付亞榮（華北油田第五采油廠）

冀中南部油田中間基原油低溫脫水技術

付亞榮（華北油田第五采油廠）

為降低進入中后期開發(fā)的冀中南部油田中間基原油脫水能耗，從原油的本構方程等基礎研究入手，提出以氫氧化鈉為催化劑，甲苯封口的由“酚醛、胺醛、酚胺樹酯”高活性“頭”為起始劑與環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷聚合，環(huán)氧氯丙烷封口的低溫破乳劑制備方法，創(chuàng)建了正交試驗復配現(xiàn)場破乳劑模式?，F(xiàn)場溫度在40～45℃、50～80 mg/L加量時，脫后原油含水小于0.2%，污水含油小于150 mg/L，實現(xiàn)了節(jié)能減排。為其他原油低溫脫水提供了可借鑒的技術思路。

中間基原油 低溫脫水 破乳劑 節(jié)能減排

1 背景

冀中南部投入開發(fā)的油田普遍進入高含水、高采出程度、高采油速度的“三高”階段，采出的原油含水量劇增。為了穩(wěn)定原油生產，相繼應用了表面活性劑驅、聚合物驅、三元復合驅等，以提高原油最終采收率。上述工藝導致采出液與常規(guī)采油措施相比性質變化很大，采出液乳化嚴重，乳化穩(wěn)定性增強，聯(lián)合站油水分離困難，加熱輸送和原油處理能耗急劇增加。隨著采出液量的不斷增大，電化學兩段式脫水工藝設備處于超負荷運行狀態(tài)，脫水質量明顯下降。為了保障原油脫水質量，必須給高含水原油加熱，這消耗了大量的熱能，增加了生產成本。

雖然大慶、遼河、長慶、中原等油田的技術人員對原油低溫破乳劑進行過深入的研究，也有成功的礦場應用范例[1-2]，但是各油田的原油物性相差很大，其他油田應用的低溫破乳劑對冀中南部原油不適用?，F(xiàn)有原油破乳劑的最佳破乳溫度一般在60～80℃，在低溫下破乳效果很差，無法滿足原油常溫輸送和低溫預處理工藝流程的需要。因此，適應高含水期原油輸送和處理工藝要求，降低原油生產過程中的熱能損耗和生產成本，開展冀中南部油田原油低溫破乳技術的研究工作是十分必要的。

2 基礎研究

___按照“完善基礎研究，區(qū)別不同原油，突破技術難關，節(jié)能減排實踐”的工作思路，從不同原油的基礎研究入手，找出低溫脫水破乳劑必須具備的特性，突破適合不同原油低溫破乳劑配方的難關，進行破乳劑脫水優(yōu)化試驗，然后進行現(xiàn)場工業(yè)化實踐，應用中不斷完善提高。

對原油的第一關鍵組分、第二關鍵組分的研究表明，冀中南部油田原油分別屬于石蠟基、中間基、環(huán)烷基原油，其本構方程存在很大的差異。進行低溫脫水，其破乳劑必須具備較強的表面活性、良好的潤濕能力、足夠的絮凝能力和很高的聚結能力，而且要脫水效率高，用量少，價格便宜，不影響原油質量，不引起管道和設備腐蝕結垢。石蠟基原油含膠質、瀝青質等親油活性物少，原油乳狀液的穩(wěn)定劑主要是微晶石蠟，界面穩(wěn)定膜的強度差，易于破乳，但是破乳后污水質量差，脫出的水易帶有微小油珠；環(huán)烷基原油瀝青、膠質含量高，形成的原油乳狀液較穩(wěn)定，破乳困難；中間基原油中所含的環(huán)烷酸，一般是以鈉鹽形式存在的親水性表面活性劑，易形成較穩(wěn)定的O/W型原油乳狀液。為了提高原油采收率，常采用表面活性劑驅、聚合物驅、三元復合驅等手段，采出液中含有一定量的泥砂，多為O/W/O或W/O/W型乳狀液。

3 中間基原油低溫脫水技術

采用“改頭、交聯(lián)、復配”思路，創(chuàng)建了冀中南部中間基原油低溫脫水破乳劑及其制備方法，實現(xiàn)了現(xiàn)場節(jié)能減排。

苯酚、四乙烯五胺、甲醛在同一體系中能形成具有“互補性”和“優(yōu)勢性”、以甲苯封口的由“酚醛、胺醛、酚胺樹酯”混合而成的高活性破乳劑“頭”；打破常規(guī)束縛制備的破乳劑干劑以氫氧化鈉為催化劑，讓中間體與環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷聚合，環(huán)氧氯丙烷封口，提高了聚醚的活性；創(chuàng)建了正交試驗復配現(xiàn)場破乳劑的生產模式。

中間基原油的黏溫數(shù)據具有雙重性，既有環(huán)烷基原油的黏度隨溫度下降而直線上升的特點，又有石蠟基原油黏溫曲線存在拐點的特點，屬于高乳化性原油，在常規(guī)脫水中對破乳劑要求很高，低溫脫水十分困難。

