介電常數(shù)法在原油破乳劑脫水性能評價(jià)中的應(yīng)用

曾麗華，亓樹成，馮金城，卜玲慧，楊蓮育，劉建榮

（中國石油 新疆油田公司 實(shí)驗(yàn)檢測研究院，新疆 克拉瑪依 834000）

介電常數(shù)法在原油破乳劑脫水性能評價(jià)中的應(yīng)用

曾麗華，亓樹成，馮金城，卜玲慧，楊蓮育，劉建榮

（中國石油 新疆油田公司 實(shí)驗(yàn)檢測研究院，新疆 克拉瑪依 834000）

研究了 介電常數(shù)法在原油破乳劑脫水性 能評價(jià)方面的運(yùn)用情況；通過采用原油凈化油分別與蒸餾水和原油污水配制不同水含量的原油乳狀液，研究了原油乳狀液中的 水含量和礦化度對介電常數(shù)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，原油乳狀液中水含量的變化對介電常數(shù)的影響很大，當(dāng)原油乳狀液中的水含 量達(dá)到30%（w）時(shí)，介電常數(shù)突躍變大；在一定范圍內(nèi)，原油乳狀液的礦化度對介電常數(shù)的 影響較小。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，針對某油田區(qū)塊現(xiàn)場原油的物性及污水水質(zhì)的特點(diǎn)模擬配制原油乳狀液，通過實(shí)驗(yàn)繪制脫水后油相介電常數(shù)-原油破乳劑 脫水率的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，可快捷、準(zhǔn)確地評價(jià)原油破乳劑的脫水性能。

原油破乳劑；原油乳狀液；介電常數(shù)；脫水性能；礦化度

近年來，我國各個(gè)油田不斷開發(fā)，大部分油田已經(jīng)進(jìn)入高含水和特高含水期，且隨著酸化、壓裂、堵水、聚合物驅(qū)、堿驅(qū)、復(fù)合驅(qū)等二次采油和三次采油各種增產(chǎn)措施的應(yīng)用，大量的化學(xué)藥劑被帶入地層，部分油田原油采出液的乳狀液發(fā)生明顯變化，原油乳狀液類 型由最初的油包水型轉(zhuǎn)變?yōu)樗汀⑺桶坝桶偷榷喾N類型［1-5］。

由于破乳劑具有選擇性強(qiáng)、種類繁多等特點(diǎn)，所以化學(xué)破乳法是目前國內(nèi)外油田原油破乳脫水過程中使用最廣的一種方法［6-13］。雖然原油破乳劑的種類繁多，但目前國內(nèi)有關(guān)評價(jià)原油破乳劑脫水性能的方法并不多，其中，SY/T 5280—2000的瓶試法［14］是最主要的評價(jià)方法，但經(jīng)實(shí)踐證明，該方法并不能完全滿足油田實(shí)際工作的需求。因此，結(jié)合瓶試法研究一套更加科學(xué)、便捷、準(zhǔn)確的原油破乳劑脫水性能評價(jià)體系已勢在必行。

介電常數(shù)法是近年來評價(jià)原油破乳劑脫水性能的新方法，但相關(guān)文獻(xiàn)鮮有報(bào)道。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，純凈原油的相對介電常數(shù)接近2，純凈水的相對介電常數(shù)接近80，所以原油乳狀液的相對介電常數(shù)基本在2～80之間［15-18］。基于上述原理，需對介電常數(shù)法在原油破乳劑脫水性能評價(jià)方面做進(jìn)一步的研究。

本工作采用原油凈化油分別與蒸餾水和原油污水混合配制不同水含量的原油乳狀液，考察了原油乳狀液中的水含量和礦化度對介電常數(shù)的影響，探究了介電常數(shù)法應(yīng)用于原油破乳劑脫水性能評價(jià)中的可行性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑

破乳劑LH-14：克拉瑪依市正誠有限公司；破乳劑OX-932：克拉瑪依市天明化工有限責(zé)任公司；破乳劑DY-201：克拉瑪依市紫光技術(shù)有限公司；破乳劑KXDR：克拉瑪依市新科奧天然氣技術(shù)股份有限公司；破乳劑ZP-1：克拉瑪依市準(zhǔn)盈技術(shù)有限公司；破乳劑SB-1：新疆科力新技術(shù)發(fā)展有限公司；原油凈化油和原油污水：中國石油新疆油田公司采油一廠（簡稱采油一廠），中國石油新疆油田公司百口泉采油廠（簡稱百口泉采油廠）。

