油田生產流程絮狀物治理探究與實踐

張彥鑫，張紹廣，雷鍇，萬禧煌，黃焌淞

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引言

某海上油田有中心處理平臺和井口平臺，其中井口平臺物流通過海底管線進入中心平臺原油處理流程。先經過段塞流捕集器進行氣液分離，液相經生產加熱器加熱后進入生產分離器進行油水分離，分離出的油進行外輸，分離出來的水進入生產污水處理系統。

生產污水依次經斜板除油器、加氣浮選器進行初步除油后，再經過雙介質過濾器進行深度除油，處理合格后的生產污水進入注水緩沖罐，經注水增壓泵及注水泵增壓后回注到地層。生產污水處理流程分離出來的油匯集到污油罐后，經污油泵泵送至原油加熱器入口進入原油處理系統，再次進行油水分離后進入下游流程，如圖1所示。

圖1 油田生產處理流程圖

2021年4月開始，該油田在進行污油泵濾網清洗時發現有大量絮狀物不明物流存在，導致污油泵濾網堵塞，污油罐無法正常轉液，進而造成流程出現以下幾方面問題：

(1)生產污水處理系統收油量明顯增多；

(2)原油分離器出口水質明顯變差；

(3)外輸含水上漲。

1 絮狀物物性及臨時處置措施

現場對流程絮狀物進行取樣實驗，發現該絮狀物的密度在油水之間，不溶于石油醚、乙醇等常見溶劑，配比加入油田所用破乳劑及清水劑等，對絮狀物的治理也未見明顯效果。經現場初步確定在當前條件下，絮狀物一旦形成便無法消除，只能在流程內慢慢循環處理，且絮狀物富集到一定程度后會對原油流程的脫水造成一定的影響。絮狀物取樣樣例如圖2所示。

圖2 絮狀物取樣

為驗證絮狀物對流程脫水的影響，現場對原油加熱器入口物流進行取樣實驗，添加不同濃度的污油罐不明絮狀物，發現絮狀物的濃度越高造成流程油水分離效果越差。這就間接造成生產污水處理系統收油量增多，原油分離器出口水質明顯變差，外輸含水上漲。實驗圖如圖3所示。

圖3 絮狀物對脫水影響實驗

在污油泵濾器中發現絮狀物時，表明污油罐內已存在大量的絮狀物，只清洗濾網并不能將罐內絮狀物排出。為避免絮狀物進一步影響污油罐的正常轉液，造成污油罐高液位，進而影響生產污水流程的正常運行，造成整個生產流程癱瘓。油田采取臨時措施對污油罐內絮狀物進行了緊急清理。一是將污油罐底部至開排的閥門打開，將絮狀物轉移至開排罐，再逐步清理開排罐內的絮狀物；二是利用現場空置的移動式污油罐，用氣泵將絮狀物從污油泵濾器轉液至移動式污油罐內，再轉移至陸地處理。

2 絮狀物影響機理分析

為從源頭上查找絮狀物的生成，從根本上解決絮狀物的再生問題，對生產流程進行排查分析。油田的生產分離器分離出來的水相進入生產水處理系統，而生產水處理系統中，將水中分離出來的油轉入污油罐，再經污油泵泵送至原油處理系統，再進行油水分離，分離器中水相中含有大量的絮狀物，分離器水相中的絮狀物隨水相到達生產污水處理流程后，經斜板隔油器、加氣浮選器的分離作用進入污油罐，部分絮狀物又經污油泵輸送至原油處理流程，絮狀物進入分離器后，造成分離器油水分離效果顯著下降，分離器內乳狀液不能及時分散。絮狀物在流程中循環往復，難以自行消化，分離器內絮狀物積累到一定厚度后，隨污油進入污油罐，污油罐內絮狀物越集越多。絮狀物影響機理如圖4所示。

圖4 絮狀物影響機理

經流程分析確定，流程中發現的絮狀物是在污油罐內慢慢富集后，首先在污油泵濾網中被發現。絮狀物進入原油流程后，影響原油流程的脫水效果。由于絮狀物的密度在油水之間，在原油脫水效果較差時，絮狀物隨分離器的水相進入生產水流程，同時分離器水相中的含油明顯增多。在絮狀物以及分離器水相的含油的雙重作用的影響下，又加劇了生產水流程的收油量，明顯增多的收油量攜帶流程中的絮狀物進入污油罐，又加劇了污油泵轉液的壓力，給油田生產現場工作造成了極大的困難。

3 絮狀物形成分析與治理

在油田生產集輸過程中，原油脫水沉降和污水除油沉降分離時，在油水界面上經常形成一層粘稠膠狀物質，是一種難以分離處理的油水混合物，即油田絮狀物。研究發現，該絮狀物是由油、水、固體物質組成的油水乳化液。油田在生產過程中，生產污水處理設備中存在懸浮物，是由懸浮顆粒、泥質顆粒及細菌膠團等組成，這些細小懸浮物顆粒聚結在乳狀液顆粒表面，提高了乳狀液的界面膜厚度和強度，使乳狀液更加穩定[1]。絮狀物中通常含油比例最高，含水率次之，固體物質含量最低，但其對絮狀物結構穩定性影響極為關鍵。含油成分中，主要包括飽和烴、芳香烴、非烴以及瀝青質幾個部分，飽和烴占比最高，非烴占比最低。對絮狀物進行高速離心處理后，絮狀物可見明顯分層，由下至上依次為黑色沉淀物、水、絮凝物以及原油[2]。對該類型乳化液的處理，需優選和研制高效破乳劑，優化脫水和除油工藝，降低污水中的乳化液濃度，能較大程度減少絮狀物的產生。

