冀東油田低溫破乳劑的研究與應(yīng)用

陳勇 馬英 楊曉拂 寇雅潔 羅佳潔 李芳芳 楊凱

唐山冀油瑞豐化工有限公司，中國·河北 唐山 063200

河北省油田化學(xué)劑工程技術(shù)創(chuàng)新中心，中國·河北 唐山 063200

論文在對冀東油田地面集輸工藝參數(shù)全面調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合優(yōu)化簡化工程需要，確立了低溫破乳劑研究的方向，并開展了各站點低溫破乳劑的研制。室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗表明，所研制的低溫破乳劑具有較好的清水作用和脫水效果，能夠有效降低原油破乳脫水溫度。

低溫破乳；破乳劑；清水作用

1 油田地面集輸系統(tǒng)和優(yōu)化簡化工程

油田地面集輸系統(tǒng)原有布局普遍為單井—井站—轉(zhuǎn)油站—聯(lián)合站，對于低溫破乳較為重要的環(huán)節(jié)在轉(zhuǎn)油站和聯(lián)合站。轉(zhuǎn)油站的功能主要為接收井站來液，分離部分污水作為摻水，其余輸往聯(lián)合站。聯(lián)合站的功能主要為將原油脫水至達標和將污水處理至達標外排或者回注。地面優(yōu)化簡化工程主要在于取消計量站、關(guān)停并轉(zhuǎn)中小型場站和單井集油管線的串接，減少了管線的長度和數(shù)量，一定程度上減少了單井的摻水量。

1.1 陸上作業(yè)區(qū)地面集輸系統(tǒng)工藝及參數(shù)

高一聯(lián)來液包括三區(qū)G14 轉(zhuǎn)、四區(qū)的G29 轉(zhuǎn)、G5 轉(zhuǎn)和G43-23 轉(zhuǎn)。G14 轉(zhuǎn)液量為5100m3/d，來液溫度為40℃，不加熱進三相，摻水量為1782m3/d，摻水溫度由40℃提升至46℃，天然氣消耗量為1716m3/d；外輸液量為4655m3/d，外輸溫度由40℃提升至43℃，天然氣消耗量為605m3/d；油量為507m3/d，破乳劑加藥濃度為45mg/L。四區(qū)三個轉(zhuǎn)油站液量為4500m3/d，摻水量為1600m3/d，摻水不加熱，外輸不加熱，油量為450m3/d，破乳劑加藥濃度為50mg/L。柳一聯(lián)的液量為8500m3/d，摻水為500m3/d，外輸液量為650m3/d，摻水和外輸不加熱，柳一聯(lián)及卸油的液量共計為2100m3/d。

高一聯(lián)預(yù)脫水器不加熱，經(jīng)預(yù)脫水器分離后，進入三相的原油經(jīng)過加熱爐加熱升溫，河?xùn)|的原油由38℃提升至50℃，天然氣消耗量為680m3/d；河西原油由40℃提升至55℃，天然氣消耗量為700m3/d；柳贊及卸油原油由38℃提升至55℃，天然氣消耗量為450 m3/d。

圖1 廟一聯(lián)原油處理工藝流程圖

如圖1所示，陸上作業(yè)區(qū)五區(qū)來液量為2500 m3/d，經(jīng)預(yù)脫水器分離后原油為120 m3/d，進入加熱爐加熱，溫度由36℃提升至55～65℃之間進入三相脫水，天然氣消耗量無計量。

1.2 南堡作業(yè)區(qū)地面集輸工藝及參數(shù)

