破乳劑在處理油田壓裂液中的研究應用

王 忠 民

（中國石油大慶油田公司第九采油廠， 黑龍江 大慶 163853）

石油化工

破乳劑在處理油田壓裂液中的研究應用

王 忠 民

（中國石油大慶油田公司第九采油廠， 黑龍江 大慶 163853）

以研究油井壓裂液進入多功能組合油氣處理裝置后破乳劑優選為目的，對新型原油破乳劑性能及質量濃度對破乳效果進行現場試驗。評價結果表明新型破乳劑加藥濃度低且破乳效果顯著，能夠抵抗住壓裂措施對系統的沖擊，取得了較好綜合效益穩，具有較好推廣應用前景。

脫水；破乳劑優選；加藥濃度；效果

大慶外圍油田安裝的低滲透油田原油采出液處理組裝化裝置—多功能組合油氣處理裝置（五合一），是為簡化地工藝流程，降低工程投資而研制的多功能油氣處理裝置。五合一為臥式容器，由油氣分離、沉降、加熱、脫水、緩沖等五部分組成[1]。該裝置在油田經過十多年生產運行表明，各項指標均達到或超過設計指標。油田伴生氣經其處理后可直接作為燃料燃燒[1]。五合一組合裝置在降低產能建設投資、優化簡化地面工藝，控制后期運行成本，提高油田整體開發效益方面具有一定代表性。

1 五合一組合裝置工藝技術原理

油井來液首先進入多功能組合油氣處理裝置上部的分氣包進行油氣初步分離。氣體從容器外部的管道進入容器后端，經捕霧器二次捕霧后輸出。液體從分氣包進入火筒罩后減速降壓，同時伴有油氣分離，再進入火筒下部進行沉降分離。乳狀液經水洗后上升，經火筒和煙管加熱后溢過堰板進入電脫水段底部的布油槽。乳狀液經二次水洗后進入電場進行深度脫水，脫水后的凈化油流入收油槽后落入油緩沖室，經調油閥調節后去凈化油管線。脫后的污水經可調堰管流入水室，經調水閥調節后進入污水管線[2]。

2 存在的問題

目前我廠3座聯合站采用“五合一”工藝流程，共應用11臺“五合一”，正常運行7臺，備用4臺，其詳細分布及設備能力見表1。

表1 多功能組合油氣處理裝置分布情況統計表Table 1 Distribution list of multifunctional oil and gas processing tanks

近年來隨著產能及措施產量的增加，大規模壓裂導致“五合一”電脫段含水偏高，影響脫水效果，同時壓裂液中的胍膠對水處理設備污染嚴重。尤其是近3年，因油田投產、壓裂、調剖等原因三次造成1#站油系統混亂，水質惡化累計長達5個月之久，其運行情況見表2。

表2 1#站多功能組合油氣處理裝置運行參數表Table 2 Device operating parameters in NO.1 station

根據未來幾年油田壓裂計劃部署來看，將會受到影響的是1#站和2#站，具體情況見表3。

表3 2010年壓裂措施工作量安排表Table 3 Fracturing work schedule in 2010

3 新型破乳劑配伍性試驗

3.1 新型破乳劑特點

為了解決措施增產對五合一組合裝置脫水效果的不良影響，2009年7月在1#站開展了新型破乳劑配伍性現場試驗，將水溶性SP169破乳劑更換為油溶性破乳劑PT6682。其性質見表4。

表4 PT6682新型破乳劑物理及化學性質Table 4 Physical and chemical properties of the new demulsifier PT6682

破乳劑是一種表面活性物質，破壞乳化狀的液體結構，改變界面張力實現破乳，以達到乳化液中各相分離開來的目的[3]。正相吸附作用、反相乳化作用、反離子作用、“潤濕”和“滲透”作用是破乳劑的四種破乳機理[4]。

文獻[5]研究表明，油溶性破乳劑明顯優于水溶性破乳劑，其優點主要體現在以下三個方面：

一是與水溶性破乳劑相比。水溶性破乳劑最終將隨排出的污水進入到水處理系統中，大大增加水處理的負擔和費用，為綠色工業和可持續發展帶來很大的威脅。油溶性破乳劑不溶于水，溶于乙醇、苯、甲苯等有機溶劑，在完成破乳作用后將留在原油中。

二是在抗擊壓裂液方面。水溶破乳劑大部分進入水相，壓裂液化學物質多為水溶性的高聚物且電性復雜，和水溶性破乳劑發生反應，影響水溶破乳劑的工作，同時復雜的電性影響電場的工作。油溶性破乳劑大部分進入油相，與有水溶性的高聚物和電性復雜物質基本不接觸，影響小。

三是在適應性方面。水溶性破乳劑的滲透性較差，無法完全滲透到油包水的乳化結構中，油溶性破乳劑的表面活性和滲透能力強，對原油的適應性更強，具有廣譜、高效、低劑量的優點。

