灘海油田破乳劑研究與應用

袁肖肖（大港油田采油工藝研究院）

隨著灘海油田地區新井的不斷投產，聯合站的處理液量不斷增加，與2019年相比，處理量增加20%，處理壓力越來越大。由于各路來液的原油物性相差較大，目前的破乳劑已經無法滿足原油外輸的指標要求。室內對5種不同類型的破乳劑對灘海油田原油的破乳能力進行了評價研究[1]。

1 室內破乳劑研究與評價

取三相分離器內的來液新鮮原油，按照GB/T 6533—2012 《原油中水和沉淀物的測定（離心法）》測定來液原油含水率為28%，屬于中低含水原油。

依據SY/T 5281—2000原油破乳劑使用性能檢測方法（瓶試法），首先利用油田目前在用的5種破乳劑對聯合站來液原油進行脫水實驗。將100 mL來液原油倒入比色管至刻度線，按照聯合站的加藥溫度置于50 ℃恒溫水浴鍋中。預熱5 min后，以目前在用加藥濃度100 mg/L，向比色管中分別加入不同類型的破乳劑，振蕩100下后，再次置于50 ℃恒溫水浴中。觀察來液原油的脫水速度、水質及油水界面情況，分別記錄15 min、30 min、60 min、90 min、120 min時的出水量，不同破乳劑的脫水情況見表1。

從上述脫水效果來看，2#和3#破乳劑的脫水效果優于目前現場在用5#破乳劑，但是也未達到外輸原油的含水指標。2#破乳劑前期脫水效果好，但120 min脫水效果不及3#破乳劑。3#破乳劑120 min脫水率高，但油水界面不清晰，乳化層嚴重。

表1 不同破乳劑的脫水情況

2#破乳劑為非離子聚醚型破乳劑，極性基團和非極性基團在油水乳化層交替排列形成多點吸附，部分頂替油水界面的乳化劑分子，使界面吸附的分子排列松散，分子間相互作用不強，導致界面膜強度降低，進而提高破乳效果，使得油水界面清晰[2-3]。

3#破乳劑為支鏈型破乳劑具有較好的潤濕性和滲透性，到達油水界面更為迅速，油水界面占有表面積較大[4-5]，因而最終脫水率較高，但油水界面不清晰。

為了達到較好的脫水效果，室內對2#和3#兩種破乳劑進行復配。選取脫水溫度、破乳劑濃度和破乳劑復配比例3個影響原油脫水的重要因素，各因素對脫水率的影響見圖1。采用三因素、四水平的正交實驗表設計實驗[6]，三因素四水平正交實驗結果見表2～表4。

圖1 各因素對脫水率的影響

表2 三因素四水平正交實驗

從表3和表4可以看出，各因素對脫水率的影響程度順序為脫水溫度、復配比例、加藥濃度。最佳脫水溫度為60 ℃，溫度過高將影響破乳劑的活性。隨著加藥濃度的增加，原油脫水率先升高后下降，最佳加藥濃度為100 mg/L，兩種破乳劑的最佳復配比例為1∶3，記該破乳劑為BH-7。在脫水溫度為60 ℃，加藥濃度為100 mg/L，BH-7破乳劑脫水率98.9%。

表3 正交實驗結果

表4 正交實驗計算結果

綜合考慮脫水率拐點、現場工藝流程和破乳劑的成本因素，進一步評價破乳劑BH-7的深度脫水能力[7]，采用離心法對脫水后的上層原油進行含水和乳化液含量檢測[8-10]，BH-2破乳劑的深度脫水性能評價見表5。從結果可以看出，BH-2破乳劑脫水后原油含水小于1%，達到原油外輸要求。

2 現場應用

2020年4月8日，BH-2破乳劑在聯合站進行現場試驗，破乳劑濃度加量在100～110 mg/L，三相分離器和沉降罐運行溫度調整到60～65 ℃，破乳劑成本從8 164 元/t 降低到6 858元/t。一個月內對外輸原油進行抽樣檢測10次，現場外輸原油含水抽樣情況見表6。BH-2型與現場用破乳劑相比，破乳效果穩定，破乳能力能夠滿足原油外輸要求，且成本較現場在用破乳劑節省16%，破乳劑用量從260 t/a節省到212 t/a，為灘海油田可綜合節約48萬元/a。

表5 BH-2破乳劑的深度脫水性能評價

表6 現場外輸原油含水抽樣情況

3 結論

通過室內破乳劑性能評價研究，2#和3#破乳劑對聯合站外輸原油破乳能力較好。通過正交實驗和深度脫水能力評價，最終確定BH-2型破乳劑在脫水溫度60 ℃，加藥濃度100 mg/L時的脫水效果最好，能夠滿足外輸原油的含水指標要求。BH-2型破乳劑現場試驗效果顯著，外輸原油含水0.7%以下，且性能穩定，與現場在用藥劑相比，破乳的溫度從85 ℃降到60～65 ℃，藥劑成本降低16%。破乳劑用量從260 t/a節省到212 t/a，每年共節約48萬元/a。