三塘湖油田原油破乳剂复配研究

高利民，张振宇，李玉松，朱亮 （中石油吐哈油田分公司工程技术研究院，新疆 鄯善838202）

三塘湖油田有牛圈湖、牛圈湖－回掺、牛东、牛东－牛圈湖、牛东－牛圈湖－回掺混合5种来液，工况较为复杂，且各区块的原油天然乳化剂含量不同，造成乳状液的性质差异较大，现场所用破乳剂适应性不足，导致原油破乳难度大，施工现场容易出现原油脱水效果波动的问题。

原油外输前必须对乳状液进行油水分离，由于破乳剂具有较强的针对性，应根据原油乳状液的性质选择高效的破乳剂。破乳剂必须具备下列条件，即较强的表面活性、良好的润湿性能、足够的絮凝能力和较好的聚结效果，但是单一类型的破乳剂不易同时满足上述要求［1，2］。为此，采用破乳剂复配技术，即利用破乳剂之间的协同效应，将2种或2种以上破乳剂进行复配来满足破乳要求，是开发高效破乳剂的方法之一。下面，笔者对三塘湖油田原油破乳剂的复配问题进行了研究。

1 试验部分

1.1 试验药剂

所用7种破乳剂均为某公司生产的工业品：P1为脂肪胺类破乳剂；P2为酚胺类破乳剂；P3为丙二醇为起始剂三嵌段共聚物；P4为酚胺类非离子破乳剂；P5为线型聚氨基酸酯破乳剂；P6为聚氧丙烯聚氧乙烯烷基酚醛聚醚型破乳剂；P7为烷基酚类破乳剂。其中，P2呈油溶性，其他药剂呈水溶性。

1.2 原油物性

1.3 试验方法

试验依据《SY／T 5281－2000》标准，所有破乳剂均采用常用的“小瓶试验法” （或“瓶试法”）进行破乳，即在100ml的具塞量筒中加入50ml含水原油，恒温30min，用医用注射器加入破乳剂，手摇振动200次后静置于恒温水浴中，在5、15、30、60min时观察油水界面并记录脱水量。采用蒸馏法测定原油含水量，再由脱水量和原油含水量计算破乳剂的脱水率。

表1 三塘湖油田原油物性表

2 结果与分析

2.1 破乳单剂脱水效果评价

针对原油含蜡量较高的实际情况，用7种破乳单剂对各工况新鲜含水原油进行脱水试验（破乳温度选用50℃，破乳剂加量100mg／L）。试验结果分别如表2、表3、表4、表5和表6所示。

表2 牛圈湖新鲜含水原油破乳试验结果

表3 牛圈湖和回掺混合新鲜含水原油破乳试验结果

表4 牛东新鲜含水原油破乳试验结果

表5 牛东和牛圈湖混合新鲜含水原油破乳试验结果

从表2～表6可以看出，P1、P2、P5与P7型破乳剂的试验效果较差；P3、P4型破乳剂对各工况原油脱出水量一般，但脱出水均较清，这是因为P4为酚胺型非离子表面活性剂，具有较多支链且有较强的表面活性［4］；P6型破乳剂对各工况原油脱出水水色较差，但脱出水量大。这是因为P6为聚氧丙烯聚氧乙烯烷基酚醛聚醚型破乳剂，该型破乳剂具有很大的极性基团和非极性基团，破乳剂分子中的芳香环为平面结构使分子平铺在界面上，分子排布不紧密，分子间作用不强，能有效减弱油水界面膜的强度，因而脱出水量大［4］。这表明破乳单剂对三塘湖原油不适应，需要进行破乳单剂复配来改善破乳性能。根据上述情况分析，选用P4与P6型破乳剂进行复配试验。

2.2 复配破乳剂脱水效果评价

在50℃条件下，选用P4与P6不同比例复配并与牛东、牛圈湖及回掺新鲜混合原油进行脱水试验，试验结果分别如表7和表8所示。在50℃、复配破乳剂加量150mg／L条件下选用放置30d的牛东、牛圈湖及回掺新鲜混合原油进行脱水试验，试验结果如表9所示。

从表7可以看出，随着P6型破乳剂加量增加，复配破乳剂破乳能力明显改善，但脱出污水水质逐渐变差。复配破乳剂脱水率为87.80%～92.68%、净化油含水率为4.84%～7.81%，不能满足三塘湖现场三相分水后原油含水小于或等于2.00%的要求。

从表8可以看出，随着P6型破乳剂加量增加，复配破乳剂破乳能力明显增强。P4型破乳剂与P6复配比例为3∶7时，脱水率最高达98.54%、净化油含水率最低达1.01%，但出现脱出污水微黄问题。P4型破乳剂与P6复配比例为5∶5时，复配破乳剂破乳能力较强，且脱出污水水质清、界面整齐。脱水率为97.56%，净化油含水率为1.67%，表明该型复配破乳剂可以满足三塘湖现场三相分水后一段沉降的工艺需求，因而选用比例为5∶5的P4型破乳单剂与P6作为复配破乳剂。

