海上平臺(tái)乳化液處理探索

黃發(fā)龍

中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司 天津 300450

隨著油田開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)處理平臺(tái)原油處理系統(tǒng)存在大量乳化液，這些乳化液呈灰黑色黏稠狀，密度較原油低，黏度大，流動(dòng)性差，易聚結(jié)，通過(guò)平臺(tái)現(xiàn)有處理流程無(wú)法對(duì)乳化液進(jìn)行有效分離，導(dǎo)致大量乳化液在生產(chǎn)流程中堆積，尤其是二級(jí)分離器的水室及不合格油罐內(nèi)，極大地增加了流程處理負(fù)擔(dān)，降低生產(chǎn)處理效率。在流程轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，如果控制不合理，可能造成乳化液進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，導(dǎo)致平臺(tái)水處理設(shè)備污染，造成注水水質(zhì)超標(biāo)。同時(shí)，大量無(wú)法有效處理的乳化液極大影響了電脫供給泵、不合格油罐轉(zhuǎn)液泵的運(yùn)行效率，造成流程波動(dòng)、油礦關(guān)停等嚴(yán)重后果，為平臺(tái)的安全穩(wěn)定生產(chǎn)帶來(lái)極大的生產(chǎn)隱患。

1 乳化液形成

乳化液是原油和地層水在共同的運(yùn)動(dòng)中，由于劇烈攪拌，使一種液體微小的液滴分散于另外一種液體中所形成的混合物。通常認(rèn)為，乳化液形成的必要條件有三個(gè)：同時(shí)存在原油和水；有劇烈的攪拌使一相液體破碎為微小顆粒后分散于另一相中；存在乳化劑，使形成的乳化液具備一定的穩(wěn)定性。在原油開(kāi)采過(guò)程中，大多數(shù)的原油都含有水且含有瀝青質(zhì)等天然乳化劑，原油從油層向井底流動(dòng)時(shí)，由于其流速緩慢，一般不會(huì)形成乳化液。但當(dāng)原油和水向井口流動(dòng)時(shí)，伴生氣不斷析出，體積不斷膨脹，油與水的攪拌越來(lái)越劇烈。當(dāng)油、氣、水通過(guò)油嘴時(shí)，由于節(jié)流的作用，壓力突降，流速劇增，原油和水破碎并充分混合，大大增加原油的乳化程度。同時(shí)，在原油處理過(guò)程中，由于油、水呈混合態(tài)輸送，在集輸管線和設(shè)備里，油、水的激烈攪動(dòng)加劇了乳化液的形成。

1.1 乳化液的類型

乳化液的類型主要有三種：油包水型，即水以極微小的顆粒分散在原油中，水為內(nèi)相，油為外相，水相微粒被含有油、瀝青、膠質(zhì)的薄膜包裹；水包油型，即油以極微小的顆粒分散在水中；混合型，即油包水包油型和水包油包水型乳化液等。由于原油中含有瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、脂肪酸、石蠟、泥土和砂粒等天然乳化劑，這些乳化劑絕大部分都是親油型，因此一般形成穩(wěn)定的油包水型乳化液（W/O）[1]。通過(guò)對(duì)平臺(tái)乳化液性狀分析判斷，流程中大量產(chǎn)生的乳化液為穩(wěn)定的油包水型乳化液。

在流程中的原油與水發(fā)生乳化時(shí)，其性質(zhì)發(fā)生很大變化。通常情況，原油乳化后，其體積較原體積增加，密度也大幅增加，黏度也顯著增加，形成了體積膨脹、黏度較大且密度較重的半凝膠形態(tài)，單靠分離器的自然沉降無(wú)法實(shí)現(xiàn)油、水分離，從而造成分離器油室含水過(guò)高，水室含油過(guò)高等現(xiàn)象，無(wú)法達(dá)到分離器油水分離的預(yù)期效果，最終影響原油品質(zhì)。

