塔河油田三號聯(lián)合站稀油脫水技術(shù)實驗

金擁軍 鄭軍

1中國石化華東石油工程有限公司錄井分公司2成都理工大學

塔河油田三號聯(lián)合站稀油脫水技術(shù)實驗

金擁軍1鄭軍2

1中國石化華東石油工程有限公司錄井分公司2成都理工大學

通過能譜分析、電鏡掃描等分析塔河油田三號聯(lián)稀油脫水異常的中間層成分，結(jié)果顯示沉淀物具有薄膜和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，主要成分為膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、蠟和黏土礦物。對現(xiàn)場使用效果較好的破乳劑和復(fù)配藥劑進行評價，得到適合聯(lián)合站稀油的復(fù)合藥劑：DSK—2(140mg/L)+十二烷基苯磺酸鈉（0.5%）+CaCl2（1%）。稠油加量為25%時脫水效果最好（稀油用于摻稀生產(chǎn)，所以需要將稀油密度控制在0.908g/cm3以下），25%稠油加量的混合油密度為0.903g/cm3、黏度1 200mPa·s左右，DSK—2藥劑加量為140mg/L時絕對脫水率能達到66.56%。稠油的加入能有效分散沉淀物，抑制沉淀物的聚集，從而阻止網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，最終實現(xiàn)助脫水。

稀油；中間層；脫水；破乳劑；稠油

塔河油田三號聯(lián)合站位于庫車縣草湖鄉(xiāng)，是集原油脫水、污水處理以及天然氣脫硫等多項功能于一體的綜合性集輸系統(tǒng)。塔河油田三號聯(lián)稀油密度為0.83～0.90g/cm3，黏度（20℃）＜800mPa·s，前期外輸含水控制在0.6%以內(nèi)，主要用于塔河采油二廠稠油摻稀生產(chǎn)。2014年6月6號開始，聯(lián)合站稀油含水出現(xiàn)異常現(xiàn)象，對進站油樣多次取樣沉淀后發(fā)現(xiàn)稀油中存在不溶于溶劑油的物質(zhì)，其含量在15%～20%之間，嚴重影響了稀油系統(tǒng)的脫水。

1 中間層抑制稀油脫水的機理

正常情況下，在原油乳狀液中加入破乳劑后，水分子會發(fā)生碰撞，聚并成大分子然后下沉，最終由于油水密度差異出現(xiàn)油水分層現(xiàn)象[1-2]。但三號聯(lián)合站的稀油由于中間層的存在，水分子被大量地鎖在中間層內(nèi)造成稀油脫水異常。

（1）界面膜阻止水分子聚并。沉淀中含有一定量的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和蠟，它們是天然的強乳化劑，能形成緊密不易脫附的界面膜，膜具有一定的強度和黏彈性，對分散相液珠起保護作用，使其在相互碰撞時不易聚結(jié)，從而形成穩(wěn)定的乳狀液.

（2）擴散雙電層抑水分子碰撞。在稀油乳狀液中，稀油帶負電，水分子表面帶正電，膠體狀的中間層穩(wěn)定性強，這樣水分子之間的碰撞機會減少，所形成的乳狀液穩(wěn)定性強，進一步抑制了水分子的聚并下沉。

（3）凍膠弱凝膠鎖水。中間層中由于有膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、蠟以及黏土礦物等的存在，同時在強力的攪拌條件下不斷吸附水分，在油水狀態(tài)下形成穩(wěn)定的凍膠或弱凝膠狀，鎖水能力強。

2 脫水實驗

2.1 材料和儀器

乳化劑：DSK—2，十二烷基苯磺酸鈉，CaCl2；油樣：三號聯(lián)進站稀油、溶劑油、三號聯(lián)外輸中質(zhì)油、TH10219稠油井油樣；其他試劑：酒精、地層水、蒸餾水。主要儀器：水浴鍋、Quanta450型掃描電子顯微鏡（美國FEI公司）。

2.2 實驗方法

（1）中間層提取和分析。在稀油中加入溶劑油制取稀油中的沉淀物，隨后取部分沉淀物于鑒定管中，同時按1∶1比例加入地層水，并用力搖晃20～30次，放入65℃水浴鍋中恒溫靜置48h；將一部分沉淀過濾烘干，分別對沉淀物進行原油全分析、能譜分析和電鏡掃描分析。

