海上某高含水油田破乳劑優(yōu)化

魏 強(qiáng)，石華前，曾 喆

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

隨著開發(fā)程度的提高，中國(guó)大部分的海上油田均已經(jīng)進(jìn)入了開發(fā)生產(chǎn)的中后期，采出液的含水量激增，乳化狀態(tài)也越來越復(fù)雜，變得越來越難以處理，給原油的正常生產(chǎn)帶來了許多不確定性。因此，對(duì)海上油田應(yīng)用的化學(xué)劑，特別是破乳劑的性能提出了更高的要求，許多研究人員都對(duì)破乳劑結(jié)構(gòu)與采出液組成之間的關(guān)系進(jìn)行過深入探討[1-4]。

南海某油田的原油屬于高含蠟（含蠟29%，含瀝青1.9%）的中輕質(zhì)原油，平均密度約為0.87 g/cm3，相對(duì)較小，且沒有實(shí)施三次采油的措施，因此，從絕對(duì)的處理難度上講，屬于比較容易脫水的原油采出液。但由于該油田采出液含水量高達(dá)90%以上，采出液流速快、受到的剪切力強(qiáng)，再加上原油的重化，因此，該油田的采出液實(shí)際上是脫水易、脫凈難，即在短的處理時(shí)間內(nèi)達(dá)到高的脫水率比較難。而且，由于產(chǎn)水量已經(jīng)接近甚至超過了油田水處理設(shè)施的設(shè)計(jì)處理量，污水的處理時(shí)間大大減少，在油水一級(jí)分離器，出口含油值越來越高，污水處理的難度直線上升。

該高含水油田原來使用的破乳劑為酚胺樹脂基聚醚（代號(hào)HYP-36A）。前期，該產(chǎn)品很好的滿足了油田現(xiàn)場(chǎng)的處理要求，但隨著油田采出液的復(fù)雜化，已經(jīng)變的越來不適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)要求，具體表現(xiàn)是脫出污水含油高、凈化油含水高。這就使得油田生產(chǎn)方不得不通過大量使用破乳劑和清水劑的方法來達(dá)到原油和污水的達(dá)標(biāo)處理，給油田生產(chǎn)方造成了一定的成本壓力。

因此，本研究的主要目的就是針對(duì)南海某高含水油田采出液處理面臨的問題，從破乳劑配方優(yōu)化入手，通過脫水組分與凈水組分的優(yōu)選與復(fù)配，提高采出液的脫水速度和脫水率，降低外排污水的含油值，提升系統(tǒng)整體處理效率。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 脫水組分的選擇

酚胺樹脂基聚醚破乳劑HYP-36A在現(xiàn)場(chǎng)使用中存在的主要問題是脫出污水含油高、凈化油含水高，而在脫水速率并沒有明顯不足。文獻(xiàn)認(rèn)為，通過交聯(lián)對(duì)聚醚進(jìn)行改性可能提高聚醚的相對(duì)分子質(zhì)量，從而提高其絮凝能力，有助于提高其脫水速度和脫水深度，因此，本研究中參考文獻(xiàn)[5，6]方法，分別采用TDI和丙烯酸對(duì)HYP-36A的主劑酚胺樹脂基聚醚進(jìn)行了改性優(yōu)化，分別合成了TDI用量分別為2%和4%、丙烯酸用量分別為4%和8%的四個(gè)交聯(lián)改性聚醚樣品（分別命名為樣品A、B、C和D），并在該油田現(xiàn)場(chǎng)采用新鮮油水樣，參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T 5281-2000原油破乳劑使用性能檢測(cè)方法（瓶試法）》的規(guī)定對(duì)它們進(jìn)行了評(píng)價(jià)，目的是選出脫水速率和脫水深度俱佳的組分，試驗(yàn)結(jié)果（見表1）。

從表1中可以看出，與原用破乳劑相比，采用TDI交聯(lián)改性的兩個(gè)樣品在脫水速率方面提升不明顯，但在降低凈化油含水率方面效果明顯，特別是TDI用量為4%的樣品B，可將凈化油含水率降低50%左右；而采用丙烯酸交聯(lián)改性的樣品的性能則更為突出，特別是丙烯酸用量為4%的樣品C，不但脫水速率明顯優(yōu)于原用破乳劑，而且其降低凈化油含水的能力也更為強(qiáng)勁，使凈化油含水降低了近三分之二；丙烯酸用量為8%的樣品D在降低凈化油含水方面同樣突出，但可能是由于交聯(lián)度過大，破乳劑相對(duì)分子質(zhì)量太大，導(dǎo)致其在水中的擴(kuò)散性能下降，結(jié)果就是其脫水速率與樣品C相比反而略有下降。因此，本研究中，選擇樣品C作為脫水組分。

在脫水完成后，從各平行樣中水色較為“干凈”的一個(gè)試樣瓶的中部取樣，采用紅外光譜法測(cè)試其含油值，結(jié)果（見圖1）。

從圖1中可以看出，與原用破乳劑相比，加入交聯(lián)改性的聚醚破乳劑的樣品瓶中的水色稍有變清，這表明交聯(lián)改性可以提高聚醚的清水能力，這與交聯(lián)后聚醚的相對(duì)分子質(zhì)量增加，絮凝能力增強(qiáng)有關(guān)。但在本研究中，交聯(lián)對(duì)破乳劑清水能力的提升有限，脫后污水含油的降低并不十分明顯。

