預脫水工藝在SAGD超稠油采出液高溫脫水中的應用

顏亨兵　周少雄

摘 要：根據SAGD采出液物性特點，對SAGD采出液進行預處理，使其從多重的復雜高溫乳狀液先轉化為單一的乳狀液，再配合耐高溫破乳劑對單一乳狀液進行破乳脫水，提出了“摻柴+預脫水+高溫密閉熱電化學脫水”工藝，并進行了現場試驗，外輸交油含水小于0.5%。

關鍵詞：SAGD；超稠油；預脫水劑；耐高溫破乳；摻柴；脫水工藝

新疆油田風城超稠油開發采用SAGD（蒸汽輔助重力卸油）開發方式，采出液含油率10%-20%。SAGD采出液呈現為多重乳狀液（W/O、O/W、W/O/W、 O/W/O ，甚至更復雜的乳狀液）共存狀態，且具有采出液溫度高（160℃以上）、攜砂量大、攜砂粒徑小、油水乳化嚴重等特質。常規相分離藥劑在高溫條件下易失效，無法實現SAGD采出液油水分離。未經預處理的SAGD采出液進入集輸處理站原油處理系統后，導致原油沉降罐出現大量油水過渡帶，原油含水升高，深度沉降困難，脫出污水含油、懸浮物升高，污水處理系統污水指標惡化。

1 實驗部分

1.1 主要材料和儀器

風城油田SAGD超稠油采出液，含油105002.4mg/L，含砂0.18%（w/w）。粘度71780 mPa.s（50℃），密度0.9658g/cm3（50℃），膠質和瀝青質含量30.56%。焦化柴油：密度0.8648 g/cm3（20℃），餾程107～357℃，閉口閃點56℃。

主要儀器：HW-3B恒溫箱，ZR-3型高溫密閉活塞容器，WF-6高壓六通閥，HDS101型高壓手動計量泵，上述儀器均為江蘇華安科研儀器有限公司制造；DTS-4C石油密閉脫水儀，中石大石儀科技有限公司；7230型可見分光光度計，上海分析儀器廠；YDX型原油含水試驗儀，山東鄴城永興儀器廠。

1.2 實驗方法

原油含水率參照國家標準GB/T 260-77《石油產品水分測定法》；水質含油量分析按照SY/T5239-94《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》；室內高溫密閉脫水實驗方法：由于當前原油脫水性能評價標準SY/T5281-2000 《原油破乳劑使用性能檢驗方法 瓶試法》未對高溫條件下的脫水性能評價方法進行闡述，為此，本文通過裝置，進行原油高溫脫水性能的評價。方法如下：

①裝樣：向高溫密閉容器中加入試驗油樣（150ml）和小鋼球后密閉。

②預熱：將密閉容器放置在恒溫箱中升溫至試驗溫度180℃恒溫1h。

③加藥：將多通閥出口管線分別與藥劑罐、密閉脫水罐兩容器相連，關閉多通閥進口管線閥門和藥劑瓶進口管線閥門，打開密閉脫水罐進口管線閥門，檢測油樣容器內部壓力（P油）。

④加熱：將密閉脫水罐倒置放置在恒溫箱中，加熱至試驗所需時間。

⑤放樣：待加熱時間到后，快速從烘箱中拿出密閉容器，從低端經過冷卻管線放出水及油樣，測定油樣含水率。

2 結果與討論

2.1 SAGD超稠油采出液常規破乳脫水

工藝1為90℃下向SAGD超稠油采出液中加入FSAGD正相破乳劑1000mg/L，進行熱化學沉降脫水；工藝2為首先向SAGD超稠油采出液中加入1000mg/L的F100反相破乳劑，使采出液由O/W型轉變為W/O型，再對一段所形成的W/O型原油乳液加FSAGD正相破乳劑1000mg/L下進行二段熱化學沉降脫水。實驗結果表明，工藝1和工藝2均不能使SAGD超稠油采出液油水徹底分離，因此有必要探索SAGD超稠油采出液新的脫水思路和方法。

2.2 預脫水劑+高溫密閉熱化學脫水

結合SAGD超稠油采出液溫度高（180℃～220℃）的特點，本文提出高溫條件下，先使用預脫水劑對SAGD超稠油采出液進行一段預脫水，再對預脫水后的油樣進行二段熱化學脫水。

預脫水劑為室內針對SAGD超稠油采出液的特點，從穩定機理和破乳機理的理論研究入手，在一系列試驗研究基礎上，研制出的SAGD超稠油采出液綜合處理化學劑。結合油田常規污水處理系統處理含油的能力、藥劑的成本，建議預脫水劑濃度選用500mg/L。

從不同濃度破乳劑脫水效果來看，耐高溫破乳劑加藥量400～500mg/L較適宜，熱化學沉降48h后油樣含水小于1%，滿足超稠油的交油指標。

2.3 預脫水劑+高溫密閉熱化學脫水工藝優化

考慮到SAGD處理量和熱化學高溫密閉沉降罐的罐容量，48h的沉降時間偏長，因此，室內通過摻柴和引入電場的方式對預脫水劑+高溫密閉熱化學脫水工藝進行優化。

試驗結果表明，一段或二段摻入5%～10%焦化柴油（簡稱摻柴）后，SAGD超稠油含水降至1%的沉降脫水時間，由摻柴前的48小時降至1小時（一段摻柴）和4小時（二段摻柴），摻柴位置宜選用一段摻柴；電場的引入提高了SAGD超稠油二段熱化學脫水速率，熱電化學沉降脫水6小時，含水可降至1%。

2.4 現場試驗

CPE新疆設計院根據室內SAGD超稠油采出液脫水實驗結果，完成了高溫密閉脫水工藝的設計，并于2012年12月在風城油田建成30×104t/a規模的SAGD采出液高溫密閉脫水試驗站，隨后開展了現場工業化試驗。現場試驗期間，根據來液的大小和各處理裝置的容量，采出液在一段預處理時間為45min左右，二段熱電化學聯合沉降脫水4h左右。現場運行結果表明，在一段預處理溫度150～160℃，二段熱化學溫度130～140℃，摻入5%焦化柴油（按來液含油量計），預脫水劑300mg/L，破乳劑200mg/L的條件下，預處理裝置出口污水含油小于2000mg/L，熱化學沉降罐出口原油含水小于0.5%。

3 結論

SAGD超稠油采出液的處理，采用預脫（下轉第頁）（上接第頁）水+高溫密閉脫水工藝是切實可行的。脫水效果如下：SAGD超稠油采出液摻入焦化柴油，經一段160℃左右預脫水后，二段140℃熱化學脫水1小時，交油含水小于1%，二段熱電化學脫水1小時，交油含水小于0.5%。

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作者簡介：

顏亨兵（1986- ），男，漢族，四川安岳人，本科，研究方向：油田水處理。