塔河油田三號聯合站稀油脫水技術實驗

金擁軍 鄭軍

1中國石化華東石油工程有限公司錄井分公司2成都理工大學

塔河油田三號聯合站稀油脫水技術實驗

金擁軍1鄭軍2

1中國石化華東石油工程有限公司錄井分公司2成都理工大學

通過能譜分析、電鏡掃描等分析塔河油田三號聯稀油脫水異常的中間層成分，結果顯示沉淀物具有薄膜和網狀結構，主要成分為膠質、瀝青質、蠟和黏土礦物。對現場使用效果較好的破乳劑和復配藥劑進行評價，得到適合聯合站稀油的復合藥劑：DSK—2(140mg/L)+十二烷基苯磺酸鈉（0.5%）+CaCl2（1%）。稠油加量為25%時脫水效果最好（稀油用于摻稀生產，所以需要將稀油密度控制在0.908g/cm3以下），25%稠油加量的混合油密度為0.903g/cm3、黏度1 200mPa·s左右，DSK—2藥劑加量為140mg/L時絕對脫水率能達到66.56%。稠油的加入能有效分散沉淀物，抑制沉淀物的聚集，從而阻止網狀結構的形成，最終實現助脫水。

稀油；中間層；脫水；破乳劑；稠油

塔河油田三號聯合站位于庫車縣草湖鄉，是集原油脫水、污水處理以及天然氣脫硫等多項功能于一體的綜合性集輸系統。塔河油田三號聯稀油密度為0.83～0.90g/cm3，黏度（20℃）＜800mPa·s，前期外輸含水控制在0.6%以內，主要用于塔河采油二廠稠油摻稀生產。2014年6月6號開始，聯合站稀油含水出現異常現象，對進站油樣多次取樣沉淀后發現稀油中存在不溶于溶劑油的物質，其含量在15%～20%之間，嚴重影響了稀油系統的脫水。

1 中間層抑制稀油脫水的機理

正常情況下，在原油乳狀液中加入破乳劑后，水分子會發生碰撞，聚并成大分子然后下沉，最終由于油水密度差異出現油水分層現象[1-2]。但三號聯合站的稀油由于中間層的存在，水分子被大量地鎖在中間層內造成稀油脫水異常。

（1）界面膜阻止水分子聚并。沉淀中含有一定量的膠質、瀝青質和蠟，它們是天然的強乳化劑，能形成緊密不易脫附的界面膜，膜具有一定的強度和黏彈性，對分散相液珠起保護作用，使其在相互碰撞時不易聚結，從而形成穩定的乳狀液.

（2）擴散雙電層抑水分子碰撞。在稀油乳狀液中，稀油帶負電，水分子表面帶正電，膠體狀的中間層穩定性強，這樣水分子之間的碰撞機會減少，所形成的乳狀液穩定性強，進一步抑制了水分子的聚并下沉。

（3）凍膠弱凝膠鎖水。中間層中由于有膠質、瀝青質、蠟以及黏土礦物等的存在，同時在強力的攪拌條件下不斷吸附水分，在油水狀態下形成穩定的凍膠或弱凝膠狀，鎖水能力強。

2 脫水實驗

2.1 材料和儀器

乳化劑：DSK—2，十二烷基苯磺酸鈉，CaCl2；油樣：三號聯進站稀油、溶劑油、三號聯外輸中質油、TH10219稠油井油樣；其他試劑：酒精、地層水、蒸餾水。主要儀器：水浴鍋、Quanta450型掃描電子顯微鏡（美國FEI公司）。

2.2 實驗方法

（1）中間層提取和分析。在稀油中加入溶劑油制取稀油中的沉淀物，隨后取部分沉淀物于鑒定管中，同時按1∶1比例加入地層水，并用力搖晃20～30次，放入65℃水浴鍋中恒溫靜置48h；將一部分沉淀過濾烘干，分別對沉淀物進行原油全分析、能譜分析和電鏡掃描分析。

（2）破乳劑評價實驗。參照石油與天然氣行業標準《原油破乳劑使用性能檢測方法（SY/T5281-2000）》，準確向鑒定管中加入100mL三號聯油樣，加入破破乳劑，在65℃水浴鍋中靜置，按時觀察并記錄脫水情況，并參照《原油水含量的測定（蒸餾法）（SY/T8929-2006）》測定原油中的水含量，計算最終的破乳劑脫水率。

3 結果與討論

3.1 稀油沉淀的制備與分析

稀油洗油結果顯示，下層為稀油沉淀物，洗滌富集的物質從上到下依次呈漿狀、半固相、固相，將沉降后的容器倒置后，大部分物質依然留在原位置，如圖1所示。該沉淀物在加入地層水并搖晃后會形成凍膠，且在65℃水浴鍋中不出現油水分離現象，如圖2所示，說明稀油中的沉淀物飽和水能力強。

圖1 稀油沉淀物

圖2 沉淀物吸水搖晃后成膠

通過能譜分析、電鏡掃描和原油全分析顯示沉淀物中具有薄膜和網狀結構，主要成分為膠質、瀝青質、蠟和黏土礦物等，成分復雜，結果見圖3。

圖3 電鏡掃描及能譜分析

3.2 破乳劑評價

通過評價現場使用效果較好的破乳劑和復配藥劑，得到適合三號聯稀油的復合藥劑：DSK—2 (140mg/L)+十二烷基苯磺酸鈉（0.5%）+CaCl2（1%）。其中DSK—2為聚醚類新型破乳劑，能有效解除膠質、瀝青質的油膜對油水乳狀液的影響；十二烷基苯磺酸鈉為陰離子表面活性劑，是使用最早的一類用于油包水的破乳劑；CaCl2能有效用于油水雙電層，同時可增大水樣密度并進一步促進油水分離。實驗結果表明：復合藥劑對稀油脫水效果好，絕對脫水率能達到80%以上，見表1。

另外，在室內評價了稠油助脫水效果，其中稠油來源于TH10219單井，油樣密度0.942g/cm3，黏度為10000mPa·s。結果顯示：稠油加量為25%時脫水效果最好（稀油用于摻稀生產，所以需要將稀油密度控制在0.908g/cm3以下），25%稠油加量的混合油密度為0.903g/cm3、黏度1200mPa·s左右，DSK—2藥劑加量為140mg/L時絕對脫水率能達到66.56%。稠油的加入能有效分散沉淀物，抑制沉淀物的聚集，從而阻止網狀結構的形成，最終實現助脫水。

2014年10月份現場稀油含水偏高嚴重，10月28日，現場將中質油加入稀油中進行助脫水。至11月10日，稀油含水從11.2%下降到3.7%，脫水效果良好，結果見表2。

表1 破乳劑評價效果

表2 稠油助脫水實驗

4 結論

塔河油田三號聯稀油脫水異常主要是稀油中含有不溶于溶劑油的沉淀物，該物質中含有一定量的膠質、瀝青質、石蠟以及黏土礦物等，能形成密度較水輕、較油重的凍膠弱凝膠狀油水中間層，吸水、鎖水能力強。

本文研制的新型復配藥劑主要是利用稀油破壞乳狀液的穩定性，而稠油助脫水主要是通過提高稀油黏度，抑制沉淀物的聚沉，最終不能形成有效的網狀結構來促進脫水。

[1]康萬利，張紅艷，李道山，等．破乳劑對油水界面膜作用機理研究[J]．物理化學學報，2004，20（2）：194-198．

[2]陳霞，李東成．油水中間過度層的預防及處理技術[J]．油氣田地面工程，2002，21（5）：51-53．

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.012