一種高效反相破乳劑在渤海某油田的應(yīng)用探究

李冬寧，杜冠樂，李嘉俊，李志平

(中海油(天津)油田化工有限公司，天津 300452)

隨著海洋油田開發(fā)的進(jìn)行，產(chǎn)出液含水率逐步升高，O/W 型乳狀液的比例逐步增大，乳化性更強(qiáng)，致使后期處理難度不斷攀升，開發(fā)新型高效的反相破乳劑成為必需[1]。且隨著環(huán)保力度的加大，對(duì)于排海和注水水質(zhì)均提出了較高的要求。目前，單純、常規(guī)的反相破乳劑已不能滿足海上油田污水處理平臺(tái)空間有限、處理設(shè)備少、停留時(shí)間短等問題處理的需要[2]。

本文針對(duì)渤海某油田產(chǎn)出液性質(zhì)，評(píng)價(jià)出一種高效反相破乳劑，并成功在在渤海某FPSO開展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果表明：當(dāng)反相破乳劑加注濃度為55 mg/L時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果優(yōu)于在用反相破乳劑，可成功在油田現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。

1 現(xiàn)場(chǎng)工藝特點(diǎn)及藥劑作用機(jī)理

1.1 FPSO處理工藝

FPSO(浮式儲(chǔ)油卸油裝置)是海洋油田油氣水處理中心，它具有原油處理、儲(chǔ)存和外輸?shù)裙δ躘3]。渤海某油田，上游平臺(tái)油井產(chǎn)出液經(jīng)簡(jiǎn)單處理后匯集至FPSO，并做進(jìn)一步處理。渤海某FPSO處理工藝如圖1。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)工藝流程圖

現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中，油井產(chǎn)出液經(jīng)海管匯集后進(jìn)入FPSO一級(jí)分離器，在一級(jí)分離器內(nèi)經(jīng)初步油水分離后，上部油樣進(jìn)入二級(jí)分離器及電脫水器繼續(xù)處理，合格原油進(jìn)入下艙儲(chǔ)存，一級(jí)分離器底部水樣則進(jìn)入生產(chǎn)水系統(tǒng)進(jìn)一步處理，合格污水回注地層。

1.2 流程特點(diǎn)

目前，F(xiàn)PSO日處理量液量約50000 m3，處理油量約8000 m3，貨油艙原油含水要求低于0.5%，生產(chǎn)水處理后含油值低于30 mg/L，對(duì)藥劑的性能要求極高。FPSO各處理單元需要時(shí)刻面對(duì)上游平臺(tái)采出液性質(zhì)的影響，若處理效果不好，則影響正常原油外輸及生產(chǎn)水回注。

現(xiàn)場(chǎng)平臺(tái)工況：污水處理量大，設(shè)備空間狹小，污水停留時(shí)間短，處理難度大；上游來液油中含水值高，水中乳化值較高，且不易破乳；上游來液中氣量不穩(wěn)定，流程波動(dòng)大，進(jìn)一步增大處理難度。

1.3 反相破乳劑作用機(jī)理

海管來液含有較多水及乳化，多以水包油形式存在。水包油乳液狀態(tài)穩(wěn)定，自由運(yùn)動(dòng)的小油滴帶相同電荷，無法聚集擴(kuò)大。反相破乳劑分子中含有不同比例的R1～R5親油基和親水基-OH、-N+等，這些親水、親油基團(tuán)可依附于乳化液的油水界面，降低界面膜強(qiáng)度，從而破壞界面膜[4]。加入反相破乳劑后，通過架橋作用、電中和及絮凝聚集，使污油水中小油滴聚集變大，并從乳化液中脫出，進(jìn)而快速破乳。

本文采用聚丙烯酸酯乳液作為實(shí)驗(yàn)反相破乳劑。其相對(duì)分子質(zhì)量小，作用于高含水的水包油乳液時(shí)，油水分離迅速、徹底。同時(shí)，與破乳劑協(xié)同作用好，不會(huì)影響在用破乳劑效果，油水分離后大部分藥劑留存在水相中，對(duì)后續(xù)的原油處理影響較少。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2.1 現(xiàn)場(chǎng)瓶試試驗(yàn)

試驗(yàn)開始前，取海管來液放入分水器中，靜置分層撇去上層油樣，然后在脫水扁瓶中加入待評(píng)價(jià)反相破乳劑，評(píng)價(jià)試驗(yàn)藥劑在現(xiàn)場(chǎng)加注濃度時(shí)的應(yīng)用效果，并測(cè)定作用后水中含油值。現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證結(jié)果見表1。

表1 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

由現(xiàn)場(chǎng)瓶試試驗(yàn)可知：對(duì)標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)在用藥劑，試驗(yàn)反相破乳劑FP-01在加注55 mg/L條件下，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)在用藥劑，可開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

2.2 藥劑配伍性試驗(yàn)

取試驗(yàn)藥劑FP-01與現(xiàn)場(chǎng)在用其他藥劑分別按照1∶10、10∶1、1∶1不同比例進(jìn)行配伍性驗(yàn)證。兩種藥劑混合后，靜置24 h觀察混合液狀態(tài)。試驗(yàn)結(jié)果表明：試驗(yàn)反相破乳劑與現(xiàn)場(chǎng)藥劑混合后，無沉淀、分層及藥劑析出現(xiàn)象，藥劑配伍性良好。

