一種高效反相破乳劑在渤海某油田的應用探究

李冬寧，杜冠樂，李嘉俊，李志平

(中海油(天津)油田化工有限公司，天津 300452)

隨著海洋油田開發的進行，產出液含水率逐步升高，O/W 型乳狀液的比例逐步增大，乳化性更強，致使后期處理難度不斷攀升，開發新型高效的反相破乳劑成為必需[1]。且隨著環保力度的加大，對于排海和注水水質均提出了較高的要求。目前，單純、常規的反相破乳劑已不能滿足海上油田污水處理平臺空間有限、處理設備少、停留時間短等問題處理的需要[2]。

本文針對渤海某油田產出液性質，評價出一種高效反相破乳劑，并成功在在渤海某FPSO開展了現場試驗。現場結果表明：當反相破乳劑加注濃度為55 mg/L時，現場應用效果優于在用反相破乳劑，可成功在油田現場推廣應用。

1 現場工藝特點及藥劑作用機理

1.1 FPSO處理工藝

FPSO(浮式儲油卸油裝置)是海洋油田油氣水處理中心，它具有原油處理、儲存和外輸等功能[3]。渤海某油田，上游平臺油井產出液經簡單處理后匯集至FPSO，并做進一步處理。渤海某FPSO處理工藝如圖1。

圖1 現場工藝流程圖

現場生產中，油井產出液經海管匯集后進入FPSO一級分離器，在一級分離器內經初步油水分離后，上部油樣進入二級分離器及電脫水器繼續處理，合格原油進入下艙儲存，一級分離器底部水樣則進入生產水系統進一步處理，合格污水回注地層。

1.2 流程特點

目前，FPSO日處理量液量約50000 m3，處理油量約8000 m3，貨油艙原油含水要求低于0.5%，生產水處理后含油值低于30 mg/L，對藥劑的性能要求極高。FPSO各處理單元需要時刻面對上游平臺采出液性質的影響，若處理效果不好，則影響正常原油外輸及生產水回注。

現場平臺工況：污水處理量大，設備空間狹小，污水停留時間短，處理難度大；上游來液油中含水值高，水中乳化值較高，且不易破乳；上游來液中氣量不穩定，流程波動大，進一步增大處理難度。

1.3 反相破乳劑作用機理

海管來液含有較多水及乳化，多以水包油形式存在。水包油乳液狀態穩定，自由運動的小油滴帶相同電荷，無法聚集擴大。反相破乳劑分子中含有不同比例的R1～R5親油基和親水基-OH、-N+等，這些親水、親油基團可依附于乳化液的油水界面，降低界面膜強度，從而破壞界面膜[4]。加入反相破乳劑后，通過架橋作用、電中和及絮凝聚集，使污油水中小油滴聚集變大，并從乳化液中脫出，進而快速破乳。

本文采用聚丙烯酸酯乳液作為實驗反相破乳劑。其相對分子質量小，作用于高含水的水包油乳液時，油水分離迅速、徹底。同時，與破乳劑協同作用好，不會影響在用破乳劑效果，油水分離后大部分藥劑留存在水相中，對后續的原油處理影響較少。

2 現場試驗

2.1 現場瓶試試驗

試驗開始前，取海管來液放入分水器中，靜置分層撇去上層油樣，然后在脫水扁瓶中加入待評價反相破乳劑，評價試驗藥劑在現場加注濃度時的應用效果，并測定作用后水中含油值。現場驗證結果見表1。

表1 現場驗證

由現場瓶試試驗可知：對標現場在用藥劑，試驗反相破乳劑FP-01在加注55 mg/L條件下，現場應用效果優于現場在用藥劑，可開展現場試驗。

2.2 藥劑配伍性試驗

取試驗藥劑FP-01與現場在用其他藥劑分別按照1∶10、10∶1、1∶1不同比例進行配伍性驗證。兩種藥劑混合后，靜置24 h觀察混合液狀態。試驗結果表明：試驗反相破乳劑與現場藥劑混合后，無沉淀、分層及藥劑析出現象，藥劑配伍性良好。