表6 牛东、牛圈湖及回掺混合新鲜含水原油破乳试验结果

从表9可以看出，混合原油老化30d的含水原油的脱水率及净化油含水率较相同试验条件下的新鲜原油都有所降低，这是由于含水原油在放置中发生老化，原油乳状液中不稳定的小水滴已聚并成较大的水滴，界面膜变厚，其稳定性提高，导致脱水速度减慢。上述分析表明，复配破乳剂对原油乳状液老化具有敏感性。

表7 新鲜混合含水原油破乳试验结果（复配破乳剂加量100mg／L）

表8 新鲜混合含水原油破乳试验结果（复配破乳剂加量150mg／L）

表9 混合原油老化30d的含水原油破乳试验结果

2.3 温度对复配破乳剂脱水效果的影响

选用牛东、牛圈湖及回掺新鲜混合原油，在复配破乳剂用量150mg／L条件下，研究温度对复配破乳剂脱水效果的影响，试验结果如图1所示。从图1可以看出，50℃时，原油脱水率为97.56%，净化油含水率达2.00%以下，可满足三塘湖油田现场三相分水后一段沉降的工艺要求。虽然复配型破乳剂脱水效果随温度上升而提高，但从能耗角度考虑，再升高温度对原油脱水处理意义不大。因此，现场作业时一般选用50℃作为施工温度。

图1 温度－脱水效果关系图

图2 浓度－脱水效果关系图

2.4 加量对复配破乳剂脱水效果影响

选用牛东、牛圈湖及回掺新鲜混合原油，在50℃条件下，研究不同加量对复配破乳剂脱水效果的影响，试验结果如图2所示。从图2可以看出，随着复配破乳剂加量增加，脱水率先增加而后减小，150mg／L时脱水率最大（97.56%），净化油含水率到可达2.00%以下，可满足三塘湖现场三相分水后一段沉降的工艺。这是因为复配破乳剂分子顶替界面上的天然乳化剂分子并吸附在界面上，吸附量达到一定程度后，破乳剂与天然乳化剂在界面上达到相互作用平衡，界面膜强度最低，水滴最易聚结；此后破乳剂分子继续吸附到油水界面上，形成的新界面膜不利于水滴聚并，从而导致脱水率降低［5］。

3 现场应用情况

2012年8月，将加量为150mg／L复配破乳剂开始应用于三塘湖油田作业现场，观察发现所脱污水的颜色较清，明显缓解了原油脱水效果产生波动的问题。2012年10月，三塘湖油田外输原油含水平均为0.37%，达到小于或等于0.5%的外输标准，能够较好地满足三塘湖油田的生产需求（见图3）。

4 结论与建议

4.1 结论

1）破乳剂单剂不能适应三塘湖油田原油的复杂工况，而复配破乳剂对三塘湖油田原油乳状液老化具有敏感性，是改善原油脱水效果的有效途径。

2）复配破乳剂中P4与P6型破乳单剂复配比例为5∶5；在温度为50℃、加量为150mg／L的条件下，使用复配破乳剂对三塘湖油田原油进行脱水后，外输原油含水平均为0.37%，可以满足现场施工要求。

4.2 建议

1）随着油田开发进入中后期，油井增产作业增加，各种化学药剂的加入严重影响破乳剂的使用效果。因此，需深入开展原油油物性及化学剂对破乳影响的研究，探索原油乳化和破乳机理特点，继续研制复配出适合的破乳剂产品，以应对油田来液中化学药剂成分复杂导致的处理难题。

2）对油田的老化油实行单独处理，同时切断处理站内老化油恶性循环的源头，减少老化油对正常原油的污染。

3）热化学沉降脱水工艺高效运行时，除原油破乳剂需具备可靠质量外，保证联合站集输系统的硬件条件与集输工艺水平也是至关重要的。

图3 联合站原油脱水效果图

［1］王芳辉，朱红，王滨 .组合设计优化法筛选原油破乳剂 ［J］.北京交通大学学报，2005，29（6）：121～124.

［2］刘生福，刘浩，蔡彩霞，等 .中原油田原油复配破乳剂的研制 ［J］.化工时刊，2002，15（2）：38～39.

［3］方卫荣，熊开俊，张琳，等 .三塘湖油田原油快速脱水技术研究与应用 ［J］.石油天然气学报（江汉石油学院学报），2011，33（6）：88～91.

［4］檀国荣，邹立壮，王金本 .破乳剂结构对原油破乳效果影响的研究 ［J］.钻采工艺，2006，29（1）：75～77.

［5］孙春柳，曲延明，刘卫东，等 .不同结构破乳剂对原油乳状液的适应性研究 ［J］.石油与天然气化工，2009，38（6）：516～518.