聚丙烯酰胺濃度對(duì)于海上采油平臺(tái)電脫水器效果的影響

胡玉東

摘 要：海上某采油平臺(tái)循環(huán)液含有主要成分為聚丙烯酰胺的水溶性聚合物，其在油水相界面間分布，增加了水化層的厚度，使界面膜強(qiáng)度增高，導(dǎo)致乳化液性質(zhì)趨于穩(wěn)定，電導(dǎo)率上升，從而形成了難于電破乳的“皮膜”，使海上某采油平臺(tái)電脫水器的脫水效果顯著降低。該平臺(tái)通過(guò)將循環(huán)液從流程中分離，降低電脫水器中聚丙烯酰胺濃度，實(shí)現(xiàn)處理含水顯著降低，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

關(guān)鍵詞：聚丙烯酰胺;乳化液穩(wěn)定性;電導(dǎo)率;電破乳;原油含水

一、課題背景

海上某采油平臺(tái)循環(huán)液含有主要成分為聚丙烯酰胺的水溶性聚合物。該平臺(tái)在電脫水器原油脫水效果較差，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的1%以?xún)?nèi)，電脫水器處于低電壓高電流的運(yùn)行狀態(tài)，平臺(tái)外輸含水一直超過(guò)12.5%。

二、理論分析

2.1 該平臺(tái)處理液中聚丙烯酰胺的主要特點(diǎn)

該平臺(tái)循環(huán)液主要為污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污油與含聚污油泥的主要成分為聚丙烯酰胺PAM及污油雜質(zhì)的混合物。來(lái)液中聚合物的主要成分是疏水締合聚丙烯酰胺（AP-P4）。

聚丙烯酰胺是水溶性聚合物，盡管可使油相粘度降低，有利于水滴的運(yùn)動(dòng)碰撞，但聚合物分子在油水相界面的分布（見(jiàn)圖2，黃色為聚合物顆粒），增加了水化層的厚度，使界面膜強(qiáng)度增高，表面張力增大，從而形成了難于破乳的“皮膜”，使水滴在相互碰撞中破裂而聚集成大水滴的幾率減小。

對(duì)疏水締合聚丙烯酰胺的水溶液性質(zhì)進(jìn)行分析，分別對(duì)含疏水締合聚丙烯酰胺的污水樣進(jìn)行界面張力、粘度張力、Zeta電位、電導(dǎo)率、機(jī)械雜質(zhì)等參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試。其中，界面張力、機(jī)械雜質(zhì)隨聚合物濃度變化趨勢(shì)不明顯，因此排除此參數(shù)對(duì)于脫水效果影響的研究。

2.2 含聚污水粘度張力與聚合物濃度的關(guān)系

由圖可見(jiàn)，含聚污水粘度張力隨聚合物濃度上升而上升，其中又隨分子量逐步加大而趨勢(shì)更加明顯。

海上某采油平臺(tái)使用的聚合物分子量約在200萬(wàn)左右，即黑色曲線。依據(jù)斯托克斯公式，粘度張力升高會(huì)導(dǎo)致油水分離速度有所降低。當(dāng)聚合物濃度由30ppm上升至100ppm時(shí)，重力沉降速度約下降4.9%。

2.3 含聚污水Zeta電位與聚合物濃度的關(guān)系

Zeta電位的重要意義在于它的數(shù)值與膠態(tài)分散的穩(wěn)定性相關(guān)。Zeta電位是對(duì)顆粒之間相互排斥或吸引力的強(qiáng)度的度量。Zeta電位越低，越傾向于凝結(jié)或凝聚，即吸引力超過(guò)了排斥力，分散被破壞而發(fā)生凝結(jié)或凝聚。

該平臺(tái)含聚污水Zeta電位測(cè)試結(jié)果：

海上某采油平臺(tái)來(lái)液中使用的聚合物為HMPAM，如紅點(diǎn)曲線所示，在其濃度小于200ppm以?xún)?nèi)時(shí)，Zeta電位會(huì)隨濃度上升而顯著下降，進(jìn)而導(dǎo)致了電脫水器內(nèi)乳化液性質(zhì)趨于穩(wěn)定，增加了破乳難度。

2.4 含聚污水電導(dǎo)率與聚合物濃度的關(guān)系

采出液見(jiàn)聚后使乳狀液導(dǎo)電特性發(fā)生變化，電導(dǎo)率增加，電場(chǎng)泄露電流增大。

導(dǎo)電性發(fā)生變化是造成電脫水器效果不理想的直接原因：

1、聚合物含量越多，電流峰值越大。實(shí)際情況為電脫水器電流經(jīng)常維持在110A左右，并且電壓很低，說(shuō)明電場(chǎng)強(qiáng)度較弱。

2、隨著聚合物濃度的增加，達(dá)到電流峰值所需的時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)，這是因?yàn)樵腿闋钜汉芯酆衔锖髮?dǎo)電能力增強(qiáng)，完成電脫水過(guò)程所需時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng)。

該平臺(tái)對(duì)不同流程節(jié)點(diǎn)原油進(jìn)行取樣分析得到圖6是該平臺(tái)原油流程原油電導(dǎo)率與含聚濃度關(guān)系圖。由圖可以得出以下結(jié)論：

1、流程原油電導(dǎo)率確實(shí)隨含聚濃度上升而上升。

2、流程中老化油含聚濃度最高，電導(dǎo)率也最高。

三、現(xiàn)場(chǎng)解決措施

3.1? 總體解決思路

明確問(wèn)題后，利用設(shè)施現(xiàn)有條件將該部分高濃度聚丙烯酰胺循環(huán)液?jiǎn)为?dú)處理。

自流程優(yōu)化完畢，該平臺(tái)平均外輸含水降至8%左右，同比項(xiàng)目實(shí)施前6個(gè)月的平均外輸含水12.5%，下降4.5%。

該項(xiàng)目的成功實(shí)施，明確了控制聚合物濃度對(duì)于含聚油田電脫水器的影響。針對(duì)稠油注聚油田，有一定的推廣和借鑒價(jià)值。

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