一种高效反相破乳剂在渤海某油田的应用探究

李冬宁，杜冠乐，李嘉俊，李志平

(中海油(天津)油田化工有限公司，天津 300452)

随着海洋油田开发的进行，产出液含水率逐步升高，O/W 型乳状液的比例逐步增大，乳化性更强，致使后期处理难度不断攀升，开发新型高效的反相破乳剂成为必需[1]。且随着环保力度的加大，对于排海和注水水质均提出了较高的要求。目前，单纯、常规的反相破乳剂已不能满足海上油田污水处理平台空间有限、处理设备少、停留时间短等问题处理的需要[2]。

本文针对渤海某油田产出液性质，评价出一种高效反相破乳剂，并成功在在渤海某FPSO开展了现场试验。现场结果表明：当反相破乳剂加注浓度为55 mg/L时，现场应用效果优于在用反相破乳剂，可成功在油田现场推广应用。

1 现场工艺特点及药剂作用机理

1.1 FPSO处理工艺

FPSO(浮式储油卸油装置)是海洋油田油气水处理中心，它具有原油处理、储存和外输等功能[3]。渤海某油田，上游平台油井产出液经简单处理后汇集至FPSO，并做进一步处理。渤海某FPSO处理工艺如图1。

图1 现场工艺流程图

现场生产中，油井产出液经海管汇集后进入FPSO一级分离器，在一级分离器内经初步油水分离后，上部油样进入二级分离器及电脱水器继续处理，合格原油进入下舱储存，一级分离器底部水样则进入生产水系统进一步处理，合格污水回注地层。

1.2 流程特点

目前，FPSO日处理量液量约50000 m3，处理油量约8000 m3，货油舱原油含水要求低于0.5%，生产水处理后含油值低于30 mg/L，对药剂的性能要求极高。FPSO各处理单元需要时刻面对上游平台采出液性质的影响，若处理效果不好，则影响正常原油外输及生产水回注。

现场平台工况：污水处理量大，设备空间狭小，污水停留时间短，处理难度大；上游来液油中含水值高，水中乳化值较高，且不易破乳；上游来液中气量不稳定，流程波动大，进一步增大处理难度。

1.3 反相破乳剂作用机理

海管来液含有较多水及乳化，多以水包油形式存在。水包油乳液状态稳定，自由运动的小油滴带相同电荷，无法聚集扩大。反相破乳剂分子中含有不同比例的R1～R5亲油基和亲水基-OH、-N+等，这些亲水、亲油基团可依附于乳化液的油水界面，降低界面膜强度，从而破坏界面膜[4]。加入反相破乳剂后，通过架桥作用、电中和及絮凝聚集，使污油水中小油滴聚集变大，并从乳化液中脱出，进而快速破乳。

本文采用聚丙烯酸酯乳液作为实验反相破乳剂。其相对分子质量小，作用于高含水的水包油乳液时，油水分离迅速、彻底。同时，与破乳剂协同作用好，不会影响在用破乳剂效果，油水分离后大部分药剂留存在水相中，对后续的原油处理影响较少。

2 现场试验

2.1 现场瓶试试验

试验开始前，取海管来液放入分水器中，静置分层撇去上层油样，然后在脱水扁瓶中加入待评价反相破乳剂，评价试验药剂在现场加注浓度时的应用效果，并测定作用后水中含油值。现场验证结果见表1。

表1 现场验证

由现场瓶试试验可知：对标现场在用药剂，试验反相破乳剂FP-01在加注55 mg/L条件下，现场应用效果优于现场在用药剂，可开展现场试验。

2.2 药剂配伍性试验

取试验药剂FP-01与现场在用其他药剂分别按照1∶10、10∶1、1∶1不同比例进行配伍性验证。两种药剂混合后，静置24 h观察混合液状态。试验结果表明：试验反相破乳剂与现场药剂混合后，无沉淀、分层及药剂析出现象，药剂配伍性良好。

同时，取试验反相破乳剂，按照现场加药条件分别加注反相破乳剂和破乳剂，验证两者的协同破乳作用。试验表明：反相破乳剂对破乳无影响，两者协同作用良好。

2.3 药剂现场试验

结合现场流程情况，开展为期一周的反相破乳剂FP-01现场试验。试验开始时，录取1天空白数据，然后，加注试验反相破乳剂FP-01，加注量60 mg/L，稳定观察24 h后，将药剂加注浓度降为55 mg/L(同现场在用药剂)，检测各监测点油水指标。试验过程各级分离器油中含水值见表2。

表2 油中含水值

由试验结果可知：在相同加注浓度条件下，加注试验反相破乳剂后，一级分离器、二级分离器油相含水及乳化值均稍有降低，可降低电脱水器处理压力；下舱含水值降低5.6%，表明试验反相破乳剂对于油系统无影响。

同时，加密监测现场油系统水相出口及水系统各级分离器出口水质，试验结果见图2、图3。

根据试验结果及图2、图3可知，在试验反相破乳剂FP-01加注浓度55 mg/L情况下，现场处理效果良好。根据检测结果，加注试验药剂FP-01以后，在相同加注浓度条件下，一级分离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%，加气浮选器出口水中含油均值降低25.1%。注水水质均值由14 mg/L降至11 mg/L，降低21.4%。表明加注试验反相破乳剂后，水质变好，满足现场流程需要。

图2 一级分离器水相出口及撇油器入口含油值

图3 水系统各级含油值

根据现场油系统及水系统处理试验结果：加注试验反相破乳剂FP-01后，现场油相含水值、水系统各级含油值均有一定程度的降低，试验反相破乳剂满足现场油水系统处理需要。

2.4 核桃壳处理情况

以现场1号核桃壳滤器为例，监测试验期间核桃壳滤器的现场应用情况，主要检测指标为：核桃壳滤器反洗前压差及流量、反洗前后水质变化。检测期间，维持现场在用清水剂加注量16 mg/L，助滤剂加注4 mg/L。试验结果见表3。

表3 现场1号核桃壳滤器检测数据

根据试验前后核桃壳滤器处理情况可知：试验药剂加注过程中，反洗前后压差、反洗前后水质变化均基本相当，反洗前流量稍有增加，表明试验反相破乳剂FP-01加注后，不会增加核桃壳滤器处理压力；且出口水中含油值更低，表明水质变好。

3 结论及建议

根据反相破乳剂FP-01现场试验结果，加注试验药剂后，油水系统均有一定程度的改善，注水水质更好，不会增加核桃壳处理压力，满足现场应用需要。

1)在与现场药剂加注量相同条件下，加注试验药剂FP-01后，油系统各级油水含水值均有一定程度降低，下舱含水值降低5.6%，表明试验药剂对油系统无影响；一级分离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%，加气浮选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%，现场水系统均有一定程度提升。表明在相同加注浓度条件下，试验反相破乳剂现场应用效果优于在用反相破乳剂，可正常替换。

2)试验反相破乳剂加注后，核桃壳滤器反洗前后压差、水质变化、流量均相当，表明试验反相破乳剂不会增加核桃壳滤器处理压力，对注水水质无影响。