李鑫源，劉擁政，席作家，齊羽佳，馮建錄，王 濤，劉 洋，李春雨，單鵬程

(1.廊坊開發(fā)區(qū)中油科新化工有限責(zé)任公司，河北 廊坊 065001；2.中國石油管道局工程有限公司管道投產(chǎn)運行分公司，河北 廊坊 065001)

天然石油(從地下開采出來未加工時稱原油)是一種可燃粘稠液體，多為黑褐色或者暗綠色[1]。原油乳液在油品的生產(chǎn)和煉制中經(jīng)常出現(xiàn)。世界上主要的粗品油都以一種乳液的形態(tài)產(chǎn)出。一種乳液由至少兩種不相混溶的液體組成。其中之一是以一種極細的分散體如大約1mm直徑的液滴懸浮于另一液體上。

乳狀液形成原因[2]：(1)在二次采油中加入大量油田化學(xué)助劑；(2)地層中含有一些脂肪酸鹽等表面活性物質(zhì)；(3)原油自身含有的一些表面活性物質(zhì)，這些液體的其中之一通常為水，而另一個經(jīng)常是油。油有可能極細地分散于水中。在這種情況下，乳液是一種水包油型。水被稱作連續(xù)相，而油被稱作分散相。相反地，如果油為連續(xù)相而水是分散相，乳液就稱作油包水型。大多數(shù)的原油乳液屬于這種類型。

若原油中含有較高的水含量，會有以下負面影響[3-5]：(1)乳狀液的粘度大大增加，則需要加大運輸推動力以及提高輸運溫度，需要的運輸能耗成本增加；(2)會引起管道腐蝕，并且在石油管壁上結(jié)垢，嚴重時石油管道堵塞管道。增加維修成本；(3)當(dāng)高含水石油進入煉油廠時會造成催化劑中毒，破壞環(huán)境，危害員工身體，造成經(jīng)濟損失。所以，在石油出口、進入煉油廠時，都對原油中的含水量有一定的要求，一般不得大于0.5%。

1 破乳方法

在原油運輸前，要對原油進行破乳處理。我們可以采取好多方法，比如高壓電場法離心法超濾法真空分離法 但最常用的是采用破乳劑來對石油進行破乳。

破乳劑是一種表面活性物質(zhì)，它能破壞乳狀液的結(jié)構(gòu)，使乳狀液中的所有相分離。原油破乳是指通過破乳劑的化學(xué)作用，使乳化油水混合物中的油水分離，達到原油脫水的目的，保證原油出口含水率標準。

2 破乳劑的作用機理

破乳劑的機理是相轉(zhuǎn)移反向變形。破乳劑的加入導(dǎo)致相轉(zhuǎn)變，即與乳化劑相反的乳狀液類型的表面活性劑(反破乳劑)。這種破乳劑與疏水乳化劑反應(yīng)形成絡(luò)合物，使乳化劑失去乳化性能。碰撞擊破界面膜機理，在加熱或攪拌條件下，破乳劑有許多機會與乳狀液的界面膜發(fā)生碰撞或吸附在界面膜上，或去除一些表面活性劑，從而破壞界面膜，大大降低其穩(wěn)定性，發(fā)生絮凝、聚結(jié)而破乳。

3 破乳作用機理的研究

乳濁液是熱力學(xué)中的一種不穩(wěn)定體系，破乳是其必然結(jié)果。破乳過程一般分為三個步驟：(1)滴聚集與界面膜引流；(2)界面膜破裂；(3)乳滴聚并。在聚結(jié)過程中，聚結(jié)的液滴被合成一個大的液滴，導(dǎo)致液滴數(shù)量的減少，最終導(dǎo)致乳液的破壞，如圖1所示。乳化液滴破壞是邊界膜破裂(膜排水)的結(jié)果。膜排水和液滴聚結(jié)過程與乳液界面膜的流變特性有關(guān)。界面膜的粘度和彈性在很大程度上決定了界面膜的強度，從而決定了乳液的穩(wěn)定性。近年來，對破乳劑破乳機理的研究主要集中在液滴聚集過程的詳細研究和破乳劑對界面膜性能的影響等方面[6-10]。

