冀中南部油田中间基原油低温脱水技术

2011-08-15付亚荣华北油田第五采油厂

石油石化节能 2011年6期

付亚荣（华北油田第五采油厂）

冀中南部油田中间基原油低温脱水技术

付亚荣（华北油田第五采油厂）

为降低进入中后期开发的冀中南部油田中间基原油脱水能耗，从原油的本构方程等基础研究入手，提出以氢氧化钠为催化剂，甲苯封口的由“酚醛、胺醛、酚胺树酯”高活性“头”为起始剂与环氧丙烷、环氧乙烷聚合，环氧氯丙烷封口的低温破乳剂制备方法，创建了正交试验复配现场破乳剂模式。现场温度在40～45℃、50～80 mg/L加量时，脱后原油含水小于0.2%，污水含油小于150 mg/L，实现了节能减排。为其他原油低温脱水提供了可借鉴的技术思路。

中间基原油低温脱水破乳剂节能减排

1 背景

冀中南部投入开发的油田普遍进入高含水、高采出程度、高采油速度的“三高”阶段，采出的原油含水量剧增。为了稳定原油生产，相继应用了表面活性剂驱、聚合物驱、三元复合驱等，以提高原油最终采收率。上述工艺导致采出液与常规采油措施相比性质变化很大，采出液乳化严重，乳化稳定性增强，联合站油水分离困难，加热输送和原油处理能耗急剧增加。随着采出液量的不断增大，电化学两段式脱水工艺设备处于超负荷运行状态，脱水质量明显下降。为了保障原油脱水质量，必须给高含水原油加热，这消耗了大量的热能，增加了生产成本。

虽然大庆、辽河、长庆、中原等油田的技术人员对原油低温破乳剂进行过深入的研究，也有成功的矿场应用范例[1-2]，但是各油田的原油物性相差很大，其他油田应用的低温破乳剂对冀中南部原油不适用。现有原油破乳剂的最佳破乳温度一般在60～80℃，在低温下破乳效果很差，无法满足原油常温输送和低温预处理工艺流程的需要。因此，适应高含水期原油输送和处理工艺要求，降低原油生产过程中的热能损耗和生产成本，开展冀中南部油田原油低温破乳技术的研究工作是十分必要的。

2 基础研究

___按照“完善基础研究，区别不同原油，突破技术难关，节能减排实践”的工作思路，从不同原油的基础研究入手，找出低温脱水破乳剂必须具备的特性，突破适合不同原油低温破乳剂配方的难关，进行破乳剂脱水优化试验，然后进行现场工业化实践，应用中不断完善提高。

对原油的第一关键组分、第二关键组分的研究表明，冀中南部油田原油分别属于石蜡基、中间基、环烷基原油，其本构方程存在很大的差异。进行低温脱水，其破乳剂必须具备较强的表面活性、良好的润湿能力、足够的絮凝能力和很高的聚结能力，而且要脱水效率高，用量少，价格便宜，不影响原油质量，不引起管道和设备腐蚀结垢。石蜡基原油含胶质、沥青质等亲油活性物少，原油乳状液的稳定剂主要是微晶石蜡，界面稳定膜的强度差，易于破乳，但是破乳后污水质量差，脱出的水易带有微小油珠；环烷基原油沥青、胶质含量高，形成的原油乳状液较稳定，破乳困难；中间基原油中所含的环烷酸，一般是以钠盐形式存在的亲水性表面活性剂，易形成较稳定的O/W型原油乳状液。为了提高原油采收率，常采用表面活性剂驱、聚合物驱、三元复合驱等手段，采出液中含有一定量的泥砂，多为O/W/O或W/O/W型乳状液。

3 中间基原油低温脱水技术

采用“改头、交联、复配”思路，创建了冀中南部中间基原油低温脱水破乳剂及其制备方法，实现了现场节能减排。

苯酚、四乙烯五胺、甲醛在同一体系中能形成具有“互补性”和“优势性”、以甲苯封口的由“酚醛、胺醛、酚胺树酯”混合而成的高活性破乳剂“头”；打破常规束缚制备的破乳剂干剂以氢氧化钠为催化剂，让中间体与环氧丙烷、环氧乙烷聚合，环氧氯丙烷封口，提高了聚醚的活性；创建了正交试验复配现场破乳剂的生产模式。

