梁吉鋒

中國(guó)海洋石油國(guó)際有限公司北美公司 北京 100029

加拿大稠油資源豐富，SAGD（Steam-Assisted Gravity Drainage）是加拿大廣泛應(yīng)用的稠油開采技術(shù)[1]，屬于稠油熱采技術(shù)。采用2個(gè)水平井，其水平段一上一下，水平穿過油砂層，向其中上面的水平井注入高溫蒸汽，蒸汽在水平井段進(jìn)入地層，加熱地層，油砂層被加熱之處，稠油粘度大幅度下降，與熱水一起流動(dòng)到下面采油井的水平井筒內(nèi)，隨后被采油井采出。為了提高SAGD開采效果，有些油田在注入蒸汽中加入藥劑，產(chǎn)生乳化降粘的效果，藥劑的加入導(dǎo)致SAGD 技術(shù)的采出液乳化狀態(tài)復(fù)雜，普通破乳速度慢，油水分離效果不理想，加重了聯(lián)合站油水分離工作負(fù)擔(dān)，油水分離成為油砂 SAGD采出液處理的瓶頸環(huán)節(jié)[2]，為了提高油砂 SAGD 采出液的分離效率，一般的處理過程是先在SAGD 采出液中加入預(yù)處理劑，使 SAGD 采出液油水得到初步分離，預(yù)處理后的乳化液加入耐高溫破乳劑進(jìn)行破乳脫水，使外輸商品油含水低于指標(biāo)值。為了適應(yīng)加拿大長(zhǎng)湖油田SAGD采出液特點(diǎn)，提高分離效率和質(zhì)量，論文開展室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選出適用于原油與開采工藝特性的油砂SAGD采出液預(yù)脫水-破乳工藝的藥劑配方，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，取得良好效果。

1 加拿大長(zhǎng)湖油田采出液特性

1.1 長(zhǎng)湖油田 SAGD 采出液檢測(cè)分析

長(zhǎng)湖油田在阿爾伯塔省北部，位于麥克默里堡以南，于2008年開始生產(chǎn)，采用SAGD技術(shù)生產(chǎn)油砂里的稠油。取加拿大長(zhǎng)湖油田 SAGD 采出液綜合來液進(jìn)行分析，結(jié)果見表1和表2。

表1 長(zhǎng)湖油田 SAGD 采出液物理性質(zhì)

表2 SAGD 采出液油樣在不同溫度下的粘度

由表1數(shù)據(jù)可見，加拿大長(zhǎng)湖油田原油密度非常大，且瀝青質(zhì)含量為17.5wt%，瀝青質(zhì)是油水乳化的表面活性成分，且是乳化液穩(wěn)定的成分，這是加拿大長(zhǎng)湖油田產(chǎn)出液乳化后難以破乳的物質(zhì)基礎(chǔ)。

由表2數(shù)據(jù)可見，其50℃的粘度為5200mPs.s，溫度升高后按大約每升高10℃粘度降低一半的規(guī)律下降，其粘溫特性符合稠油的規(guī)律。

1.2 稀釋劑測(cè)試分析

取加拿大長(zhǎng)湖油田適用的稀釋劑進(jìn)行分析，結(jié)果見表3和表4。

表3 長(zhǎng)湖油田用稀釋劑物理性質(zhì)

表4 長(zhǎng)湖油田用稀釋劑組分

由表3和表4可見，稀釋劑為低密度、低粘度的油品，與原油可充分互溶，有效降低原油粘度，方便原油管道輸送。

2 實(shí)驗(yàn)條件

2.1 儀器藥品

藥品： 預(yù)脫水劑（多胺嵌段聚醚）： RD-1～RD-6；耐高溫破乳劑（多環(huán)酚胺樹脂、聚氧乙烯和聚氧丙烯聚合物）： DMO-1～DMO-5； 稀釋劑（現(xiàn)場(chǎng)用）： CFT， 密度為 670kg/m3。

