反相破乳劑在蘇丹 Heglig 油田的篩選及應用

李鑫源，席作家，劉擁政，歐陽小虎，齊羽佳，羅 見，張珊榕 ，鄧相榮

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

隨著石油開采規模的不斷擴大，污水中 O/W 型乳狀液的油水分離與污水除油問題日益嚴峻。油田開采過程中污水產出量大、回收利用率低，導致污水綜合利用問題已成為油田開發急需解決的問題。采用傳統的正相破乳劑對污水(O/W 型乳狀液)并不能取得很好的油水分離效果。利用活性炭吸附、超聲波降解及氧化等技術手段雖然高效，但處理成本高，油相不能回收利用[1-6]。

油田開采初期，采出液主要以W/O型乳狀液為主；油田開發進入高含水期后，采出液中的水油比急劇上升，污水量大幅度增加，采出液以O/W乳狀液為主。對于O/W乳狀液，乳化劑分子親油基朝內柑，親水基朝外相，形成界面膜。反相破乳劑對改善油包水(W/O)乳狀液或水包油(O/W)乳狀液的界面張力能夠起到良好效果[7-15],使水中的乳化油和乳化顆粒脫出乳化狀態，再通過利用具有分支結構的高分子聚合物的混凝掃卷作用，使油珠和懸浮顆粒易于集結上浮與污水分離[16-18]，達到提高油品產量、使污水得到凈化的目的，以符合后續處理工序對水質的要求并滿足國家對污水的排放要求。

反相破乳劑主要用于電脫鹽、冷凝系統、集水管線及污水處理等過程；石油開采過程中產生的油田采出水、含聚廢水油水分離。

1 蘇丹124區塊 Heglig 油田概況

蘇丹1/2/4區距蘇丹首都喀土穆南偏西700多公里，總面積48913.76km2，其構造位置處于東非裂谷北段蘇丹境內中南部 Muglad 盆地中段，主要分為 Heglig，Bamboo，Diffrea，Neem和 Canna 等5大油田區塊，其中中心生產處理站(central processing facilities簡稱CPF)位于 Heglig 油田[19-20]。

隨著油田的快速發展、原油開采量的增大和含水量的提高，污水處理時間大大縮短，給油田污水處理帶來了一定的困難。本文針對蘇丹124區塊 Heglig 油田污水處理問題，完成了科新公司反相破乳劑的種類及用量的篩選，并進行了現場測試。

2 油田及原油相關參數

2.1 相關油田參數及加劑情況

反相破乳劑的處理效果和用量不僅取決于反相破乳劑的性能,還受原油處理設備容量、處理流程以及油水分離器中油水界面高低的影響。

表1 相關油田參數及加劑情況

2.2 CPF 外輸原油物性及其要求

表2 CPF 外輸原油物性及要求

2.3 Heglig 油田原油物性及要求

表3 Heglig 油田原油物性及要求

3 室內實驗條件及方法

3.1 實驗儀器及藥劑

65mL反相破乳劑實驗用試管；

電子恒溫水浴：DZKW-D2，天津天泰儀器有限公司；含油量測定儀：DR-6000，HACH；藥劑為中油科新化工有限公司自主研發的多種反相破乳劑。

3.2 實驗內容

3.2.1 Heglig 含油污水反相破乳劑篩選

實驗用污水樣品為 Heglig 含油污水樣品，未加反相破乳劑情況下，經測量后其含油率為0.08%。對科新公司提供的9種不同類別的反相破乳劑進行初步篩選實驗，震蕩次數為100次，加劑量為7ppm，處理溫度為60℃下，最終篩選出4種除油效果較好的反相破乳劑產品，油水分離速度快，油水界面整齊，水質清晰。具體實驗結果如表4所示。

表4 Heglig 反相破乳劑初選

3.2.2 Heglig CPF 含油污水反相破乳劑的復配

表5 Heglig CPF 含油污水反相破乳劑的復配

由表4、表5可知，在同等實驗條件下，反相破乳劑KS-60-02對 Hegilg 含油污水除油效果最好，可以將0.8%含油率的 Heglig 含油污水降低到含油量僅為122.5ppm，且油水分離速度極快，油水界面整齊，水質清晰，完全符合油田現場要求。因此，后期主要考察KS-60-02對 Heglig 含油污水除油效果的影響。

3.2.3 Heglig 含油污水反相破乳劑復選

加劑量下反相破乳劑KS-60-02對 Heglig 含油污水除油效果的影響。具體實驗結果如表6所示。

表6 Heglig反相破乳劑復選

由表6可知，隨著反相破乳劑KS-60-02加劑量的增加，其對 Heglig 含油污水的除油效果逐漸增強，當加劑量為7ppm時，處理后水中含油量為122.5ppm，繼續增加反相破乳劑KS-60-02加劑量，除油效果變化不明顯。因此，綜合考慮，在震蕩次數為100次，處理溫度為65℃下，反相破乳劑KS-60-02對 Heglig 含油污水的最佳加劑量為7ppm。

3.3 實驗結論

在震蕩數為100次，處理溫度為65℃下，反相破乳劑KS-60-02對 Heglig 含油污水的最佳加劑量為7ppm，其處理后污水含油量為122.5ppm，完全滿足客戶要求。

4 現場測試

在蘇丹124區塊 Heglig 油田進行科新公司KS-60-02反相破乳劑現場應用測試。原油在處理時的溫度在60～70℃，而且原油處于動平衡狀態，在現場試驗中反相破乳劑的加劑量5.5mg/L小于實驗室評價中的加劑量7mg/L。

圖1 現場加劑工藝示意圖

科新公司KS-60-02反相破乳劑現場試驗最佳加劑量及其測試結果如表7，處理后污水含油完全滿足客戶要求。

表7 KS-60-02反相破乳劑現場試驗結果

5 結論

由中油科新化工有限公司提供的多種反相破乳劑中，KS-60-02反相破乳劑針對蘇丹124區 Heglig 油田的污水處理具有加劑量少、油水界面清析、油水分離速度快、處理后的水質清澈、水中含油量少等優點，完全滿足客戶要求。