中间基原油的黏温数据具有双重性，既有环烷基原油的黏度随温度下降而直线上升的特点，又有石蜡基原油黏温曲线存在拐点的特点，属于高乳化性原油，在常规脱水中对破乳剂要求很高，低温脱水十分困难。

冀中南部车城油田属中间基原油，脱水温度为65～70℃，每年需要消耗大量自用燃油（不含水原油）用于升温，能耗大。采用“改头、交联、复配”方式研制出了高效的、适合中间基原油的低温脱水破乳剂，获得中国发明专利：ZL 200710119726.7[3]。

破乳剂的组成特征是：各组分质量分数为：干剂45%～65%，甲醇5%～10%，其余为水。干剂的组分质量分数为：中间体PEA 21.5%～40%，氢氧化钠1.5%～3.5%，环氧乙烷20%～40%，环氧丙烷15%～35%，环氧氯丙烷2%～8%。制备中间体PEA的原料和配比为：苯酚0.8～1.5 mol，四乙烯五胺2.5～3.5 mol，甲醛2.0～3.5 mol，甲苯0.02～0.05 mol。

3.1 中间体PEA的制备

首先在反应釜中加入0.8～1.5 mol的苯酚、2.5～3.5 mol的四乙烯五胺开动搅拌，加热升温至140℃，抽空、充氮，接着缓慢滴加2.0～3.5 mol甲醛，反应压力0.3～0.45 MPa，反应温度140℃±5℃；反应2 h后，温度降至120℃，再缓慢滴加0.02～0.05 mol甲苯，反应压力0.2～0.35 MPa，反应温度120℃±5℃，平衡反应1 h，待反应釜内压力回零后降温，得到中间体PEA。

3.2 干剂的制备

首先在反应釜中加入21.5%～40%的中间体PEA、1.5%～3.5%的氢氧化钠，开动搅拌，加热升温至135℃，抽空、充氮，接着缓慢滴加15%～35%的环氧丙烷，反应压力0.2～0.25 MPa，反应温度130℃±5℃；再缓慢滴加20%～40%环氧乙烷，反应压力0.2～0.4 MPa，反应温度135℃±5℃；最后缓慢滴加2%～8%的环氧氯丙烷，反应压力0.1～0.2 MPa，反应温度120℃±5℃；平衡反应1 h，待反应釜内压力回零后，降温出料得到干剂。

3.3 低温破乳剂的制备

干剂为45%～65%，置于搪瓷混配釜中，开动搅拌，升温至50℃±5℃，缓慢滴加质量分数为5%～10%的甲醇和水后，搅拌30～60 min，降温出料得到低温破乳剂。

根据制定的合成路线，在室内复配合成了36个低温原油破乳剂样品，用车城油田中间基原油按SY/T 5281对合成的样品进行了脱水性能评价。对筛选出的10个有较高脱水率和较快脱水速率的单剂，进行单剂1∶1总加量200 mg/L的二元复配，试验温度45℃。得到2种复配破乳剂，脱水率比单剂提高幅度超过8.5个百分点。

选择这2种复配破乳剂进行正交试验，脱水率、水质为评价指标，温度、破乳剂加量、复配比为3个因素，每个因素取5个水平（温度：40～44℃，总加量分别为100、150、200、250、300 mg/L，复配质量比分别为3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3）。结果表明：3个因素中影响脱水率的极差是不相同的。温度对脱水率极差影响小于2.5个百分点，复配比对脱水率极差影响最小，破乳剂的加量从100 mg/L增加到300 mg/L时，脱水率曲线在200 mg/L处存在拐点；复配比1∶2或2∶1时，复配双剂的效果最好。因此，对中间基原油脱水应用复配比1∶2或2∶1双剂复配的破乳剂，现场温度40～44℃，实际加量为室内试验的⅟2～■3，能满足生产需要。

2007年5月复配破乳剂开始在冀中南部油田的联合站应用，原油脱水温度在40～45℃、低温破乳剂的加量在50～80 mg/L时，脱后原油含水小于0.2%，污水含油小于150 mg/L，达到了原油外输标准。脱后污水中含油量达标。