(a)無破乳劑；(b)加入破乳劑后10min；(c)加入破乳劑1h

3.1 蘇丹124區(qū)塊油田概況

蘇丹1/2/4地區(qū)位于蘇丹首都喀土穆以南偏西700多公里處，總面積48913.76 km2，位于東非大裂谷北部蘇丹中南部Muglad盆地中部[11]，主要分為Heglig，Diffrea，Neem和 Canna 等5大油田區(qū)塊。其中CPF位于Heglig油田。

隨著石油行業(yè)的迅速速發(fā)展、原油開采量的增多和含水量的提高，給原油運輸帶來很多問題。本文針對蘇丹124區(qū)塊油田含水量增高的問題，完成了科新公司破乳劑的種類及用量的篩選，并進行了現(xiàn)場測試。

3.2 CPF 外輸原油物性及其要求

表1 CPF外輸原油物性及要求

4 實驗方法

為了篩選蘇丹油田的正常運轉(zhuǎn)，根據(jù)現(xiàn)場取回的原油樣品，于實驗室內(nèi)對藥劑進行篩選是必要的[12-15]。篩選破乳劑的基本原則[16-18]：(1)藥量用量低；(2)脫水速度快；(3)脫水的含油率低(4)脫水效果良好。

針對蘇丹不同的油田，考察加劑量的變化對破乳效果的影響，通過實驗篩選出KS-50-41破乳劑。篩選過程為：加藥劑-維持-劑量降低-維持。由此來考查新型破乳劑是否合適。

無論試驗還是平常的生產(chǎn)，油系統(tǒng)各個處理器出口的油中含水都是非常重要的指標，對于石油生產(chǎn)具有指導(dǎo)作用[14-15]。根據(jù)試驗安排，試驗開始后密切監(jiān)測了各級處理器的油中含水情況，結(jié)果顯示，正如室內(nèi)評選所表現(xiàn)的一樣，無論是用KS-50-41 替換 PT-6752，還是 KS-50-41 的藥劑優(yōu)化，流程都表現(xiàn)的非常平穩(wěn)，外輸原油含水逐漸降低,表明新型破乳劑KS-50-41的對于各油田的良好適應(yīng)性。具體數(shù)據(jù)見表中油中含水?dāng)?shù)據(jù)。

目前Heglig日輸量為22萬桶左右，試驗前使用破乳劑PT-6752，注入濃度為15ppm，注入量為465L/D，注劑點為11個，含水率在6%到14%之間。計劃注入濃度為12ppm，計劃用量為395L/D，注劑點為11個，破乳劑型號為KS-50-41，注入后含水降至2.0%左右。而后減少加劑濃度至10ppm，計劃用量為330L/D，注劑點為11個，破乳劑型號為KS-50-41，調(diào)整后含水穩(wěn)定在1.8%左右。認為可以繼續(xù)減少加劑濃度至8ppm，計劃用量為260L/D，注劑點為11個，破乳劑型號為KS-50-41，目前含水穩(wěn)定在1.5%左右。

表2 Heglig油田

目前Neem日輸量為4.0萬桶左右，試驗前使用破乳劑PT-6752，注入濃度為30ppm，注入量為181L/D，注入點為7個，含水率為0.2%左右。使用破乳劑KS-50-41，改變加劑濃度為40ppm，計劃用量為240L/D，注入點為7個，注入后含水穩(wěn)定在0.1%左右。而后繼續(xù)減少加劑濃度至30ppm，計劃用量為180L/D，注入點為7個，注入后含水穩(wěn)定在0.1%左右。

表3 NEEM油田

目前Diffra日數(shù)量為1.9萬桶左右，試驗前所用破乳劑為PT-6752，注入濃度為35ppm，注入量為185L/D，注入點為4個，含水為2%左右。使用破乳劑KS-50-41，改變加劑濃度為40ppm，計劃改進用量為185L/D，注入點為4個，注入后含水穩(wěn)定在1.5%左右。繼續(xù)減少加劑量到30ppm，減少后計劃加劑量為145L/D，注入點為4個，注入后含水穩(wěn)定在1.5%左右。

表4 DIFFRA油田

5 結(jié)論

(1)實驗室內(nèi)成功的優(yōu)選了合適的藥劑。KS-50-41效果優(yōu)于之前使用的PT-6752。

(2)通過調(diào)整藥劑注入濃度，達到了減少含水量、節(jié)約成本的目的，取得了良好的經(jīng)濟效益。