鐵磊磊，董輝，冀文雄，常振，閆冬

（中海油田服務(wù)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(jìn)入中后期，儲(chǔ)層含水率不斷升高，綜合產(chǎn)出液含水率高達(dá)98%以上，每個(gè)平臺(tái)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(shè)備容量有限，目前現(xiàn)場(chǎng)油水處理工藝設(shè)備在現(xiàn)有破乳劑和清水劑體系技術(shù)條件下，已經(jīng)超過了處理上限，開發(fā)具有新型結(jié)構(gòu)的破乳劑已經(jīng)迫在眉睫[1]，具有獨(dú)特的物理和化學(xué)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(tuán)[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(duì)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(jìn)行了評(píng)價(jià)研究。

瓶試法評(píng)定破乳劑對(duì)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(píng)選方法[3]，但對(duì)于高含水率原油乳狀液乳化形式比較復(fù)雜，如含水率大于95%的產(chǎn)出液進(jìn)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(jìn)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(shí)間，盡量增加水在生產(chǎn)分離器中的停留時(shí)間，減輕下一步水處理壓力。

一般選取的原油乳狀液與實(shí)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(píng)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(yán)重影響破乳劑評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性[4]，因此瓶試過程要模擬現(xiàn)場(chǎng)工況條件，反復(fù)進(jìn)行破乳劑的評(píng)選。

1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器

1.1 實(shí)驗(yàn)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(fēng)船試劑廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

CVH 便攜式紅外測(cè)油儀，美國wilks；離心機(jī)，湖南凱達(dá)科學(xué)儀器有限公司；水浴鍋，上海赫田科學(xué)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(píng)價(jià)分析研究

取現(xiàn)場(chǎng)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(cè)方法（瓶試法），根據(jù)油田原油物性推薦的5 種破乳劑對(duì)綜合管匯來液原油進(jìn)行脫水實(shí)驗(yàn)。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(chǎng)生產(chǎn)分離器溫度為80.5 ℃設(shè)定水浴鍋溫度，對(duì)油水樣進(jìn)行預(yù)熱10 min。旋緊瓶蓋后，將玻璃瓶顛倒2～5次，緩慢松動(dòng)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(jìn)行保溫，根據(jù)來液在生產(chǎn)分離器停留時(shí)間（經(jīng)計(jì)算為10 min）分別讀取2 min、5 min、7 min、10 min 的脫出水體積并對(duì)脫出水色及掛壁情況進(jìn)行觀察記錄，見表1。

表1 破乳劑脫水實(shí)驗(yàn)

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(jìn)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(gè)等級(jí)劃分，脫出水色按A/B/C/D 四個(gè)等級(jí)劃分，分層后水相中含油見表2。

表2 清水劑實(shí)驗(yàn)

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(chǎng)在用的破乳劑B137C，清水劑A02除油效果優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(shí)，脫水率達(dá)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(qiáng)的擴(kuò)散能力，PO 親油基團(tuán)和EO 親水基團(tuán)嵌段聚合大分子在水界面形成多點(diǎn)吸附，導(dǎo)致破乳劑分子快速進(jìn)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(jìn)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(tuán)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(luò)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(jié)合現(xiàn)場(chǎng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)

通過實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jié)構(gòu)無乳化作用，除油機(jī)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(chǎng)工藝條件，通過考察破乳劑濃度梯度對(duì)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(cè)[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(shí)，脫水率達(dá)到86%，破乳劑4185 濃度50 mg/L 和清水劑A02 濃度為8.5 mg/L時(shí)，脫水率達(dá)到了90%，可以確定清水劑A02 對(duì)破乳劑4185 有一定的協(xié)同脫水作用。

圖1 原油脫水率

為進(jìn)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(duì)綜合含水率為98%的產(chǎn)出液做除油效果實(shí)驗(yàn)，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(dāng)破乳劑4185 加藥濃度為60 mg/L，清水劑加藥濃度為9 mg/L時(shí)，除油后的水相中含油為26 mg/L，可以說明破乳劑4185 對(duì)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(chǎng)應(yīng)用

2021 年5 月10 日至13 日錄取現(xiàn)場(chǎng)破乳劑B137C 和現(xiàn)場(chǎng)清水劑HY-211g，5 月14 日切換實(shí)驗(yàn)破乳劑4185，5 月17 日切換實(shí)驗(yàn)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(yàn)14 d，每天取四組樣進(jìn)行分析。破乳劑4185 和清水劑A02 優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(jié)論

通過室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)破乳劑和清水劑性能評(píng)價(jià)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。