1.2 原油乳狀液的制備

原油乳狀液包括兩種：一種是在原油凈化油中加入蒸餾水，在轉(zhuǎn)速為3 000 r/min的攪拌下制得；另一種是在原油凈化油中加入原油污水，在轉(zhuǎn)速為3 000 r/min的攪拌下制得。

1.3 介電常數(shù)的測定

采用Percometerv.7型介電常數(shù)儀（ADEK公司）測定原油乳狀液的介電常數(shù)；探頭選用TVS短管型探頭。測量范圍：介電常數(shù)1～90，精度0.25±0.02，電導(dǎo)率0～9 999 mS/cm，溫度-40～+80 ℃，測量頻率40～50 MHz。測試方法：用500 mL燒杯盛待測原油乳狀液，加入一定濃度的破乳劑，在轉(zhuǎn)速3 000 r/min下高速攪拌5 min，恒溫120 min，油水分層后，在一定溫度下測定油相的介電常數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 原油乳狀液的水含量對介電常數(shù)的影響

用采油一廠的原油凈化油與蒸餾水混合配制原油乳狀液，在（25±1） ℃下，測定不同水含量的原油乳狀液的介電常數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。由圖1可以看出，隨原油乳狀液中水含量的增加，原油乳狀液的介電常數(shù)明顯增大；當(dāng)原油乳狀液中的水含量達(dá)到30%（w）時(shí)，介電常數(shù)突躍變大，表明原油乳狀液中的水分子形成了大面積連續(xù)相。由此可見，介電常數(shù)對原油乳狀液中水含量的變化高度敏感。

圖1 原油乳狀液中的水含量與介電常數(shù)的關(guān)系Fig.1 Relationship between water content in crude oil emulsion and dielectric constant（E）.Reaction conditions：purified crude oil from NO. 1 oil production plant+ distilled water，（25±1） ℃.

2.2 礦化度對介電常數(shù)的影響

將采油一廠和百口泉采油廠的原油凈化油分別與蒸餾水和各現(xiàn)場原油污水配制不同水含量的原油乳狀液，在（25±1） ℃下測定介電常數(shù)，考察礦化度對介電常數(shù)的影響。兩個(gè)油田區(qū)塊原油污水的水質(zhì)分析結(jié)果見表1。原油乳狀液的水含量與介電常數(shù)的關(guān)系見表2。

表1 兩個(gè)油田區(qū)塊原油污水的水質(zhì)分析結(jié)果Table 1 Analysis of sewages from two oilfield blocks

表2 原油乳狀液中的水含量與介電常數(shù)的關(guān)系Table 2 Relationship between water contents in three crude oil emulsions and E

由表1和表2可見，3種原油乳狀液的介電常數(shù)均隨原油乳狀液中水含量的增加而增大；與蒸餾水配制的原油乳狀液相比，原油凈化油與原油污水配制的原油乳狀液，由于受到礦化度的影響，測得的介電常數(shù)稍有增加，且百口泉采油廠的原油乳狀液的介電常數(shù)整體上略高于采油一廠的原油乳狀液的介電常數(shù)。

綜上可見，在一定范圍內(nèi)，礦化度對介電常數(shù)有一定影響，但影響較小。介電常數(shù)對原油乳狀液中的水含量極為敏感，水含量的微小變化，會使介電常數(shù)發(fā)生明顯變化［19］。

2.3 介電常數(shù)法在原油破乳劑脫水性能評價(jià)中的運(yùn)用

為探究介電常數(shù)法在原油破乳劑脫水性能評價(jià)中運(yùn)用的可行性，采用L H-14，OX-932，DY-201，KXDR，ZP-1，SB-1 6種破乳劑，并結(jié)合瓶試法測定原油破乳劑的脫水性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。用采油一廠的原油凈化油與原油污水混合配制水含量為40%（w）的原油乳狀液，破乳劑的質(zhì)量濃度為100 mg/L，脫水溫度為（45±1） ℃，用式（1）計(jì)算脫水率（η）。