表1 不同方法改性的酚胺樹脂基聚醚破乳性能評(píng)價(jià)

圖1 不同方法改性的酚胺樹脂基聚醚對(duì)脫后污水含油的影響

圖2 不同凈水劑對(duì)采出液脫水后污水含油的影響

1.2凈水組分的選擇

酚胺樹脂基聚醚破乳劑HYP-36A在現(xiàn)場(chǎng)使用中存在的一個(gè)主要問題是脫出污水含油高，因此在通過交聯(lián)改性提升聚醚的凈水能力效果不明顯的情況下，有必要通過復(fù)配來對(duì)配方的凈水能力進(jìn)行優(yōu)化。本實(shí)驗(yàn)中，選擇了五種常用的凈水劑，分別為1#（AE121，有效含量 30%）、2#（SP169，有效含量 30%）、3#（陽離子丙烯酰胺共聚物A，有效含量25%）、4#（陽離子丙烯酰胺共聚物B，有效含量22%）和5#（聚合氯化鋁，有效含量20%）。使用前，先用去離子水或乙醇-水混合液將它們稀釋到10%。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將各凈水劑按設(shè)定的加劑濃度（10 mg/L）加入到離心瓶中，直接在油田現(xiàn)場(chǎng)管匯處接取約80 mL未加任何藥劑的產(chǎn)液，振蕩100下，進(jìn)行目視觀察，結(jié)果（見圖2），其中對(duì)比樣是指未加凈水劑的樣品。

從圖2可以看出，與未加凈水劑組分的參比樣相比，加入3#試樣的凈水效果最明顯，其次是加入2#的試樣，加入這兩個(gè)凈水劑后，脫水污水水質(zhì)明顯改善；而加入1#、4#和5#的試樣中，水質(zhì)改善不明顯。因此后繼實(shí)驗(yàn)中，將選擇2#和3#作為凈水組分，與前面優(yōu)選出的脫水組分樣品C進(jìn)行復(fù)配，以提高配方的整體性能。

1.3 破乳劑配方的確定

首先，將脫水組分樣品C分別與凈水組分2#和3# 按 9：1、8：2 和 7：3的比例混合，置于 100 mL 比色管靜置24 h觀察配方的穩(wěn)定性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3#凈水劑與樣品C無法混合，相遇即形成白色黏稠液體；而樣品C與2#凈水劑的比例為7：3的配方也會(huì)發(fā)生分層，只有樣品C與2#凈水劑的比例為9：1和8：2的兩個(gè)配方可以穩(wěn)定存在。因此，選擇這兩個(gè)配方進(jìn)行最終的配方性能驗(yàn)證，分別命名為C291和C282。

然后，以4個(gè)容積為1 L的藍(lán)蓋試劑瓶作為脫水瓶，按設(shè)定的加劑濃度（100 mg/L）分別加入用乙醇稀釋成10%的原用破乳劑、樣品C、C291和C282，直接在油田現(xiàn)場(chǎng)管匯處接取約800 mL未加任何藥劑的產(chǎn)液，振蕩100下，進(jìn)行目視觀察，20 min后，從上層油樣中部取樣測(cè)試凈化油含水值，從水相中部取樣測(cè)試污水含油值，結(jié)果（見圖3）。

圖3 不同優(yōu)化配方的油水分離效果

從圖3中可以看出，加入C291和C282的瓶中脫出水的水色明顯優(yōu)于原用破乳劑，也明顯優(yōu)于樣品C；且從凈化油含水?dāng)?shù)據(jù)可知，加入C291和C282的瓶中的凈化油含水值與樣品C相比沒有明顯降低，這表明脫水組分與凈水組分復(fù)配后起到了一定的協(xié)同作用。從C291和C282的對(duì)比可知，二者性能基本相當(dāng)，且均大大優(yōu)于原用破乳劑。考慮到凈水組分含量較高時(shí)，配方可能會(huì)不穩(wěn)定，因此，最終選擇C291作為優(yōu)化配方。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

為驗(yàn)證優(yōu)化后配方效果，將優(yōu)化配方C291在該高含水油田現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)期間，外輸原油含水、外排污水含油變化情況（見圖4）。

從圖4中可以看出，C291切入后，兩個(gè)外排點(diǎn)的水中含油值分別從15 mg/L和24 mg/L左右降低到了7 mg/L和9 mg/L左右，外輸原油含水也從0.4%～0.6%逐步降低到0.05%，表明破乳劑C291的凈水和脫水效果突出；而且，在破乳劑用量從140 mg/L逐步降低到78 mg/L的情況下，外排污水含油和外輸原油含水指標(biāo)也基本保持不變。這表明，優(yōu)化配方C291的綜合性能大大優(yōu)于原用破乳劑。

目前，優(yōu)化配方C291已經(jīng)在該高含水油田實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，效果穩(wěn)定。

3 結(jié)論

（1）通過交聯(lián)改性，特別是丙烯酸交聯(lián)改性可以明顯提高酚胺樹脂基聚醚對(duì)某海上高含水油田產(chǎn)出液的脫水速率和脫水深度。

（2）在將丙烯酸交聯(lián)改性的酚胺樹脂基聚醚與聚醚型凈水劑SP169按適當(dāng)比例復(fù)配后，優(yōu)化配方可在保持脫水性能不變的情況下，凈水能力得以大大提升。

圖4 優(yōu)化配方在油田現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)效果