南海某油田破乳劑和清水劑配伍應用研究

鐵磊磊，董輝，冀文雄，常振，閆冬

（中海油田服務股份有限公司，天津 300459）

隨著海上油田持續(xù)開發(fā)生產(chǎn)，南海大部分油田已經(jīng)進入中后期，儲層含水率不斷升高，綜合產(chǎn)出液含水率高達98%以上，每個平臺日產(chǎn)液量超過了45 000 m3，日產(chǎn)水量在44 000 m3左右，由于受到海上處理空間的限制，油水處理工藝流程短，處理設備容量有限，目前現(xiàn)場油水處理工藝設備在現(xiàn)有破乳劑和清水劑體系技術條件下，已經(jīng)超過了處理上限，開發(fā)具有新型結構的破乳劑已經(jīng)迫在眉睫[1]，具有獨特的物理和化學性質(zhì)，如高流變性、低黏度、良好的溶解性及大量可修飾的末端官能團[2]能分散至油水界面使油水迅速分離，且與現(xiàn)用DTC 類清水劑協(xié)同性好，能夠協(xié)助清水劑快速除油，室內(nèi)對6 種不同類型的破乳劑脫水能力和4 種不同類型的清水劑凈水能力進行了評價研究。

瓶試法評定破乳劑對地層采出的原油乳狀液脫水效果是油田最常用的破乳劑室內(nèi)評選方法[3]，但對于高含水率原油乳狀液乳化形式比較復雜，如含水率大于95%的產(chǎn)出液進入生產(chǎn)分離器后，游離水能和乳狀液快速分離，這部分乳狀液含水率在50%左右，這就要求在生產(chǎn)分離器上游加入破乳劑后，破乳劑要能快速進入油水界面，使生產(chǎn)分離器上層穩(wěn)定的乳狀液在5 min 內(nèi)脫水，減少油相在生產(chǎn)分離器的停留時間，盡量增加水在生產(chǎn)分離器中的停留時間，減輕下一步水處理壓力。

一般選取的原油乳狀液與實際的原油乳狀液狀態(tài)存在差異，采用瓶試法開展的破乳劑評選脫水速率慢、界面不齊、破乳劑性能區(qū)分度不好等問題，嚴重影響破乳劑評價結果的準確性[4]，因此瓶試過程要模擬現(xiàn)場工況條件，反復進行破乳劑的評選。

1 實驗試劑及儀器

1.1 實驗試劑

正己烷，AR，遼寧裕豐化工有限公司；航空煤油，工業(yè)純，齊魯化工；鹽酸（36%），濃硫酸，分析純，天津風船試劑廠。

1.2 實驗儀器

CVH 便攜式紅外測油儀，美國wilks；離心機，湖南凱達科學儀器有限公司；水浴鍋，上海赫田科學儀器有限公司；100 mL 玻璃試管，北京玻璃儀器有限公司；微升取樣器5～50 μL，北京大龍。

2 室內(nèi)評價分析研究

取現(xiàn)場未加破乳劑、清水劑的綜合產(chǎn)出液，用分液桶將油水分離，制備油水樣備用。依據(jù)SY/T 5281—2000原油破乳劑使用性能檢測方法（瓶試法），根據(jù)油田原油物性推薦的5 種破乳劑對綜合管匯來液原油進行脫水實驗。向帶有刻度的100 mL 玻璃管中加入制備的油樣40 mL 和水樣40 mL，破乳劑加注濃度基于油量，按照現(xiàn)場生產(chǎn)分離器溫度為80.5 ℃設定水浴鍋溫度，對油水樣進行預熱10 min。旋緊瓶蓋后，將玻璃瓶顛倒2～5次，緩慢松動瓶蓋放氣后，重新旋緊瓶蓋；水平振蕩200 次/分鐘，振幅大于20 cm；充分混合后，將玻璃瓶放置在烘箱中進行保溫，根據(jù)來液在生產(chǎn)分離器停留時間（經(jīng)計算為10 min）分別讀取2 min、5 min、7 min、10 min 的脫出水體積并對脫出水色及掛壁情況進行觀察記錄，見表1。

表1 破乳劑脫水實驗

采用400 mL 帶刻度的玻璃瓶分別直接取綜合產(chǎn)出液400 mL，分別向其中加入8 mg/L 清水劑（基于水），同一條件下，進行人工振蕩100 次/分鐘，振幅20 cm，觀察1 min 內(nèi)脫水速度和脫出水色，脫水速度按1/2/3/4 四個等級劃分，脫出水色按A/B/C/D 四個等級劃分，分層后水相中含油見表2。