同時(shí)，取試驗(yàn)反相破乳劑，按照現(xiàn)場(chǎng)加藥條件分別加注反相破乳劑和破乳劑，驗(yàn)證兩者的協(xié)同破乳作用。試驗(yàn)表明：反相破乳劑對(duì)破乳無影響，兩者協(xié)同作用良好。

2.3 藥劑現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)流程情況，開展為期一周的反相破乳劑FP-01現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。試驗(yàn)開始時(shí)，錄取1天空白數(shù)據(jù)，然后，加注試驗(yàn)反相破乳劑FP-01，加注量60 mg/L，穩(wěn)定觀察24 h后，將藥劑加注濃度降為55 mg/L(同現(xiàn)場(chǎng)在用藥劑)，檢測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)油水指標(biāo)。試驗(yàn)過程各級(jí)分離器油中含水值見表2。

表2 油中含水值

由試驗(yàn)結(jié)果可知：在相同加注濃度條件下，加注試驗(yàn)反相破乳劑后，一級(jí)分離器、二級(jí)分離器油相含水及乳化值均稍有降低，可降低電脫水器處理壓力；下艙含水值降低5.6%，表明試驗(yàn)反相破乳劑對(duì)于油系統(tǒng)無影響。

同時(shí)，加密監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)油系統(tǒng)水相出口及水系統(tǒng)各級(jí)分離器出口水質(zhì)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2、圖3。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及圖2、圖3可知，在試驗(yàn)反相破乳劑FP-01加注濃度55 mg/L情況下，現(xiàn)場(chǎng)處理效果良好。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，加注試驗(yàn)藥劑FP-01以后，在相同加注濃度條件下，一級(jí)分離器水相出口水中含油值降低17.8%，斜板撇油器入口水中含油值降低15.4%。斜板撇油器出口水中含油均值降低28.2%，加氣浮選器出口水中含油均值降低25.1%。注水水質(zhì)均值由14 mg/L降至11 mg/L，降低21.4%。表明加注試驗(yàn)反相破乳劑后，水質(zhì)變好，滿足現(xiàn)場(chǎng)流程需要。

圖2 一級(jí)分離器水相出口及撇油器入口含油值

圖3 水系統(tǒng)各級(jí)含油值

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)油系統(tǒng)及水系統(tǒng)處理試驗(yàn)結(jié)果：加注試驗(yàn)反相破乳劑FP-01后，現(xiàn)場(chǎng)油相含水值、水系統(tǒng)各級(jí)含油值均有一定程度的降低，試驗(yàn)反相破乳劑滿足現(xiàn)場(chǎng)油水系統(tǒng)處理需要。

2.4 核桃殼處理情況

以現(xiàn)場(chǎng)1號(hào)核桃殼濾器為例，監(jiān)測(cè)試驗(yàn)期間核桃殼濾器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，主要檢測(cè)指標(biāo)為：核桃殼濾器反洗前壓差及流量、反洗前后水質(zhì)變化。檢測(cè)期間，維持現(xiàn)場(chǎng)在用清水劑加注量16 mg/L，助濾劑加注4 mg/L。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 現(xiàn)場(chǎng)1號(hào)核桃殼濾器檢測(cè)數(shù)據(jù)

根據(jù)試驗(yàn)前后核桃殼濾器處理情況可知：試驗(yàn)藥劑加注過程中，反洗前后壓差、反洗前后水質(zhì)變化均基本相當(dāng)，反洗前流量稍有增加，表明試驗(yàn)反相破乳劑FP-01加注后，不會(huì)增加核桃殼濾器處理壓力；且出口水中含油值更低，表明水質(zhì)變好。

3 結(jié)論及建議

根據(jù)反相破乳劑FP-01現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，加注試驗(yàn)藥劑后，油水系統(tǒng)均有一定程度的改善，注水水質(zhì)更好，不會(huì)增加核桃殼處理壓力，滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需要。

1)在與現(xiàn)場(chǎng)藥劑加注量相同條件下，加注試驗(yàn)藥劑FP-01后，油系統(tǒng)各級(jí)油水含水值均有一定程度降低，下艙含水值降低5.6%，表明試驗(yàn)藥劑對(duì)油系統(tǒng)無影響；一級(jí)分離器水相出口水中含油值降低17.8%，斜板撇油器入口水中含油值降低15.4%，斜板撇油器出口水中含油均值降低28.2%，加氣浮選器出口水中含油均值降低25.1%，注水水中含油均值由14 mg/L降至11 mg/L，降低21.4%，現(xiàn)場(chǎng)水系統(tǒng)均有一定程度提升。表明在相同加注濃度條件下，試驗(yàn)反相破乳劑現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果優(yōu)于在用反相破乳劑，可正常替換。

2)試驗(yàn)反相破乳劑加注后，核桃殼濾器反洗前后壓差、水質(zhì)變化、流量均相當(dāng)，表明試驗(yàn)反相破乳劑不會(huì)增加核桃殼濾器處理壓力，對(duì)注水水質(zhì)無影響。