同時，取試驗反相破乳劑，按照現場加藥條件分別加注反相破乳劑和破乳劑，驗證兩者的協同破乳作用。試驗表明：反相破乳劑對破乳無影響，兩者協同作用良好。

2.3 藥劑現場試驗

結合現場流程情況，開展為期一周的反相破乳劑FP-01現場試驗。試驗開始時，錄取1天空白數據，然后，加注試驗反相破乳劑FP-01，加注量60 mg/L，穩定觀察24 h后，將藥劑加注濃度降為55 mg/L(同現場在用藥劑)，檢測各監測點油水指標。試驗過程各級分離器油中含水值見表2。

表2 油中含水值

由試驗結果可知：在相同加注濃度條件下，加注試驗反相破乳劑后，一級分離器、二級分離器油相含水及乳化值均稍有降低，可降低電脫水器處理壓力；下艙含水值降低5.6%，表明試驗反相破乳劑對于油系統無影響。

同時，加密監測現場油系統水相出口及水系統各級分離器出口水質，試驗結果見圖2、圖3。

根據試驗結果及圖2、圖3可知，在試驗反相破乳劑FP-01加注濃度55 mg/L情況下，現場處理效果良好。根據檢測結果，加注試驗藥劑FP-01以后，在相同加注濃度條件下，一級分離器水相出口水中含油值降低17.8%，斜板撇油器入口水中含油值降低15.4%。斜板撇油器出口水中含油均值降低28.2%，加氣浮選器出口水中含油均值降低25.1%。注水水質均值由14 mg/L降至11 mg/L，降低21.4%。表明加注試驗反相破乳劑后，水質變好，滿足現場流程需要。

圖2 一級分離器水相出口及撇油器入口含油值

圖3 水系統各級含油值

根據現場油系統及水系統處理試驗結果：加注試驗反相破乳劑FP-01后，現場油相含水值、水系統各級含油值均有一定程度的降低，試驗反相破乳劑滿足現場油水系統處理需要。

2.4 核桃殼處理情況

以現場1號核桃殼濾器為例，監測試驗期間核桃殼濾器的現場應用情況，主要檢測指標為：核桃殼濾器反洗前壓差及流量、反洗前后水質變化。檢測期間，維持現場在用清水劑加注量16 mg/L，助濾劑加注4 mg/L。試驗結果見表3。

表3 現場1號核桃殼濾器檢測數據

根據試驗前后核桃殼濾器處理情況可知：試驗藥劑加注過程中，反洗前后壓差、反洗前后水質變化均基本相當，反洗前流量稍有增加，表明試驗反相破乳劑FP-01加注后，不會增加核桃殼濾器處理壓力；且出口水中含油值更低，表明水質變好。

3 結論及建議

根據反相破乳劑FP-01現場試驗結果，加注試驗藥劑后，油水系統均有一定程度的改善，注水水質更好，不會增加核桃殼處理壓力，滿足現場應用需要。

1)在與現場藥劑加注量相同條件下，加注試驗藥劑FP-01后，油系統各級油水含水值均有一定程度降低，下艙含水值降低5.6%，表明試驗藥劑對油系統無影響；一級分離器水相出口水中含油值降低17.8%，斜板撇油器入口水中含油值降低15.4%，斜板撇油器出口水中含油均值降低28.2%，加氣浮選器出口水中含油均值降低25.1%，注水水中含油均值由14 mg/L降至11 mg/L，降低21.4%，現場水系統均有一定程度提升。表明在相同加注濃度條件下，試驗反相破乳劑現場應用效果優于在用反相破乳劑，可正常替換。

2)試驗反相破乳劑加注后，核桃殼濾器反洗前后壓差、水質變化、流量均相當，表明試驗反相破乳劑不會增加核桃殼濾器處理壓力，對注水水質無影響。