經過物性分析，初步判斷該絮狀物為某種類型的乳狀液，由于形成后的絮狀物難以處理，根據油田實際情況，篩選新型高效破乳劑難度較大，從絮狀物形成機制上考慮實施從源頭上對絮狀物進行治理，通過減少流程絮狀物的產生減小其對生產處理流程的影響。

乳化液是一種液體分散于另一種不相溶液體所形成的多分散體系，以液滴形式存在的一相稱為分散相或不連續相，另一相為分散介質或連續相。油水形成乳化液需具備三個條件，一是同是存在互不相溶的液體，即原油和水；二是要有乳化劑存在，以形成和穩定乳化液；三是存在使一種液體分散到另一種液體的混合和攪拌。

按照乳化液形成的原因分析，油田生產流程已具備乳化液形成的兩個必要條件，即同時存在原油和水，油氣水三相在管道及設備中流動形成的攪拌，考慮第三個條件即乳化劑是否存在。油田在生產過程中，普遍要加入化學藥劑對流程進行處理，分析認為此次流程中絮狀物的形成原因可能為生產流程添加的某種藥劑成為該乳狀液形成的乳化劑，促成乳狀液的形成[3]。為對此機理進行驗證，油田進行了藥劑試驗排查。

3.1 破乳劑藥劑實驗

在油田生產流程中，破乳劑經常被使用在原油處理流程中，用于加速油水分離，增加分離效果[4]。但破乳劑下藥量要根據油田產量進行濃度試驗確定合理下藥量，破乳劑下藥量太大，反而會成為一種乳化劑在流程中促成乳狀液的生成[5]。為對此種可能性進行驗證，利用變量對比法則，對流程進行取樣試驗。

首先對原油流程的破乳劑進行模擬試驗分析。取樣地點為油田分離器入口綜合油樣，試驗溫度65 ℃，油樣含水45%，油樣體積80 mL，混合方式手搖顛倒100下。

由試驗結果表1可知，破乳劑高濃度時油水分離效果不佳，并且油水界面處有懸浮松散的乳狀液。當前油田破乳劑下藥濃度為200 mg/L，不是造成此次流程出現絮狀物的藥劑誘因。破乳劑實驗如圖5所示。

圖5 破乳劑實驗

表1 破乳劑實驗

3.2 清水劑及殺菌劑藥劑試驗

取分離器水相出口生產污水開展清水劑和殺菌劑配伍性實驗。實驗中清水劑和殺菌劑均加注40 mg/L，第一個具塞量筒只加清水劑；第二個具塞量筒先加清水劑再加殺菌劑；第三個具塞量筒先加殺菌劑再加清水劑；第四個具塞量筒兩個藥劑一起加，實驗現象如下圖所示。

兩種藥劑在污水系統加注對水質有一定的改善作用，但水中的原油與藥劑反應形成絮狀物上浮。清水劑和殺菌劑配伍性實驗如圖6所示。

圖6 清水劑和殺菌劑配伍性實驗

在實驗基礎上，通過對流程中絮狀物出現的變量多次探究，初步確定為流程加注的殺菌劑進入原油流程后，造成原破乳劑破乳效果明顯下降，在流程中形成大量的絮狀物。同時，殺菌劑室內實驗過程中，加過殺菌劑后的生產污水中也存在絮狀物，為殺菌劑與乳化油形成絮團上浮。

根據現場流程，殺菌劑進入原油處理流程有兩種方式，一是殺菌劑加入注水緩沖罐后，在注水緩沖罐頂部收油時進入污油罐，由污油泵轉入原油流程；二是雙介質過濾器進行反沖洗時，反洗用水中的殺菌劑進入反洗后的污油中，再次轉入原油系統。

因此，為從根本上解決絮狀物的問題：除控制現場的加藥濃度外，還需要對殺菌劑進行換型。

4 治理總結

流程中絮狀物的產生與富集后，會對生產流程造成比較嚴重的影響，情況惡化甚至會導致油田減產。為避免此類情況的再次發生，油田制定以下措施：

(1)對殺菌劑進行換型升級；

(2)定期對污油罐進行清罐，減少絮狀物在污油罐內富集的程度；

(3)合理控制藥劑的下藥量；

(4)定期對流程進行取樣監控，提前對特殊情況進行預警處理。

自2021年5月油田對殺菌劑進行了換型，并根據產量情況對藥劑濃度進行了重新標定，在對開排罐及閉排罐殘留絮狀物清理完畢之后，流程中沒有再發現絮狀物產生的情況。生產流程運轉穩定，外輸含水明顯下降。

5 結語

此次生產流程絮狀物的治理過程，從采取臨時控制措施到從源頭上找出絮狀物的生成原因，并從根本上解決了絮狀物的再生，體現了生產現場解決問題的方法和思路。絮狀物的生成只是生產流程突發狀況的一種形式，針對生產流程各類問題，關鍵是要建立完善的生產流程出現不明物體的應對解決思路，要從源頭治理及流程臨時處置兩方面著手，制定解決及預防措施。