江蘇油田原油低溫破乳劑的研制及其在集油中的應(yīng)用

中國(guó)石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院

目前江蘇油田已進(jìn)入開發(fā)中后期，產(chǎn)能下降，含水上升，地面集輸系統(tǒng)高能耗問題日益突出。為解決能耗高的問題，近年來逐步實(shí)施低溫集輸工藝，以有效降低地面集輸系統(tǒng)的熱能損耗，降低運(yùn)行成本[1-2]。添加破乳劑輔助低溫輸送以其能耗小、成本低、無污染及操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，成為備受關(guān)注的低溫集輸工藝方法之一[3-8]。本文以江蘇油田WZ區(qū)塊為研究對(duì)象，進(jìn)行低溫破乳劑室內(nèi)對(duì)比評(píng)價(jià)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用研究，優(yōu)選出了適合低溫集輸?shù)母咝迫閯瑸殚_展降低原油輸送與處理溫度提供保障技術(shù)。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料和設(shè)備

試驗(yàn)藥劑：聚乙烯亞胺600、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、甲基乙氧基硅烷、醋酸，均為分析純；AR-207、PR-107等9種油田常用破乳劑。

試驗(yàn)用油：WZ 區(qū)塊阜寧組油樣、泰州組油樣及混合油樣。WZ區(qū)塊E1f3組日產(chǎn)油58.7 t，E1f1組日產(chǎn)油29.3 t，K2t1組日產(chǎn)油5.9 t。根據(jù)實(shí)際產(chǎn)油情況，取E1f3、E1f1、K2t1層原油按10∶5∶1 比例調(diào)配試驗(yàn)所需的混合油樣。阜寧組、泰州組地面原油物性見表1。

表1 WZ區(qū)塊地面原油物性Tab.1 Surface physical properties of crude oil in WZ Block

試驗(yàn)設(shè)備：高壓反應(yīng)釜、恒溫干燥箱、恒溫水浴鍋、高速攪拌器、具塞量筒、移液管、電子天平、注射器、燒杯等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 低溫破乳劑的合成

以胺類為起始劑，以環(huán)氧乙烷（EO）、環(huán)氧丙烷（PO）為單體，合成二嵌段的“起始劑-POEO”結(jié)構(gòu)聚醚破乳劑；在反應(yīng)生成二嵌段聚醚后，繼續(xù)調(diào)節(jié)溫度，滴加環(huán)氧丙烷，得到三嵌段的“起始劑-PO-EO-PO”結(jié)構(gòu)聚醚破乳劑[9-11]。再根據(jù)WZ區(qū)塊原油含蠟較多的特點(diǎn)，以甲基乙氧基硅烷為交聯(lián)劑，少量醋酸為催化劑，對(duì)得到的三嵌段聚醚破乳劑進(jìn)行交聯(lián)合成了破乳劑PR-8051。

1.2.2 破乳劑評(píng)價(jià)方法

由于原油破乳劑的針對(duì)性很強(qiáng)，一種破乳劑通常只對(duì)某一類油品的破乳效果比較好。WZ區(qū)塊開采的泰州組、阜寧組油層原油性質(zhì)有差異，為了綜合評(píng)價(jià)合成的PR-8051低溫破乳劑的破乳效果，用9種油田常用破乳劑與合成的PR-8051破乳劑分別對(duì)WZ區(qū)塊各層原油及混合原油做破乳劑對(duì)比評(píng)價(jià)試驗(yàn)。

將原油與水分別加熱到50 ℃，加熱后的原油與水按體積比6∶4混合，高速攪拌器在2 000 r/min轉(zhuǎn)速下攪拌8 min，配制出含水率為40%左右的人工原油乳狀液。配制好的原油乳狀液在50 ℃恒溫水浴中靜置30 min無游離水析出。

用具塞量筒量取80 mL配制好的乳狀液放入恒溫水浴中，預(yù)熱至破乳溫度后，用移液管向具塞量筒中加入預(yù)先配制好的破乳劑溶液（各破乳劑的加藥濃度為120 mg/L），旋緊瓶蓋后，將具塞量筒顛倒3～5 次，緩慢松動(dòng)瓶蓋放氣后，重新旋緊瓶蓋；采用手工方式上下劇烈振蕩100 次，振幅應(yīng)大于10 cm；松動(dòng)瓶蓋，將具塞量筒放回到恒溫水浴中靜置沉降，觀察并記錄乳狀液脫水量隨時(shí)間的變化情況。

從10種藥劑中優(yōu)選出3種破乳效果較好的破乳劑，與WZ區(qū)塊常用的RD-01破乳劑一起在50、45和43.5 ℃下評(píng)價(jià)其對(duì)阜寧組、泰州組原油及混合原油的破乳效果。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 破乳劑篩選

以WZ 混合原油為介質(zhì)，在50 ℃下對(duì)比10 種破乳劑的原油破乳效果（表2）。PR-8051 和AR-C07 在90 min 時(shí)的脫水率可達(dá)100%，PR-107和PR-8051的初始脫水速度最快，故選擇PR-107、PR-8051、AR-C07三種藥劑進(jìn)行降溫破乳評(píng)價(jià)。

表2 破乳劑初步篩選試驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Preliminary screening test results of demulsifiers