儀器：ME104 型電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）；烘箱，中國(guó)；MCR301 型流變儀：安東帕，奧地利；WMD-330 型密度計(jì)：上海儀電物光，中國(guó)；ROTOFIX46H 離心機(jī)（帶配套離心管）：Andreas Hettich，德國(guó)；752N 型分光光度計(jì)：上海精科，中國(guó)。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

首先將采出液在 120℃烘箱預(yù)熱，混合均勻后檢測(cè)其含油率。

預(yù)脫水劑評(píng)價(jià)方法： 在 100mL 具塞刻度試瓶中倒入 100mL 加熱充分并混合均勻的原油乳狀液，加入設(shè)定濃度的預(yù)脫水劑后搖勻， 放入120℃烘箱靜置沉降，觀察沉降 5min、 15 min、30 min、 60min 時(shí)油水分離刻度（脫出水量）、脫出污水水色及油水界面狀況。

破乳劑評(píng)價(jià)方法： 在 100mL 具塞刻度試瓶中倒入 100mL 加熱充分并混合均勻的原油乳狀液，加入設(shè)定濃度的預(yù)脫水劑、破乳劑、稀釋劑后搖勻， 放入 120℃烘箱靜置沉降，觀察沉降 5min、15 min、 30 min、 60min 時(shí)油水分離刻度、脫出污水水色及油水界面狀況。 沉降60min 后，測(cè)脫出污水含油、取 20mL 中上層液體檢測(cè)其含水、中間層含量。

2.3 技術(shù)指標(biāo)表征

水色：目測(cè)，分為清、較清、較渾濁和渾濁四種情況；

油水界面：目測(cè)法觀察油水界面緊實(shí)度，分為緊實(shí)、較緊和松散三種情況；

原油含水、中間層：離心法測(cè)定原油中含水量和中間層含量；

脫出污水含油：分光光度法。

3 實(shí)驗(yàn)與討論

3.1 耐高溫破乳劑

耐高溫破乳劑DMO系列由一種以雙酚A、多乙烯多胺、甲醛合成的酚醛樹脂為起始劑，嵌段環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷的聚醚破乳劑，這種耐高溫破乳劑具有以下三個(gè)特點(diǎn)：

（1）多環(huán)酚胺樹脂中的多環(huán)為至少兩個(gè)環(huán)的萘酚，由于多環(huán)的共軛效應(yīng)，能夠吸收大量熱能，主鍵不易斷裂，提高了破乳劑的耐高溫能力；

（2）通過控制環(huán)氧乙烯與環(huán)氧丙烯比例調(diào)整破乳劑的親水親油平衡值，使破乳劑更易吸附在油水界面，取代原有的乳化劑，形成的吸附層松散，水珠易脫離原油，提高了破乳劑的破乳能力；

（3）由于酚胺樹脂本身的多分枝結(jié)構(gòu)，聚合而成的高分子破乳劑也具有多分枝結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可同時(shí)吸附在兩個(gè)或兩個(gè)以上的水珠界面，這些被破乳劑分子聯(lián)系起來的水珠有更多機(jī)會(huì)碰撞，聚并形成大水珠，與原油分離，提高了破乳劑的破乳效率。

對(duì)DMO系列耐高溫破乳劑進(jìn)行了室內(nèi)耐溫評(píng)價(jià)測(cè)試。對(duì)1%的DMO系列破乳劑水溶液進(jìn)行130℃高溫處理72小時(shí)。在80℃測(cè)定高溫處理前后的破乳劑水樣與加稀釋劑后的長(zhǎng)湖油田無水原油間的界面張力，測(cè)試結(jié)果見表4。

表4 DMO系列破乳劑與原油間的界面張力

3.2 藥劑的篩選與評(píng)價(jià)

比較 6 種預(yù)脫水劑 RD-1～RD-6 對(duì)長(zhǎng)湖油田SAGD 采出液油水分離效果，從脫出水量、脫出污水水色及油水界面狀況三個(gè)方面進(jìn)行分析，選出最佳預(yù)脫水劑 RD-2。 本次實(shí)驗(yàn)在 120℃下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表 5。

