魯克沁稠油破乳劑研制及應用效果評價

張振宇 方衛榮 高利民 李玉松 馮亞琴

1中國石油吐哈油田工程技術研究院

2中國石油吐哈油田勘探開發研究院

魯克沁稠油破乳劑研制及應用效果評價

張振宇1方衛榮1高利民1李玉松1馮亞琴2

1中國石油吐哈油田工程技術研究院

2中國石油吐哈油田勘探開發研究院

為解決魯克沁采油廠稠油破乳脫水時間長、乳化過渡層厚等問題，根據稠油性質研發出一種聚氧丙烯聚氧乙烯醚型破乳劑，并在單劑基礎上進行復配，得到A型和B型兩種破乳劑產品。在魯中聯合站進行了A型破乳劑脫水效果現場試驗，結果表明，其脫水速度快，脫水器出口凈化油含水控制在1.0%左右，沉降罐放水量少，滿足了聯合站快速脫水的生產需求。

稠油；破乳劑；復配；快速脫水

稠油破乳一直是個難題，也是研究人員重點攻關的課題。吐哈油田魯克沁區塊原油具有高黏度、高非烴含量等特點，稠油中的膠質、瀝青質和有機酸等帶有極性基團，具有一定的表面活性，結構復雜且黏稠，是一種天然乳化劑，可使稠油形成穩定的乳狀液[1-2]。由于稠油中天然表面活性劑的不確定性，破乳劑又具有很強的針對性，這就增加了稠油破乳的難度。

魯克沁稠油采用摻稀方式開采，摻入稀油后，在很大程度上降低了破乳難度。但由于魯克沁油田持續上產，魯中聯合站處理壓力漸增，摻稀混合原油破乳脫水后，乳化過渡層嚴重，原油含水偏高，為保證原油達到外輸標準，有必要研發新型破乳劑，解決稠油破乳脫水難題。

1 實驗部分

1.1 原油性質

通過對魯克沁稠油族組分分析可知，基本符合國內稠油的一般特點，烴含量低，膠質含量較高，如表1所示。魯克沁稠油中烴組分占60%左右，非烴和瀝青質總含量在25%左右。研究發現，瀝青質是稠油中穩定界面膜的主要活性組分，能改變界面膜強度，從而影響乳狀液的穩定性。原油乳狀液的穩定性很大程度上取決于膠質、瀝青質等天然乳化劑在油水界面上吸附，從而形成界面膜特有的性質[3]。由于界面膜的油水界面張力大、膜強度高，使原油乳狀液液珠在相互碰撞時不易破裂，乳狀液穩定，這嚴重影響破乳劑的破乳脫水效果。

1.2 破乳劑的研制

根據魯克沁原油的特點，通過反復的合成實驗，最終確定出用雙酚A和甘油，環氧氯丙烷和酚醛樹脂進行縮合反應，再與環氧乙烷、環氧丙烷進行嵌段聚合，控制EO/PO比例[4]，制得了命名為YH-31型聚氧丙烯聚氧乙烯醚破乳劑。

1.3 破乳劑性能檢測方法

原油含水量的測定參照GB/T 8929-2006蒸餾法進行；脫水率的測定根據石油天然氣行業標準《破乳劑使用性能檢驗方法瓶試法（SY 5281—2000）》進行。

2 破乳劑性能

2.1 單劑YH-31破乳性能

在60℃溫度下，加藥濃度為100 mg/L時，將新型破乳劑YH-31、魯克沁現用破乳劑，以及優選出的破乳脫水性能較好的破乳劑進行破乳脫水性能對比，結果見表2。

通過對比可知，新型破乳劑YH-31與前期現場試驗使用的C型、J型兩種破乳劑破乳脫水效果相當。新型破乳劑YH-31脫水在前5 min時的脫水量要小于這兩種破乳劑，但這三種破乳劑的破乳脫水性能都優于魯克沁現用破乳劑。魯克沁現用破乳劑在前期破乳脫水速率較慢，且會有乳化層存在，藥劑作用時間長，適合流程長的破乳脫水工藝。

表1 原油組成及物性

表2 各破乳劑性能對比

魯克沁現用破乳劑在破乳脫水過程中存在乳化層，會造成脫水器內油水界面不清，在脫水器油出口含水率偏高，已經不適用于魯中聯合站稠油破乳的需求。

為了使新型破乳劑YH-31達到更好的破乳脫水效果，選擇合適的破乳劑與YH-31進行復配。

2.2 復配

優選出同類型可與之相復配的破乳劑，進行復配篩選實驗，最終優選出33#破乳劑與YH-31相復配，50℃溫度下破乳脫水性能比前期現場試驗的J型破乳性能略好，如圖1所示。

圖1 復配后破乳劑性能對比

新型破乳劑YH-31和33#按3∶1和5∶1復配后，破乳脫水性能略好于J型。在脫水速度上達到了快速脫水的效果，也優于J型。

YH-31為聚氧丙烯聚氧乙烯醚，內含酚醛樹脂，雙酚A等結構，易于頂替原油乳狀液分子中的表面活性劑和瀝青質，能有效地破壞界面膜[5-6]，且支鏈結構易于吸附在油水界面。而33#破乳劑同為多支鏈結構，前期脫水速度快，YH-31與33#破乳劑復配后，性能上互補，達到了快速破壞油水乳狀液，使油水快速分離，最終快速脫水的目的。

（1）溫度對破乳性能的影響。將YH-31∶33#= 3∶1命名為A型，將YH-31∶33#=5∶1命名為B型。考察了加藥濃度為120 mg/L的條件下，溫度對破乳脫水性能的影響。由圖2可看出，溫度對破乳影響較大，當破乳溫度提高至55℃時，60 min脫水率大幅度上升，兩種破乳劑的脫水率均大于83%。當溫度提高至60℃，脫水率提高不大，故將破乳溫度定位55℃。

圖2 溫度對破乳性能的影響

（2）濃度對破乳脫水性能的影響。考察了55℃溫度下，兩種破乳劑在不同加藥濃度下的破乳脫水性能。從圖3可看出，當加藥濃度為150 mg/L時，60 min脫水率可達85%以上，因室內破乳脫水實驗效果會略差于現場試驗，出于成本考慮，將現場加藥濃度定為150 mg/L。在現場試驗中根據實際情況隨時調整加藥濃度。

3 現場試驗

魯中聯合站目前的處理工藝為前期來液不加熱，利用三相分離器分離出部分水后加入破乳劑，混合原油經加熱爐加熱后，進入脫水器二次脫水后進入沉降罐，合格后外輸。

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.10.012