聚丙烯酰胺濃度對于海上采油平臺電脫水器效果的影響

胡玉東

摘 要：海上某采油平臺循環液含有主要成分為聚丙烯酰胺的水溶性聚合物，其在油水相界面間分布，增加了水化層的厚度，使界面膜強度增高，導致乳化液性質趨于穩定，電導率上升，從而形成了難于電破乳的“皮膜”，使海上某采油平臺電脫水器的脫水效果顯著降低。該平臺通過將循環液從流程中分離，降低電脫水器中聚丙烯酰胺濃度，實現處理含水顯著降低，取得了良好的經濟和環保效益。

關鍵詞：聚丙烯酰胺;乳化液穩定性;電導率;電破乳;原油含水

一、課題背景

海上某采油平臺循環液含有主要成分為聚丙烯酰胺的水溶性聚合物。該平臺在電脫水器原油脫水效果較差，達不到設計要求的1%以內，電脫水器處于低電壓高電流的運行狀態，平臺外輸含水一直超過12.5%。

二、理論分析

2.1 該平臺處理液中聚丙烯酰胺的主要特點

該平臺循環液主要為污水處理過程中產生的污油與含聚污油泥的主要成分為聚丙烯酰胺PAM及污油雜質的混合物。來液中聚合物的主要成分是疏水締合聚丙烯酰胺（AP-P4）。

聚丙烯酰胺是水溶性聚合物，盡管可使油相粘度降低，有利于水滴的運動碰撞，但聚合物分子在油水相界面的分布（見圖2，黃色為聚合物顆粒），增加了水化層的厚度，使界面膜強度增高，表面張力增大，從而形成了難于破乳的“皮膜”，使水滴在相互碰撞中破裂而聚集成大水滴的幾率減小。

對疏水締合聚丙烯酰胺的水溶液性質進行分析，分別對含疏水締合聚丙烯酰胺的污水樣進行界面張力、粘度張力、Zeta電位、電導率、機械雜質等參數進行了試驗測試。其中，界面張力、機械雜質隨聚合物濃度變化趨勢不明顯，因此排除此參數對于脫水效果影響的研究。

2.2 含聚污水粘度張力與聚合物濃度的關系

由圖可見，含聚污水粘度張力隨聚合物濃度上升而上升，其中又隨分子量逐步加大而趨勢更加明顯。

海上某采油平臺使用的聚合物分子量約在200萬左右，即黑色曲線。依據斯托克斯公式，粘度張力升高會導致油水分離速度有所降低。當聚合物濃度由30ppm上升至100ppm時，重力沉降速度約下降4.9%。

2.3 含聚污水Zeta電位與聚合物濃度的關系

Zeta電位的重要意義在于它的數值與膠態分散的穩定性相關。Zeta電位是對顆粒之間相互排斥或吸引力的強度的度量。Zeta電位越低，越傾向于凝結或凝聚，即吸引力超過了排斥力，分散被破壞而發生凝結或凝聚。

該平臺含聚污水Zeta電位測試結果：

海上某采油平臺來液中使用的聚合物為HMPAM，如紅點曲線所示，在其濃度小于200ppm以內時，Zeta電位會隨濃度上升而顯著下降，進而導致了電脫水器內乳化液性質趨于穩定，增加了破乳難度。

2.4 含聚污水電導率與聚合物濃度的關系

采出液見聚后使乳狀液導電特性發生變化，電導率增加，電場泄露電流增大。

導電性發生變化是造成電脫水器效果不理想的直接原因：

1、聚合物含量越多，電流峰值越大。實際情況為電脫水器電流經常維持在110A左右，并且電壓很低，說明電場強度較弱。

2、隨著聚合物濃度的增加，達到電流峰值所需的時間相對延長，這是因為原油乳狀液含有聚合物后導電能力增強，完成電脫水過程所需時間也相應延長。

該平臺對不同流程節點原油進行取樣分析得到圖6是該平臺原油流程原油電導率與含聚濃度關系圖。由圖可以得出以下結論：

1、流程原油電導率確實隨含聚濃度上升而上升。

2、流程中老化油含聚濃度最高，電導率也最高。

三、現場解決措施

3.1? 總體解決思路

明確問題后，利用設施現有條件將該部分高濃度聚丙烯酰胺循環液單獨處理。

自流程優化完畢，該平臺平均外輸含水降至8%左右，同比項目實施前6個月的平均外輸含水12.5%，下降4.5%。

該項目的成功實施，明確了控制聚合物濃度對于含聚油田電脫水器的影響。針對稠油注聚油田，有一定的推廣和借鑒價值。

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