破乳劑在原油脫水過程中的影響因素

張彥鑫(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引言

水在油田開發過程中一直伴生原油的開采而產出，尤其是在油田開發的中后期，油井含水不斷升高，產水量逐漸增多[1]。原油含水不僅增加了儲存、輸送、煉制過程中設備的負荷，也增加了升溫時的燃料消耗，同時，因產出水中含鹽等引起設備和管道的結垢及腐蝕。因此，原油脫水就成為油田開發過程中一個不可缺少的環節。原油脫水是指應用物理或化學方法將以游離狀態或乳化液狀態伴隨在原油中的水分除去，使其所含水分達到規定標準的過程。脫水方法需根據原油性質、含水率及乳化程度等，由試驗和技術經濟比較來確定。

1 乳化液形成及危害

乳化是一種液體以極微小液滴均勻地分散在互不相溶的另一種液體中的作用。乳化是液-液界面現象，兩種不相溶的液體，如油與水，在容器中分成兩層，密度小的油在上層，密度大的水在下層。若加入適當的表面活性劑在強烈的攪拌下，油被分散在水中，形成乳狀液，該過程叫乳化。

在原油開采過程中，原油從井底到地面的流動過程中存在各種擾動，尤其是流經節流閥門、彎頭、三通時攪動加劇，在乳化劑的作用下，部分水與油形成穩定的乳狀液。乳化液密度小于水，大于油，處于油水界面之間；乳化液既不溶于水，也不溶于油，且性質穩定，難以被分解。因為其黏度大、流動性差，容易導致設備和管線堵塞，進而使流程癱瘓；同時對設備造成危害，增加設備檢查頻次，耗時耗力；也影響原油穩定性，隨著原油輸送到下游，增加了處理成本?？砍Ｒ幍拿撍椒ㄊ菬o法將乳化液中的水分離出來的，造成原油脫水效果下降。

2 破乳劑作用機理

破乳劑也是一種表面活性劑，具有親水端和憎水端，當破乳劑加到原油中后就很快聚集于油水界面上，親水部分朝向水相，憎水部分朝向油相，并且其親水能力遠遠超過乳化劑的能力?；瘜W破乳劑能引起乳化劑變得脆弱并降低它膨脹的能力，破乳劑破乳作用的關鍵是取代吸附在油水界面上的天然乳化劑，降低界面膜的彈性和粘性，從而降低其強度，加速液滴的聚結。當加熱時，使被包裹的水膨脹，打破了易碎的乳化膜，使乳狀液解體。化學破乳劑不僅使界面膜變得脆弱，而且也引起界面膜充分收縮而產生破碎作用[2]。

3 影響因素室內實驗

含水化驗實驗方案：從油田生產管匯進行原油取樣，取樣后放入燒杯進行水浴加熱，向離心管中加入50 mL石油醚，將充分搖勻的油樣加入離心管中至100 mL，再加入破乳劑，蓋上離心管蓋帽，上下顛倒，確保油樣與藥劑的充分混合，將離心管放入離心機進行離心及加熱，在2 500 r/min下離心分離10 min，待離心機完全停止轉動后，取出離心管，將離心管與視線水平讀取水層體積，記錄結果。

3.1 溫度影響實驗

取油樣均分成6等份，放入加入等量石油醚的離心管中，再分別加入等濃度破乳劑，蓋上離心管帽，進行相同程度上下顛倒，確保油樣與藥劑充分混合后，放入離心機分別設置20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃溫度進行加熱，離心時間均為10 min。對比不同溫度下原油的脫水效果，如表1所示。

表1 不同溫度下的脫水效果

由表1可知，在20 ℃、30 ℃、40 ℃下幾乎沒有水脫出，在50 ℃、60 ℃、70 ℃溫度下開始有水出現；隨著溫度升高脫水量也增加，70 ℃時效果最好。由此可知，高溫利于原油的脫水，低溫不利于原油的脫水[3]。最佳溫度需要結合流程的實際情況和原油物性而定。

3.2 反應時間影響實驗

取油樣均分成3等份，放入加入等量石油醚的離心管中，再加入等濃度破乳劑，蓋上離心管帽，上下顛倒，確保油樣與藥劑充分混合后，放入離心機，加熱溫度均設置為70 ℃，離心時間分別為1 min、3 min、5 min，對比脫水的效果，如表2所示。

表2 不同反應時間下的脫水效果

由表2可知，隨著反應時間的增加，脫水效果也逐漸增強。即流程中的原油需要足夠長的反應時間才能在重力和藥劑等作用下充分地脫水。

3.3 攪拌程度影響實驗

取油樣均分成3等份，放入加入等量石油醚的離心管中，再加入等濃度破乳劑，蓋上離心管帽，進行不同程度的上下顛倒，放入離心機，加熱溫度均設置為70 ℃，離心時間為10 min,觀察樣品脫水情況，如表3所示。

表3 不同攪拌度下的脫水效果

由如表3可知，輕度搖晃脫水效果不明顯，適量搖晃后脫水效果較好，過度搖晃后，水和原油又形成了新的乳化液，水未能脫出。即控制好原油流態對于原油脫水至關重要，激烈的油流攪拌易形成新的乳化液，不利于原油脫水。

3.4 藥劑濃度影響實驗

取油樣均分成3等份，放入加入等量石油醚的離心管中，分別加入5 mg/L、20 mg/L、50 mg/L濃度的破乳劑。蓋上離心管帽，進行相同程度的上下顛倒后，放入離心機，加熱溫度均設置為70 ℃，離心時間為10 min,觀察樣品脫水情況，如表4所示。

表4 不同藥劑濃度下的脫水效果

由如表4可知，適量的破乳劑有利于乳化液的處理，但是過量的破乳劑從某種程度而言成為另一種乳化劑，形成新的乳化體系。

3.5 不同藥劑影響實驗

取油樣均分成2等份，放入加入等量石油醚的離心管中，再加入等濃度破乳劑，一份再加入清水劑，蓋上離心管帽，進行相同程度的上下顛倒后，放入離心機，加熱溫度均設置為70 ℃，離心時間為10 min,觀察樣品脫水情況如表5所示。

表5 不同藥劑濃度下的脫水效果

由如表5可知，只加入破乳劑的油樣脫水效果良好，油水分層明顯，脫水量多；同時加入破乳劑及清水劑的油樣脫水效果下降，油水分層不明顯，脫水量少。即不同類型的藥劑對破乳劑的脫水效果會造成負面影響。

4 結論

根據實驗結果，破乳劑在原油脫水過程中其作用發揮受多種因素影響，要讓藥劑充分發揮作用，在現場的流程管理中，應做到以下5個方面：

(1)原油有合適的溫度，即確保原油加熱器加熱效果良好，溫度設定合理，定期對加熱器進行清洗，避免加熱器結垢造成加熱效果下降；

(2)確保藥劑有充分的作用時間，即藥劑注入點盡量選在流程上游，流程控制平緩；

(3)流程控制平穩，避免液位壓力波動起伏太大，流程中可設置段塞流捕集器減小段塞流對流程的沖擊；

(4)藥劑注入量做好日常標定，確保注入量滿足實驗推薦值，流程產液量發生變化時及時根據推薦濃度調整下藥量；

(5)因原油處理過程中不只加入破乳劑一種類型的藥劑，在加入藥劑前需對不同藥劑的相互影響做好實驗配伍性研究，實際加入過程中對相互有影響的藥劑在注入點的選擇上做好分離，避免藥劑相互作用影響藥劑作用的發揮。