1.2 乳化液處置方法研究

因海上平臺(tái)受地域、環(huán)境、空間等影響，無(wú)法向內(nèi)陸油田一樣可以多級(jí)、多設(shè)備進(jìn)行乳化液處理，例如電場(chǎng)處理、超聲波處理、生物處理這幾種常見(jiàn)的國(guó)內(nèi)外處理技術(shù)，除了電場(chǎng)處理在海上平臺(tái)局部有應(yīng)用外，其余兩種并不適用于此[2]；目前，在海上平臺(tái)應(yīng)用最廣的處理流程乳化液的方法有：熱重力沉降法、離心分離法、化學(xué)藥劑法。

2 平臺(tái)乳化液處置方法研究與試驗(yàn)

平臺(tái)根據(jù)乳化液的形成條件及主要處理方法提出乳化液處理思路，主要分兩步，一是通過(guò)控制乳化液形成的三個(gè)必要因素中的一個(gè)或幾個(gè)，減少乳化液的形成。二是通過(guò)優(yōu)化乳化液處理方法，提高乳化液處理效果，減少乳化液在流程中的聚集。

2.1 控制油井出水

根據(jù)油田開(kāi)發(fā)情況，乳化液的形成主要發(fā)生在油田高含水期，通過(guò)控制油井出水可以減少油水混合，減少乳化液的形成。同時(shí)，控制油井出水也是油田開(kāi)發(fā)后期的主要工作，實(shí)施必要性強(qiáng)。

目前控制油井出水主要有分層開(kāi)采、封堵水層、合理注水等措施。但本油田屬于大型邊底水油藏，水體能量大，開(kāi)采方式主要為普通合采，前期底水錐進(jìn)突出，含水上升較快，實(shí)施堵水作業(yè)效果有限，無(wú)法通過(guò)有效控制油井出水來(lái)減少乳化液的生成。

2.2 控制流程擾動(dòng)

乳化液的形成需要有劇烈的攪動(dòng)，通過(guò)提升流程抗波動(dòng)的干擾能力與減少流程擾動(dòng)兩個(gè)方面入手。

（1）采油樹油壓優(yōu)化：通過(guò)摸索油田地面集輸系統(tǒng)和分離器的合理壓力范圍值，減少油嘴前后壓差，從而縮小壓力驟變導(dǎo)致的物流攪動(dòng)；

（2）從平臺(tái)建造初期進(jìn)行管線優(yōu)化：簡(jiǎn)化油氣集輸流程，減少?gòu)濐^、三通、閥件等局部阻力；

（3）流程參數(shù)優(yōu)化：嚴(yán)控流程參數(shù)，減少人員誤操作、上游流量波動(dòng)幅度大、高峰轉(zhuǎn)液等行為，確保流程運(yùn)行穩(wěn)定，減少流程轉(zhuǎn)液頻次等方法。

以上三點(diǎn)措施均可達(dá)到減少流程擾動(dòng)，減輕對(duì)油水混合液的攪動(dòng)，可有效避免乳化液的形成，但該方法受限條件較多，無(wú)法穩(wěn)定保證減少乳化液的產(chǎn)生，可操作性不強(qiáng)。

2.3 控制破乳劑品質(zhì)

生產(chǎn)處理平臺(tái)處理的兩個(gè)上游井口平臺(tái)產(chǎn)出液含水都較高，其中一個(gè)平臺(tái)產(chǎn)出液含水達(dá)到95%以上。而處理流程使用的油基破乳劑遇水會(huì)形成黏稠的乳狀液，現(xiàn)場(chǎng)人員懷疑過(guò)量的破乳劑在流程中與處理液發(fā)生反應(yīng)生成乳化液。為了驗(yàn)證此疑問(wèn)，現(xiàn)場(chǎng)在同一取樣點(diǎn)取三等份含水較高平臺(tái)的產(chǎn)出液，其中一份不添加破乳劑，一份加一滴破乳劑，另一份加三滴破乳劑，然后再向三份樣品中加入等量的石油醚，同時(shí)進(jìn)行離心分離[3]。由實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：適量添加破乳劑有利于油水分離，但過(guò)量破乳劑會(huì)導(dǎo)致乳化液的產(chǎn)生，產(chǎn)生的乳化液性狀與生產(chǎn)流程中的乳化液相似。由此可知，平臺(tái)生產(chǎn)流程中的乳化液很有可能是高含水平臺(tái)產(chǎn)液與過(guò)量的破乳劑發(fā)生反應(yīng)生成的，通過(guò)優(yōu)化破乳劑注入方式或可減少乳化液的產(chǎn)生。