（2）破乳劑評價實驗。參照石油與天然氣行業(yè)標準《原油破乳劑使用性能檢測方法（SY/T5281-2000）》，準確向鑒定管中加入100mL三號聯(lián)油樣，加入破破乳劑，在65℃水浴鍋中靜置，按時觀察并記錄脫水情況，并參照《原油水含量的測定（蒸餾法）（SY/T8929-2006）》測定原油中的水含量，計算最終的破乳劑脫水率。

3 結(jié)果與討論

3.1 稀油沉淀的制備與分析

稀油洗油結(jié)果顯示，下層為稀油沉淀物，洗滌富集的物質(zhì)從上到下依次呈漿狀、半固相、固相，將沉降后的容器倒置后，大部分物質(zhì)依然留在原位置，如圖1所示。該沉淀物在加入地層水并搖晃后會形成凍膠，且在65℃水浴鍋中不出現(xiàn)油水分離現(xiàn)象，如圖2所示，說明稀油中的沉淀物飽和水能力強。

圖1 稀油沉淀物

圖2 沉淀物吸水搖晃后成膠

通過能譜分析、電鏡掃描和原油全分析顯示沉淀物中具有薄膜和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，主要成分為膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、蠟和黏土礦物等，成分復(fù)雜，結(jié)果見圖3。

圖3 電鏡掃描及能譜分析

3.2 破乳劑評價

通過評價現(xiàn)場使用效果較好的破乳劑和復(fù)配藥劑，得到適合三號聯(lián)稀油的復(fù)合藥劑：DSK—2 (140mg/L)+十二烷基苯磺酸鈉（0.5%）+CaCl2（1%）。其中DSK—2為聚醚類新型破乳劑，能有效解除膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的油膜對油水乳狀液的影響；十二烷基苯磺酸鈉為陰離子表面活性劑，是使用最早的一類用于油包水的破乳劑；CaCl2能有效用于油水雙電層，同時可增大水樣密度并進一步促進油水分離。實驗結(jié)果表明：復(fù)合藥劑對稀油脫水效果好，絕對脫水率能達到80%以上，見表1。

另外，在室內(nèi)評價了稠油助脫水效果，其中稠油來源于TH10219單井，油樣密度0.942g/cm3，黏度為10000mPa·s。結(jié)果顯示：稠油加量為25%時脫水效果最好（稀油用于摻稀生產(chǎn)，所以需要將稀油密度控制在0.908g/cm3以下），25%稠油加量的混合油密度為0.903g/cm3、黏度1200mPa·s左右，DSK—2藥劑加量為140mg/L時絕對脫水率能達到66.56%。稠油的加入能有效分散沉淀物，抑制沉淀物的聚集，從而阻止網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，最終實現(xiàn)助脫水。

2014年10月份現(xiàn)場稀油含水偏高嚴重，10月28日，現(xiàn)場將中質(zhì)油加入稀油中進行助脫水。至11月10日，稀油含水從11.2%下降到3.7%，脫水效果良好，結(jié)果見表2。

表1 破乳劑評價效果

表2 稠油助脫水實驗

4 結(jié)論

塔河油田三號聯(lián)稀油脫水異常主要是稀油中含有不溶于溶劑油的沉淀物，該物質(zhì)中含有一定量的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、石蠟以及黏土礦物等，能形成密度較水輕、較油重的凍膠弱凝膠狀油水中間層，吸水、鎖水能力強。

本文研制的新型復(fù)配藥劑主要是利用稀油破壞乳狀液的穩(wěn)定性，而稠油助脫水主要是通過提高稀油黏度，抑制沉淀物的聚沉，最終不能形成有效的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來促進脫水。

[1]康萬利，張紅艷，李道山，等．破乳劑對油水界面膜作用機理研究[J]．物理化學學報，2004，20（2）：194-198．

[2]陳霞，李東成．油水中間過度層的預(yù)防及處理技術(shù)[J]．油氣田地面工程，2002，21（5）：51-53．

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.012