并開攪拌，投入催化劑氫氧化鉀，升溫，減壓下抽真空，充氮?dú)庵脫Q，再升溫至投料溫度150 ℃。啟動(dòng)投料程序，按投料比例投環(huán)氧丙烷，并進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)過程中，通過DCS 系統(tǒng)控制投藥速度，并控制加熱蒸汽或冷卻水的量，使聚合釜溫度保持在150 ℃～160 ℃，釜內(nèi)反應(yīng)壓力維持在≤0.4 MPa。投完環(huán)氧丙烷后，繼續(xù)內(nèi)壓反應(yīng)，使釜壓降至初始壓力，通冷卻水降溫至140 ℃，開始按照設(shè)定投料比投入環(huán)氧乙烷，通過DCS 系統(tǒng)控制投料速度，使聚合釜溫度保持在130 ℃～140 ℃，釜內(nèi)反應(yīng)壓力維持在≤0.3 MPa，投料完畢后保溫1 h 使釜內(nèi)壓力恢復(fù)至初始壓力，降溫出料。

3.2 破乳劑現(xiàn)場應(yīng)用

BZ34-2/4CEP 平臺為渤海區(qū)域渤南作業(yè)公司下屬中心處理平臺，具體現(xiàn)場原油流程（見圖1）。

2019 年4 月至5 月，筆者在BZ34-2/4CEP 平臺開展兩個(gè)月現(xiàn)場加注實(shí)驗(yàn)，替換原來現(xiàn)場在用藥劑BH-113，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見表5）。

根據(jù)表5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出： 實(shí)驗(yàn)藥劑替換現(xiàn)場在用破乳劑BH-113 后，破乳劑加注濃度由140 mg/L降低至120 mg/L；原油各級分離器脫水效果改善較為明顯，設(shè)備出口原油含水值均較實(shí)驗(yàn)前降低；現(xiàn)場外輸原油含水值能夠穩(wěn)定在0.3 %左右（外輸乳化液含量由0.3 mL 降低至0.1 mL），能夠確保BZ34-2/4CEP 平臺現(xiàn)場原油外輸合格。

4 結(jié)論

針對BZ34-2/4 油田，筆者合成一系列不同型號的破乳劑，并開展了相關(guān)破乳劑脫水性能實(shí)驗(yàn)的研究，可以得出如下結(jié)論：

（1）起始劑的類型影響破乳劑的破乳效果，不同類型起始劑的支鏈越多，破乳劑的破乳脫水效果越高，乳化液處理效果越好。

（2）起始劑的劑量影響破乳劑的脫水效果，隨著破乳劑起始劑劑量的增加，破乳劑的脫水效果減弱，處理乳化液的能力削弱。

（3）m（EO）/m（PO）值影響破乳劑的脫水效果和乳化液的處理效果，不同原油要求的m（EO）/m（PO）值不同。

圖1 BZ34-2/4CEP 平臺油水流程處理簡圖

表5 BZ34-2/4 油田破乳劑現(xiàn)場加注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

（4）在一定濃度范圍內(nèi)，破乳劑濃度影響破乳劑的脫水效果，隨著破乳劑濃度的增加，破乳劑的脫水效果增加，但當(dāng)破乳劑濃度增加到一定程度后，破乳劑的脫水效果不再增加，保持不變。

針對BZ34-2/4 油田產(chǎn)液，新型破乳劑YH-15 能夠有效降低外輸原油中乳化液含量，大大降低了BZ34-2/4 油田現(xiàn)場乳化液處理的成本，對于油田乳化液處理研究具有重要指導(dǎo)意義。