原高含水平臺(tái)油井產(chǎn)出液匯集至生產(chǎn)管匯，與此處加入的破乳劑混合后再與另一平臺(tái)的油井產(chǎn)出液匯合進(jìn)入生產(chǎn)處理平臺(tái)進(jìn)行處理?，F(xiàn)場(chǎng)將高含水平臺(tái)破乳劑注入點(diǎn)位從生產(chǎn)管匯調(diào)整至進(jìn)入生產(chǎn)處理平臺(tái)前端，減少破乳劑與高含水產(chǎn)液接觸，并且逐漸降低破乳劑的注入量，同步提高含水相對(duì)較低平臺(tái)破乳劑的注入量，確保工藝流程穩(wěn)定。在調(diào)整過(guò)程中，密切觀察流程破乳劑的生成情況，發(fā)現(xiàn)乳化液生成量逐漸減少，二級(jí)分離器水室乳化液層厚度由40～50mm下降至不足10mm，最終高含水平臺(tái)破乳劑停注，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，流程運(yùn)行平穩(wěn)。

2.4 優(yōu)化處理流程

按照常規(guī)流程，平臺(tái)乳化液在不合格油罐內(nèi)靠熱重力沉降的辦法進(jìn)行油水分離，部分轉(zhuǎn)至一級(jí)分離器內(nèi)進(jìn)行處理，此方法處理效果差，且存在較大的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，平臺(tái)乳化液在溫度達(dá)到90℃時(shí)能很好的進(jìn)行分離，因此提出利用電脫水器高操作溫度（100℃）、高電場(chǎng)強(qiáng)度的特點(diǎn)對(duì)乳化液進(jìn)行高溫電場(chǎng)破乳。通過(guò)流程改造，在原油循環(huán)加熱器管程出口預(yù)留2寸接口處連接臨時(shí)軟管至二級(jí)分離器底部排放管線預(yù)留口，啟動(dòng)原油循環(huán)加熱泵后將一部分乳化液通過(guò)二級(jí)分離器油室出口轉(zhuǎn)至電脫水器進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)數(shù)次現(xiàn)場(chǎng)處理發(fā)現(xiàn)通過(guò)此方法可有效處理平臺(tái)乳化液，且對(duì)流程影響較小，各級(jí)設(shè)備處理效果良好，電脫水器油相出口含水合格，可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)此方法處理乳化液。此流程成為平臺(tái)原油儲(chǔ)罐底部乳化液處理的常規(guī)流程。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著油田含水不斷上升，平臺(tái)乳化液產(chǎn)生量增加，乳化液體積大、密度高、黏度大，極大降低了平臺(tái)生產(chǎn)流程處理效率，影響平臺(tái)安全平穩(wěn)運(yùn)行。通過(guò)對(duì)乳化液的成因分析，提出了文中四種針對(duì)性的解決思路并加以實(shí)施；通過(guò)調(diào)整破乳劑的注入點(diǎn)位及注入濃度，從根源上減少乳化液的生成；通過(guò)優(yōu)化處理流程，利用電脫水器進(jìn)行電場(chǎng)破乳，高效處理流程積存的乳化液。措施實(shí)施后，見(jiàn)效顯著，解決平臺(tái)生產(chǎn)流程中的乳化液積存問(wèn)題，本次試驗(yàn)為海上平臺(tái)的乳化液處理提供了可行性方案與經(jīng)驗(yàn)，可以在其他高含水油田進(jìn)一步進(jìn)行推廣論證。