經(jīng)過預(yù)脫水處理后，大部分油珠凝聚形成大油滴并與水相分離，形成W/O型乳化油及O/W 型含油污水。為了使W/O型乳化油進(jìn)一步分離，需加入耐高溫破乳劑使之進(jìn)一步破乳脫水。

分析耐高溫破乳劑的破乳效果及對(duì)預(yù)脫水劑的協(xié)同作用，選出了最佳的耐高溫破乳劑DMO-5。本次實(shí)驗(yàn)在 120℃、采出液密度950 kg/m3（加稀釋劑）、預(yù)脫水劑 RD-2 加藥量 60mg/L、耐高溫破乳劑加藥量300mg/L條件下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表 6。

從表5、6中可以看出，預(yù)脫水劑RD-2與耐高溫破乳劑DMO-5對(duì)長(zhǎng)湖油田SAGD采出液有良好的油水分離及脫水效果，故選取此藥劑進(jìn)行不同密度下SAGD采出液處理實(shí)驗(yàn)。

表5 預(yù)脫水劑對(duì)采出液的油水分離效果

表6 耐高溫破乳劑對(duì)采出液脫水效果

表7 不同原油密度 SAGD 采出液處理實(shí)驗(yàn)

3.3 不同原油密度 SAGD 采出液處理

在實(shí)際生產(chǎn)中，會(huì)在 SAGD 采出液中加入一定量的稀釋劑來降低采出液原油的密度和粘度，以提高 SAGD 采出液處理操作的經(jīng)濟(jì)性。出于這個(gè)原因，進(jìn)行了不同密度采出液油水分離及破乳實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證不同處理密度下預(yù)脫水劑和耐高溫破乳劑的性能。

在長(zhǎng)湖油田SAGD采出液中摻入不同比例稀釋劑，制備出不同原油密度的SAGD采出液，使用預(yù)脫水劑 RD-2 與耐高溫破乳劑 DMO-5，對(duì)不同原油密度 SAGD 采出液進(jìn)行處理，得出不同密度下預(yù)脫水劑與耐高溫破乳劑的加藥量范圍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表 7。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

4.1 長(zhǎng)湖油田 SAGD 采出液處理工藝

長(zhǎng)湖油田產(chǎn)量約 70000 bbl/d，聯(lián)合站采用預(yù)脫水-破乳高溫密閉處理工藝，來液加入預(yù)脫水劑，經(jīng)初步處理后，分離出一部分水，繼續(xù)加入破乳劑和稀釋劑，實(shí)現(xiàn)快速破乳，為熱化學(xué)脫水、電脫水創(chuàng)造條件，實(shí)現(xiàn)輸出商品原油含水低于0.5%以下的要求，高性能的破乳劑是含水達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。

4.2 預(yù)脫水-破乳藥劑體系現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

長(zhǎng)湖油田2022年1月底開始進(jìn)行預(yù)脫水劑 RD-2、 耐高溫破乳劑 DMO-5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)。試驗(yàn)期間，預(yù)脫水劑加藥量 50～70mg/L、耐高溫破乳劑250～350mg/L，SAGD采出液原油密度930～970kg/m3。

以1 月 29 日～2 月 20 日交油含水?dāng)?shù)據(jù)為例，平均交油含水率為 0.21%，低于標(biāo)準(zhǔn)≤0.5%的要求，波動(dòng)范圍為 0.05%～0.5%，合格率為 100%。

4 結(jié)論

針對(duì)加拿大長(zhǎng)湖油田 SAGD 采出液，通過實(shí)驗(yàn)篩選出預(yù)脫水劑和耐高溫破乳劑，對(duì)優(yōu)選出的藥劑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，預(yù)脫水劑加藥量 50～70mg/L、耐高溫破乳劑加藥量250～350mg/L，油砂SAGD采出液密度930～970 kg/m3，平均交油含水率為 0.21%，低于標(biāo)準(zhǔn)≤0.5%的要求，取得良好脫水處理效果。