2.2 降溫破乳對(duì)比評(píng)價(jià)

PR-107、PR-8051、AR-C07 和RD-01 四種藥劑對(duì)阜寧組原油的破乳效果如圖1、圖2 和圖3 所示。隨著溫度的降低，四種破乳劑的破乳效果均變差，50 ℃下四種藥劑作用下乳狀液在90 min 時(shí)的脫水率均能達(dá)到100%，其中PR-8051 脫水速度最快；45 ℃下PR-107和PR-8051在90 min時(shí)的脫水率仍能達(dá)到100%；溫度降到43.5 ℃，90 min 時(shí)PR-8051的脫水率為71%，而其他三種藥劑的脫水率均不足15%。

圖1 50 ℃下不同藥劑對(duì)阜寧組原油破乳效果Fig.1 Demulsification effect of different demulsifiers on Funing formation oil at 50 ℃

圖2 45 ℃下不同藥劑對(duì)阜寧組原油破乳效果Fig.2 Demulsification effect of different demulsifiers on Funing formation oil at 45 ℃

圖3 43.5 ℃下不同藥劑對(duì)阜寧組原油破乳效果Fig.3 Demulsification effect of different demulsifiers on Funing formation oil at 43.5 ℃

在脫水溫度為50 ℃的條件下，投加120 mg/L上述四種藥劑的泰州組原油乳狀液在90 min內(nèi)均未脫水，表明其對(duì)泰州組原油破乳均無效果。由于泰州組原油僅占WZ 區(qū)塊總產(chǎn)油量的6.28%，因此對(duì)破乳劑整體的破乳效果影響很小。

圖4 50 ℃下不同藥劑對(duì)混合原油破乳效果Fig.4 Demulsification effect of different demulsifiers on mixed oil at 50 ℃

四種藥劑對(duì)混合原油的破乳效果如圖4 和圖5所示。溫度由50 ℃降到45 ℃對(duì)PR-8051藥劑破乳效果影響最小，45 ℃下PR-8051 的破乳速度最快，脫水量最高，90 min 脫水率可達(dá)98.7%，而其他四種藥劑脫水率均不足30%。

圖5 45 ℃下不同藥劑對(duì)混合原油破乳效果Fig.5 Demulsification effect of different demulsifiers on mixed oil at 45 ℃

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

PR-8051破乳劑在10口單井以及W2站進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

2020年5月9日起，W2平2、W19-3等10口井通過井口連續(xù)投加PR-8051破乳劑，井口回壓下降0.1 MPa，同時(shí)停用單井集油管道中頻電伴熱和井口電加熱裝置（總功率223 kW），月節(jié)約加熱電量5.47×104kWh，減少動(dòng)力費(fèi)用3.56 萬元；月增加藥劑加量1.36 t，增加藥劑費(fèi)用1.64 萬元。PR-8501破乳劑單井應(yīng)用情況見表3。試驗(yàn)表明，通過井口連續(xù)投加破乳劑，關(guān)停了單井集油管道中頻電伴熱和井口電加熱裝置，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

W2 站應(yīng)用PR-8051 破乳劑前，加藥泵連續(xù)投加RD-01破乳劑，日加藥量65 kg。2019年11月21日起，停加RD-01 破乳劑，開始投加PR-8051 破乳劑（65 kg/d），站外輸壓力維持在0.75 MPa 左右，出站干線運(yùn)行無異常；12 月16 日降低PR-8051破乳劑加藥量至50 kg/d，相關(guān)運(yùn)行參數(shù)無異常；2020年1月15日繼續(xù)降低加藥量至40 kg/d，相關(guān)運(yùn)行參數(shù)無異常；2 月24 日降低加藥量至25 kg/d，相關(guān)運(yùn)行參數(shù)無異常，且不影響后端脫水。應(yīng)用期間外輸壓力、溫度變化如圖6所示。

表3 投加PR-8051破乳劑油井的運(yùn)行情況Tab.3 Operation of oil wells with PR-8051 demulsifier

圖6 W2站外輸壓力、外輸溫度變化曲線Fig.6 Change curve of export pressure and temperature of W2 Station

截至2020 年5 月，W2 站已應(yīng)用PR-8051 破乳劑7 個(gè)多月，加藥量由65 kg/d 降至25 kg/d，降低61.5%，預(yù)計(jì)年節(jié)約加藥費(fèi)用17萬元。W19-3加藥點(diǎn)原油經(jīng)取樣測(cè)定乳化水含量由49.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）降低到5.97%。

4 結(jié)論

（1）PR-8051 破乳劑對(duì)WZ 區(qū)塊原油破乳效果較好，在溫度降到43.5 ℃、90 min時(shí)脫水率仍可達(dá)71.7%，優(yōu)于常用破乳劑。

（2）通過應(yīng)用PR-8051 破乳劑可在降低W2 站內(nèi)破乳劑加藥量61.5%的同時(shí)，使原油乳化水含量從49.5%降低至5.97%，破乳效果優(yōu)于在用的RD-01破乳劑。

（3）通過井底投加破乳劑PR-8051，可有效降低WZ區(qū)塊油井井口回壓，關(guān)停中頻和井口電加熱設(shè)備，降低集輸能耗。