圖2 南堡1#島原油處理工藝流程圖

如圖2所示，1#島集輸站1#預(yù)脫水器處理南堡2#島來液，來液量為1700-2100 m3/d，來液溫度為39.8℃，加熱至40.8-42℃進預(yù)脫水器；2#預(yù)脫水器處理南堡3#島來液，來液量為2200 m3/d 左右，來液溫度為36.5-38.5℃，加熱至40℃左右進預(yù)脫水器；3#預(yù)脫水器處理南堡2-3、南堡3-2、4#島和1#島來液，來液溫度為50℃左右，1#島未加熱，但南堡2-3、南堡3-2、4#島混合液在先導(dǎo)站加熱，溫度由45℃提升至55℃再與118、1#島來液混合。3#預(yù)脫水器來液量為6400-7100m3/d 之間，溫度為50℃；二段脫水包括4#、5#三相，來液總量為3800m3/d，來液溫度為45℃，經(jīng)過加熱爐后溫度提升至50℃，統(tǒng)計1#、2#、3#預(yù)脫水器和4#、5#三相總的耗氣量為2340m3/d 左右。

4#島液量為1200m3/d，溫度為32℃，加熱至53℃進三相，每天耗氣量為1200m3/d；3#島液量為2000m3/d，溫度為33℃（冬季）-37℃（夏季），來液經(jīng)加熱外輸，夏季外輸溫度為42℃，耗氣量為1500m3/d，冬季外輸溫度為41℃，耗氣量為2500m3/d；5#島來液量為4700m3/d 左右，來液溫度為50℃（冬季）-54℃（夏季），來液溫度脫水，外輸提溫至58℃，耗氣量為644m3/d；3-2 液量為6900m3/d，來液溫度為62℃，冬季時提溫至65℃脫水，耗氣量為700m3/d，加溫至65℃外輸，耗氣量為1000m3/d。

2 低溫破乳劑的室內(nèi)試驗

針對油田地面集輸系統(tǒng)的工藝現(xiàn)狀和優(yōu)化簡化的需要，分別對各站點的破乳劑進行了重新的優(yōu)選復(fù)配，確定了各站的低溫破乳劑的配方、最低加藥濃度和最低脫水溫度。

2.1 低溫破乳劑的篩選復(fù)配試驗

由于集輸系統(tǒng)各段來液性質(zhì)和處理目的不同，破乳劑的優(yōu)選復(fù)配試驗分為兩個目的：一是對于含大量游離水的轉(zhuǎn)油站和聯(lián)合站預(yù)脫水器來液主要優(yōu)選具備清水作用的破乳劑配方，降低污水含油同時兼顧破乳脫水；二是對于含水較低的三相來液，主要優(yōu)選脫水速度較快，脫水較為徹底的破乳劑。

因此，確定了兩種破乳劑優(yōu)選的方法：一是采用原油乳狀液和游離污水同時存在時進行破乳劑的優(yōu)選，考察污水的水色和脫水量；二是只用原油乳狀液進行破乳劑的優(yōu)選，考察脫水速度和最終脫水量。根據(jù)這兩種方法，分別優(yōu)選了油田所有站點的破乳劑。

2.2 破乳劑篩選實驗結(jié)果

2.2.1 各站脫水最低溫度

最低脫水溫度的確定主要考慮在不大幅增加破乳劑添加量的條件下，各加藥點采出液在該溫度下可以達到脫水和游離污水水色要求。如表1所示，給出了陸上作業(yè)區(qū)各站脫水可以達到的最低溫度[1]。

表1 陸上作業(yè)區(qū)各站脫水的最低溫度

從表1可以看出，陸上作業(yè)區(qū)各站點基本可以實現(xiàn)不加熱脫水，目前均已實現(xiàn)不加熱脫水，運行平穩(wěn)，而且除柳一聯(lián)外，陸上作業(yè)區(qū)各站點作用主要是利用三相分水作為摻水，添加破乳劑的作用一是保證能夠分離出足夠的摻水，二是破乳劑在集輸管道中起到破乳作用，使采出液到達高一聯(lián)預(yù)脫后易于分離，保證預(yù)脫水器油出口含水降至20%以下。

表2 南堡作業(yè)區(qū)各站脫水最低溫度

實際溫度/℃ 42 40 52 45 54站點 NP3-2LP NP403×1 NP4-2D來液溫度/℃ 62 35 36最低溫度/℃ 40 40 48實際溫度/℃ 62 54 54