式中，V為實(shí)際脫出水的體積，mL；V0為脫水前水的總體積，mL。

脫水后油相的介電常數(shù)與原油破乳劑脫水率的關(guān)系見圖2。由表3和圖2可見，脫水后油相的介電常數(shù)越小，脫水后油相中的水含量就越低，原油破乳劑的脫水率越高。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果還可看出，脫水后油相的介電常數(shù)與脫水后油相的水含量呈對應(yīng)關(guān)系，這與表2的結(jié)果基本一致。經(jīng)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，采用瓶試法測得的脫水率與理論計(jì)算的脫水率有一定誤差，這是由于原油在乳化過程中乳化層中有少量的水未被脫出及瓶試法本身操作過程中產(chǎn)生的誤差所致。

表3 介電常數(shù)與原油破乳劑脫水性能的關(guān)系Table 3 Relationship between E and the dehydration performances of the crude oil demulsifiers

圖2 脫水后油相的介電常數(shù)與原油破乳劑脫水率的關(guān)系Fig.2 Relationship between E after dehydration and η of the demulsifiers.Conditions referred to Tabl e 3.

綜上所述，通過測定脫水后油相的介電常數(shù)，可較準(zhǔn)確地反應(yīng)出脫水后油相的水含量和原油破乳劑的脫水率。因此，在針對某油田區(qū)塊進(jìn)行室內(nèi)篩選、評價(jià)原油破乳劑脫水性能時(shí)，只需根據(jù)其現(xiàn)場原油的物性及污水水質(zhì)的特點(diǎn)，采用現(xiàn)場原油凈化油進(jìn)行模擬配制原油乳狀液，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出該油田區(qū)塊脫水后原油油相介電常數(shù)-原油破乳劑脫水率的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，然后通過測量被測原油乳狀液脫水后油相的介電常數(shù)，并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)工作曲線即可快速地評價(jià)原油破乳劑的脫水性能。

3 結(jié)論

1）介電常數(shù)對原油乳狀液中水含量的變化高度敏感，可適時(shí)、準(zhǔn)確地反應(yīng)出原油中的水含量；在一定范圍內(nèi)，原油乳狀液的礦化度對介電常數(shù)的影響較小。

2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，脫水后油相的介電常數(shù)與脫水后油相中的水含量呈對應(yīng)關(guān)系。基于此，針對某油田區(qū)塊，通過建立脫水后原油介電常數(shù)-原油破乳劑脫水率的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，能快速、準(zhǔn)確地得到原油破乳劑的脫水性能。

3）該研究主要針對的是稀油原油乳狀液，有關(guān)稠油原油乳狀液的情況有待進(jìn)一步探索。

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（編輯 李明輝）

Application of Dielectric Constant Method to Evaluation of Dehydration Performance of Crude Oil Demulsifier

Zeng Lihua，Qi Shucheng，F(xiàn)eng Jincheng，Bu Linghui，Yang Lianyu，Liu Jianrong
（ Experimental Detection Research Institute，CNPC Xinjiang Oilfield Branch Company，Karamay Xinjiang 834000，China）

The dehydration performances of crude oil demulsifiers were evaluated by the dielectric constant method. Crude oil emulsions were prepared by adding distilled water or crude oil sewage to purified crude oil，and the influences of water content and salinity of the crude oil emulsions on their dielectric constant were studied. The experimental results indicated that the influence of the water content on the dielectric constant was more sensitive，and when the water content reached 30%（w），the dielectric constant increased significantly. And the salinity variation had little effect on the dielectric constant to a certain extent. It was found that，the dehydration performances of crude oil demulsifiers could be evaluated fast and accurately by drawing the standard curves of the oil phase dielectric constant after dehydration-crude oil demulsifier dehydration rate according to the characteristics of crude oil and sewage from different oilfields.

demulsifier for crude oil；crude oil emulsion；dielectric constant；dehydration perf ormance；salinity

1000-8144（2015）03-0366-04

TQ 426.91

A

2014 - 09 - 12；［修改稿日期］ 2014 - 11 - 18。

曾麗華（1973—），女，四川省三臺縣人，大學(xué)，工程師，電話 0990 - 6884388，電郵 zenglh@petrochina.com.cn。聯(lián)系人：亓樹成，電話 0990 - 6883207，電郵 qishucheng2012@163.com。