3.2 新型破乳劑現場試驗

加入新型破乳劑后（見表5），五合一分離器放水含油率平均值由2 000 mg/L左右下降至400 mg/L左右，下降了80%；五合一分離器油出口的油相含水變化不大，能夠保證整個系統的平穩運行。其運行效果見圖1。

圖1 多功能組合油氣處理裝置放水含油及油中含水曲線圖Fig.1 Water-oil curve and oil-water curve of multifunctional oil and gas processing tanks

經過現場試驗表明，PT6682破乳劑能夠保證1#站外輸油含水合格，同時分離后水質好于原破乳劑，該破乳劑技術上可行；五合一水出口污水含油量波動較大，其主要原因是化油點來液的流量不均勻，且化油點來油的處理難度較大，瞬間液量過大會造成水質變差；PT6682破乳劑價格高于原破乳劑，但加藥濃度由60 mg/L下降到36 mg/L，最低加藥量180 kg/d，低于原破乳劑加藥濃度80 mg/L，用量400 kg/d，噸液處理費用基本持平。

2009年10月份在1#站應用新型破乳劑，11月9日破乳劑用量由400 kg/d下降到150 kg/d，油水處理質量穩定。

可見，加入PT6682型破乳劑后，不僅使五合一脫水效果顯著（見圖2），而且還抵制了壓裂液對系統的沖擊。2009年12月10～22日1#油田區塊共壓裂油井14口（見表6），雖然壓裂液全部進入1#站，但是對系統沒有造成嚴重的影響。加上普通破乳劑時，由于壓裂液的影響使五合一放水含油大于2 000 mg/L，加入PT6682型破乳劑后五合一放水含油量317 mg/L，遠小于2 000 mg/L。

表5 新型破乳劑現場試驗加藥情況表Table 5 Dosage of the new demulsifier in the field test

圖2 多功能組合油氣處理裝置放水變化曲線圖Fig.2 Drainage curve of multifunctional oil and gasprocessing tanks

表6 不同壓裂井數及不同破乳劑脫水效果統計表Table 6 Different fractured well number and dewatering effect of different demulsifier

新型破乳劑的目前應用濃度為 30 mg/L（見圖3），日加藥量150 kg（22 000元/t不含稅），日藥劑費用為3 300元，折合處理噸來液的破乳劑費用0.69元，比使用原破乳劑（9 322元/t）處理噸來液的費用減少0.09元。同時運行3臺五合一的前提下能夠保證油、水的各項指標（見圖4），1臺五合一運行1天需耗電350 kW·h，耗氣783 m3，停運1臺五合一每天可節省968元。

圖3 多功能組合油氣處理裝置加藥濃度對比圖Fig.3 Contrast of demulsifier concentration in the multifunctional oil and gas processing tank

圖4 多功能組合油氣處理裝置放水含油對比圖Fig.4 The oil concentration curve of multifunctional oil and gas processing tank

4 結束語

（1） PT6682破乳劑在保證1#站外輸油含水合格的同時，分離后水質好于原破乳劑；

（2） PT6682破乳劑價格高于原破乳劑，但加藥濃度30 mg/L，遠低于原破乳劑加藥濃度80 g/L，噸液處理費用節省0.9元；

（3） PT6682破乳能夠抵抗住壓裂措施對系統的沖擊，處理效果優于原破乳劑。

[1] 王巖樓，張傳緒，李福章.非整裝復雜低滲透油田地面工藝技術與實踐[M].北京：石油工業出版社，2007.

[2] 趙忠良.“五合一”裝置生產試驗成功[J].油氣田地面工程，1998，17(2)：60.

[3] 王春輝.原油乳狀液及破乳劑使用效果分析[J].遼寧化工，2010，39(7)：728-729.

[4] 張含明，王英軍，宋源.原油破乳劑破乳的認識淺談[J].科技創新導報，2010(7)：8-9.

[5] 胡延成，馬貴陽，楊濤.油溶性破乳劑的研究與應用[J].油氣田地面工程，2003，22（10）：47-48.

Research and Application of A New Demulsifier in Treatment of Fracturing Fluid

WANG Zhong-min
(PetroChina Daqing Oilfield Company No.9 Oil Production Plant, Heilongjiang Daqing 163853，China）

To select suitable demulsifier after the fracturing fluid into the multifunctional oil and gas processing tank, a field test was carried out to detect the emulsion breaking effect of a new crude oil demulsifier and to select the optimal concentration of the new demulsifier. The results show that the demulsifier with low concentration can have a remarkable emulsion breaking effect,and can eliminate the impact of fracturing fluid. Good comprehensive benefit has been gained by using the demulsifier，so the new demulsifier has good application prospect.

Dehydration; Demulsifier selection; Concentration; Effect

TE 357.1+2

A

1671-0460（2011）02-0136-03

2010-10-12

王忠民（1980-），男，工程師，黑龍江綏化人，2004年畢業于西安石油大學油氣儲運工程專業，研究方向：油田地面工藝規劃設計管理工作。E-mail：cy9wangzhm@petrochina.com.cn，電話：0459-4690547。