渤海油田油井酸化返排液對原油脫水的影響

中海石油（中國）有限公司天津分公司

渤海油田油井酸化返排液對原油脫水的影響

馬躍 黃曉東 唐曉旭 王忠樹 王彥青

中海石油（中國）有限公司天津分公司

酸化是渤海油田最重要的增產增注技術。酸化后，返排出來的殘酸直接進入生產流程，對油氣水處理流程產生較大影響，導致外輸原油含水超標，注水水質不合格。為了確定殘酸返排液的乳化機理，通過對返排殘酸組分的分析，并結合分析結果進行了各組分對原油乳化穩定性及破乳效果的影響實驗。實驗表明，返排液的p H值、固體懸浮物和鐵離子含量是影響破乳的主要因素，為此應建立相應的破乳方法。通過對酸化返排液進行有效地處理，對降低外輸原油含水、提高油品質量、確保注水水質合格、保證油田正常生產、降低生產成本和提高經濟效益具有重大意義。

酸化；原油乳狀液；破乳脫水；電脫水器；鐵離子

酸化是渤海油田最重要的增產增注工藝技術。酸化施工后，返排酸液直接進入生產流程，產出液乳化嚴重、脫水困難，對油氣水處理流程產生較大影響，甚至會導致外輸原油含水超標，注水水質不合格，油井酸化后殘酸的處理問題一直未得到徹底解決。對酸化返排液進行有效地處理，對于保證油田正常生產、提高油品質量、降低生產成本和提高經濟效益具有重大意義。本文旨在研究油井酸化過程中各種可能因素對原油乳化穩定性的影響[1-2]，確定酸化返排液乳化機理，進而建立相應的破乳方法，從而實現對酸化返排液的有效處理[3-5]。

1 酸化返排液組分分析

以渤海油田C9井為例，分別測定了酸化返排原液的p H值、含油量、懸浮固體含量（簡稱固含量）以及鐵含量，結果見表1。

表1 C9井酸化返排原液的基本物性

由表1中數據可以看出：返排初期，返排液p H值較低，隨著返排時間的增加，返排液的p H值逐漸增加，同時返排液含油量越來越高；返排液固含量和鐵含量較高。

2 實驗

2.1 懸浮固體含量對原油穩定性的影響

為了分析懸浮固體對乳狀液脫水的影響，將返排液濾出固體烘干、磨碎后的粉末加入蒸餾水中，經高速攪拌后配成水溶液，然后與原油按油水比3∶2（V/V）混合后，放置在恒溫水浴中觀察乳狀液的穩定性，脫水溫度85℃。結果見表2。

表2 固含量對乳狀液穩定性的影響（85℃）

由表2中數據可知：水相中懸浮固體的存在嚴重影響乳狀液穩定性，在懸浮固體含量為500 mg/L時，配成的乳狀液在85℃下2 h未脫出水。

懸浮固體主要由K2SiF6、Na2SiF6、K3AlF6、Na3AlF6、Fe(OH)3等化學反應物沉淀和儲層礦物微粒組成。這些固相顆粒吸附在油水界面，使原油乳狀液更加穩定。對于不同懸浮固體含量的乳狀液，加入200 mg/L的破乳劑，觀察脫水率，結果見表3。由表3中數據可知，盡管懸浮固體顆粒有一定的乳化能力和穩定乳液的能力，但是加入破乳劑后，所有樣品2 h后的脫水率均達到100%，表明由固體顆粒引起的乳化體系對破乳劑比較敏感，完全可以采用常規的熱-化學方法進行破乳脫水，但脫出水可能由于含有懸浮固體而比較渾濁[6]。

表3 不同固含量時破乳劑對乳狀液的脫水效果（85℃）

2.2 返排液p H值對原油穩定性的影響

考慮到不同時段返排液的p H值不一樣，考察返排液p H值對乳狀液穩定性的影響。參考返排液p H值，在蒸餾水中加入鹽酸和碳酸氫鈉調節p H值后，再與原油乳化形成乳狀液，置于恒溫水浴中觀察乳狀液的穩定性，脫水溫度75℃。結果見表4。

表4 水相pH值對乳狀液穩定性的影響（75℃）

由表4中數據可知，低p H值時有利于乳狀液脫水（p H=2時，脫水率可達80%）；而在高p H值時不利于脫水（p H=8時，2 h脫水率僅20%），即使加入破乳劑，脫水效果改善仍然有限。主要原因是在高p H值情況下會激活原油中環烷酸、活性酸等物質，使這些酸轉變為皂鹽，增加乳化劑數量，使乳化膜強度加大，從而油水分離難度加大，即使使用破乳劑，油水分離難度仍然很大，只有調節p H值使天然乳化劑由皂鹽還原為酸，表面活性消失，才能容易破乳。

2.3 返排液鐵離子濃度對原油乳化穩定性的影響

按表1配制亞鐵離子水溶液，再與原油混合后形成乳狀液，置于恒溫水浴中考察乳狀液的穩定性，結果見表5。由表5中數據可知，亞鐵離子含量越高，脫出水越少，即乳狀液穩定性越好，當亞鐵離子含量超過500 mg/L時幾乎無水脫出。若水相中含有鐵離子，其對原油穩定性的影響與亞鐵離子類似。

表5 水相亞鐵離子濃度對乳狀液穩定性的影響（75℃）

2.4 油相含鐵化合物的危害

原油電導率是影響原油脫水過程中乳狀液泄漏電流大小的一個重要參數。隨著測試溫度的升高，乳狀液的電導率有逐步上升的趨勢。亞鐵離子從水相轉移至油相后，油相電導率明顯上升，如表6所示，因此電脫水時脫水電流會加大。

表6 Fe2+對油水乳狀液電導率的影響

3 結論

（1）酸化返排液組分主要是懸浮固體、原油和鐵離子，此外，還含有一定有機物質，主要為乙二醇單丁基醚有機物。

（2）酸化返排液直接進入生產流程后對流程產生一定程度的影響，其中電脫水器反應最為敏感，一級分離器反應相對滯后。產出液乳化程度與其中懸浮固體、礦化度、p H值、鐵離子以及酸液助排劑有關，在高p H值、高鐵離子濃度、高助排劑含量的情況下，油水乳化非常嚴重，熱-化學、電脫均不能使乳狀液破乳。

（3）酸化返排液的p H值以及水相鐵離子濃度均能增強原油乳狀液的穩定性，p H值對脫水的影響主要體現在高p H值區域；隨著鐵離子含量的升高，脫出水減少且渾濁，當亞鐵離子含量超過500 mg/L時幾乎無水脫出。

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（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.024

馬躍：1995年畢業于西南石油學院石油工程專業，從事油田開發、油藏動態分析和技術管理工作。

2015-03-25

（022）25804825、mayue@cnooc.com.cn