表2 清水劑實驗

從上述瓶試的效果來看，破乳劑4185 和4008 的脫水效果優(yōu)于現(xiàn)場在用的破乳劑B137C，清水劑A02除油效果優(yōu)于現(xiàn)場在用清水劑HY-211g，破乳劑4185和清水劑A02 的配伍性及協(xié)同性優(yōu)于現(xiàn)場在用破乳劑B137C 和清水劑HY-211g。破乳劑4185 脫水速度快，在5 min時，脫水率達到了75%，油水界面清晰，水色透亮。

破乳劑4185 以雙酚A 為油頭的聚醚型破乳劑，雙酚A 在原油中具有較強的擴散能力，PO 親油基團和EO 親水基團嵌段聚合大分子在水界面形成多點吸附，導致破乳劑分子快速進入油水界面，油水界面占有表面積較大[5-6]，置換油水界面小的乳化劑分子，進而提高破乳效果，使得油水界面清晰[7-8]。

清水劑A02 為多官能團二硫代氨基甲酸鹽（DTC）類清水劑，通過二硫代氨基甲酸根與水中亞鐵離子配位形成絡合物網(wǎng)狀絮體卷掃水中油滴[9-10]，能迅速去除水中油滴，結合現(xiàn)場旋流器作用，能使外排水OIW 值降至20 mg/L 以內(nèi)。

破乳劑與清水劑協(xié)同性實驗見表3，基于油加入破乳劑和基于水加入清水劑，通過觀察脫水量和脫出水的狀態(tài)，判斷破乳劑和清水劑之間的相互作用效果。

表3 破乳劑和清水劑協(xié)同性實驗

通過實驗結果可知，DTC 類的清水劑與破乳劑有一定協(xié)同作用，DTC 類的清水劑分子結構無乳化作用，除油機理是通過絮體卷掃油滴，與非離子聚醚破乳劑協(xié)同性良好。

根據(jù)現(xiàn)場工藝條件，通過考察破乳劑濃度梯度對脫水率的影響以及破乳劑4185 和破乳劑4185 與清水劑A02 協(xié)同的快速深度脫水能力[11]，采用離心法脫水后的上層原油含水和乳化液含量檢測[12-13]，最終找出最佳加藥濃度（圖1）。

從圖1 可以看出破乳劑4185 濃度在50 mg/L時，脫水率達到86%，破乳劑4185 濃度50 mg/L 和清水劑A02 濃度為8.5 mg/L時，脫水率達到了90%，可以確定清水劑A02 對破乳劑4185 有一定的協(xié)同脫水作用。

圖1 原油脫水率

為進一步確定考察不同濃度的清水劑A02 和破乳劑4185 相互影響，通過對綜合含水率為98%的產(chǎn)出液做除油效果實驗，最終找出最佳的加藥濃度（圖2）。

由圖2 可知，清水劑A02 加藥濃度為9 mg/L，除油后水相中含油為28 mg/L，當破乳劑4185 加藥濃度為60 mg/L，清水劑加藥濃度為9 mg/L時，除油后的水相中含油為26 mg/L，可以說明破乳劑4185 對清水劑A02 有一定協(xié)同除油作用。

圖2 清水劑除油效果

3 現(xiàn)場應用

2021 年5 月10 日至13 日錄取現(xiàn)場破乳劑B137C 和現(xiàn)場清水劑HY-211g，5 月14 日切換實驗破乳劑4185，5 月17 日切換實驗清水劑A02，破乳劑注入濃度45～85 mg/L，清水劑注入濃度8～12 mg/L 試驗14 d，每天取四組樣進行分析。破乳劑4185 和清水劑A02 優(yōu)于現(xiàn)場在用破乳劑B137C 和清水劑HY-211g，外輸原油含水率從36%降至17%，外排水OIW 值從43 mg/L 降至15 mg/L。

2021 年5 月10 日至13日，破乳劑B137C 注入濃度為50 mg/L，現(xiàn)場清水劑HY-211g 注入濃度為8.5 mg/L，外輸水OIW 值在43～31 mg/L，外輸原油含水率36%～31%，5月14 日至17 日破乳劑4185 注入濃度為50 mg/L清水劑A02 注入濃度為8.5 mg/L，外排水OIW 值在28～25 mg/L，外輸原油含水率28%～21%，5 月14 日至23 日破乳劑4185 注入濃度為50 mg/L 清水劑A02注入濃度為8.5 mg/L，外排水OIW 值在17～15 mg/L，外輸原油含水率22%～17%。

4 結論

通過室內(nèi)和現(xiàn)場破乳劑和清水劑性能評價研究，雙酚A 類非離子破乳劑脫水速度快、脫出水清晰，與DTC 類清水劑A02 配合能使高含水油田外排水OIW值控制在20 mg/L。