冀中南部車城油田屬中間基原油，脫水溫度為65～70℃，每年需要消耗大量自用燃油（不含水原油）用于升溫，能耗大。采用“改頭、交聯(lián)、復配”方式研制出了高效的、適合中間基原油的低溫脫水破乳劑，獲得中國發(fā)明專利：ZL 200710119726.7[3]。

破乳劑的組成特征是：各組分質量分數(shù)為：干劑45%～65%，甲醇5%～10%，其余為水。干劑的組分質量分數(shù)為：中間體PEA 21.5%～40%，氫氧化鈉1.5%～3.5%，環(huán)氧乙烷20%～40%，環(huán)氧丙烷15%～35%，環(huán)氧氯丙烷2%～8%。制備中間體PEA的原料和配比為：苯酚0.8～1.5 mol，四乙烯五胺2.5～3.5 mol，甲醛2.0～3.5 mol，甲苯0.02～0.05 mol。

3.1 中間體PEA的制備

首先在反應釜中加入0.8～1.5 mol的苯酚、2.5～3.5 mol的四乙烯五胺開動攪拌，加熱升溫至140℃，抽空、充氮，接著緩慢滴加2.0～3.5 mol甲醛，反應壓力0.3～0.45 MPa，反應溫度140℃±5℃；反應2 h后，溫度降至120℃，再緩慢滴加0.02～0.05 mol甲苯，反應壓力0.2～0.35 MPa，反應溫度120℃±5℃，平衡反應1 h，待反應釜內壓力回零后降溫，得到中間體PEA。

3.2 干劑的制備

首先在反應釜中加入21.5%～40%的中間體PEA、1.5%～3.5%的氫氧化鈉，開動攪拌，加熱升溫至135℃，抽空、充氮，接著緩慢滴加15%～35%的環(huán)氧丙烷，反應壓力0.2～0.25 MPa，反應溫度130℃±5℃；再緩慢滴加20%～40%環(huán)氧乙烷，反應壓力0.2～0.4 MPa，反應溫度135℃±5℃；最后緩慢滴加2%～8%的環(huán)氧氯丙烷，反應壓力0.1～0.2 MPa，反應溫度120℃±5℃；平衡反應1 h，待反應釜內壓力回零后，降溫出料得到干劑。

3.3 低溫破乳劑的制備

干劑為45%～65%，置于搪瓷混配釜中，開動攪拌，升溫至50℃±5℃，緩慢滴加質量分數(shù)為5%～10%的甲醇和水后，攪拌30～60 min，降溫出料得到低溫破乳劑。

根據制定的合成路線，在室內復配合成了36個低溫原油破乳劑樣品，用車城油田中間基原油按SY/T 5281對合成的樣品進行了脫水性能評價。對篩選出的10個有較高脫水率和較快脫水速率的單劑，進行單劑1∶1總加量200 mg/L的二元復配，試驗溫度45℃。得到2種復配破乳劑，脫水率比單劑提高幅度超過8.5個百分點。

選擇這2種復配破乳劑進行正交試驗，脫水率、水質為評價指標，溫度、破乳劑加量、復配比為3個因素，每個因素取5個水平（溫度：40～44℃，總加量分別為100、150、200、250、300 mg/L，復配質量比分別為3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3）。結果表明：3個因素中影響脫水率的極差是不相同的。溫度對脫水率極差影響小于2.5個百分點，復配比對脫水率極差影響最小，破乳劑的加量從100 mg/L增加到300 mg/L時，脫水率曲線在200 mg/L處存在拐點；復配比1∶2或2∶1時，復配雙劑的效果最好。因此，對中間基原油脫水應用復配比1∶2或2∶1雙劑復配的破乳劑，現(xiàn)場溫度40～44℃，實際加量為室內試驗的?2～■3，能滿足生產需要。

2007年5月復配破乳劑開始在冀中南部油田的聯(lián)合站應用，原油脫水溫度在40～45℃、低溫破乳劑的加量在50～80 mg/L時，脫后原油含水小于0.2%，污水含油小于150 mg/L，達到了原油外輸標準。脫后污水中含油量達標。

4 結論

1）中間基原油低溫脫水破乳劑采用的是“改頭、交聯(lián)、復配”技術思路。

2）中間基原油低溫脫水破乳劑具有破乳速度快、用量少、污水含油少的特點。

[1]范振中,劉慶旺，尉小明,等.LTB低溫高效稠油破乳劑的研制與評價[J].油氣田地面工程,2001,20(1):29-30.

[2]宋軍，汪麗.原油低溫破乳劑FP330評價[J].化學工程師，2007，136（1）：60-61.

[3]付亞榮，蔡遠紅，田煒,等.一種低溫破乳劑及其制備方法:中國，ZL 200710119726.7[P].2010-06-30.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.06.007

付亞榮，1987年畢業(yè)于重慶石油學校，高級工程師，主要從事油田開發(fā)方面的研究，E-mail：hbfyr@yahoo.com.cn，地址：河北省辛集市華北油田第五采油廠工程技術研究所，052360。

2011-04-11)