如表2所示，可以看出NP2-3LP、NP3-2LP 兩個站來液溫度較高，均在來液溫度下脫水，NP1-2D、NP1-3D、1/5/6 區(qū)來液和NP4-2D 可降低脫水溫度，目前現(xiàn)場已將1/5/6 區(qū)來液脫水溫度降至47℃，停用了先導(dǎo)站加熱爐，現(xiàn)場運行平穩(wěn)。

表3 高一聯(lián)各點脫水最低溫度

如表3所示，可以看出高一聯(lián)三個預(yù)脫水器基本可以實現(xiàn)不加熱脫水，三個三相分離器脫水溫度均可實現(xiàn)一定程度的降低，目前考慮到高一聯(lián)外輸油需輸往廟一聯(lián)，油溫降低約11-13℃，準備進行粘溫曲線測定，在確保管輸?shù)那闆r下，確定三相最低運行溫度[2]。

2.2.2 破乳劑清水效果

油田采出液目前綜合含水約為88%以上，大量的游離水進入集輸系統(tǒng)，針對這種情況聯(lián)合站采用了二段脫水工藝，在預(yù)脫水器分離出約80%以上的污水，將進入二段脫水的原油含水控制在20%以內(nèi)。因此在一段和轉(zhuǎn)油站添加的破乳劑必須考慮脫出游離水中的含油，以減少原油損失減輕污水處理系統(tǒng)的壓力。

清水型破乳劑的添加可以有效的降低游離水中的含油量，目前在陸上作業(yè)區(qū)G14 轉(zhuǎn)，南堡作業(yè)區(qū)4#島、5#島、3-2和1#島預(yù)脫水器均采用了清水型破乳劑，其中1#島預(yù)脫水器水出口含油控制在100mg/L 以下。

2.2.3 破乳劑的脫水效果

在二段脫水時，需要控制三相油出口含水在0.5%以下。因此二段脫水破乳劑需要選擇脫水速度快，脫水徹底的破乳劑，并且盡量降低脫水溫度。如表4所示，給出了高一聯(lián)1-3#三相和南堡三相原油脫水的試驗數(shù)據(jù)。

表4 高一聯(lián)河西三相原油脫水數(shù)據(jù)

從表4可以看出，在添加破乳劑JRP-6 后，60min 脫水量為14mL，上層原油基本不含水，在溫度為50℃，加藥量為40mg/L 的條件下能夠滿足現(xiàn)場應(yīng)用條件。

表5 高一聯(lián)河?xùn)|三相脫水數(shù)據(jù)

如表5所示，可以看出破乳劑JRP-6 脫水速度快，45min 時脫水量就達到100%，在溫度為40℃，加藥濃度為45mg/L 時，可以滿足現(xiàn)場脫水需要。

表6 高一聯(lián)柳贊及卸油三相脫水數(shù)據(jù)

如表6所示，可以看出破乳劑JRP-6 脫水速度較快，在60min 時脫水量達到100%，在溫度為40℃，加藥量為50mg/L 的條件下可以滿足現(xiàn)場脫水的需要。

表7 南堡1#島三相脫水數(shù)據(jù)

如表7所示，可以看出破乳劑JRP-6 脫水速度快，在5min 時基本脫水完全，在溫度為45℃，加藥濃度為14mg/L時可以滿足現(xiàn)場脫水的需要。

3 結(jié)語

根據(jù)相關(guān)工作的開展，目前大部分加熱脫水的站點均存在降溫的空間，據(jù)統(tǒng)計，油田加熱脫水所消耗的天然氣約為1 萬方/天，如果實現(xiàn)低溫脫水，天然氣消耗量可降低4000-5000 方/天，下一步將進行低溫輸送的藥劑研究，盡可能的實現(xiàn)集輸管線的不加熱輸送[3]。