破乳剂在处理油田压裂液中的研究应用

王 忠 民

（中国石油大庆油田公司第九采油厂， 黑龙江 大庆 163853）

石油化工

破乳剂在处理油田压裂液中的研究应用

王 忠 民

（中国石油大庆油田公司第九采油厂， 黑龙江 大庆 163853）

以研究油井压裂液进入多功能组合油气处理装置后破乳剂优选为目的，对新型原油破乳剂性能及质量浓度对破乳效果进行现场试验。评价结果表明新型破乳剂加药浓度低且破乳效果显著，能够抵抗住压裂措施对系统的冲击，取得了较好综合效益稳，具有较好推广应用前景。

脱水；破乳剂优选；加药浓度；效果

大庆外围油田安装的低渗透油田原油采出液处理组装化装置—多功能组合油气处理装置（五合一），是为简化地工艺流程，降低工程投资而研制的多功能油气处理装置。五合一为卧式容器，由油气分离、沉降、加热、脱水、缓冲等五部分组成[1]。该装置在油田经过十多年生产运行表明，各项指标均达到或超过设计指标。油田伴生气经其处理后可直接作为燃料燃烧[1]。五合一组合装置在降低产能建设投资、优化简化地面工艺，控制后期运行成本，提高油田整体开发效益方面具有一定代表性。

1 五合一组合装置工艺技术原理

油井来液首先进入多功能组合油气处理装置上部的分气包进行油气初步分离。气体从容器外部的管道进入容器后端，经捕雾器二次捕雾后输出。液体从分气包进入火筒罩后减速降压，同时伴有油气分离，再进入火筒下部进行沉降分离。乳状液经水洗后上升，经火筒和烟管加热后溢过堰板进入电脱水段底部的布油槽。乳状液经二次水洗后进入电场进行深度脱水，脱水后的净化油流入收油槽后落入油缓冲室，经调油阀调节后去净化油管线。脱后的污水经可调堰管流入水室，经调水阀调节后进入污水管线[2]。

2 存在的问题

目前我厂3座联合站采用“五合一”工艺流程，共应用11台“五合一”，正常运行7台，备用4台，其详细分布及设备能力见表1。

表1 多功能组合油气处理装置分布情况统计表Table 1 Distribution list of multifunctional oil and gas processing tanks

近年来随着产能及措施产量的增加，大规模压裂导致“五合一”电脱段含水偏高，影响脱水效果，同时压裂液中的胍胶对水处理设备污染严重。尤其是近3年，因油田投产、压裂、调剖等原因三次造成1#站油系统混乱，水质恶化累计长达5个月之久，其运行情况见表2。

表2 1#站多功能组合油气处理装置运行参数表Table 2 Device operating parameters in NO.1 station

根据未来几年油田压裂计划部署来看，将会受到影响的是1#站和2#站，具体情况见表3。

表3 2010年压裂措施工作量安排表Table 3 Fracturing work schedule in 2010

3 新型破乳剂配伍性试验

3.1 新型破乳剂特点

为了解决措施增产对五合一组合装置脱水效果的不良影响，2009年7月在1#站开展了新型破乳剂配伍性现场试验，将水溶性SP169破乳剂更换为油溶性破乳剂PT6682。其性质见表4。

表4 PT6682新型破乳剂物理及化学性质Table 4 Physical and chemical properties of the new demulsifier PT6682

破乳剂是一种表面活性物质，破坏乳化状的液体结构，改变界面张力实现破乳，以达到乳化液中各相分离开来的目的[3]。正相吸附作用、反相乳化作用、反离子作用、“润湿”和“渗透”作用是破乳剂的四种破乳机理[4]。

文献[5]研究表明，油溶性破乳剂明显优于水溶性破乳剂，其优点主要体现在以下三个方面：

一是与水溶性破乳剂相比。水溶性破乳剂最终将随排出的污水进入到水处理系统中，大大增加水处理的负担和费用，为绿色工业和可持续发展带来很大的威胁。油溶性破乳剂不溶于水，溶于乙醇、苯、甲苯等有机溶剂，在完成破乳作用后将留在原油中。

二是在抗击压裂液方面。水溶破乳剂大部分进入水相，压裂液化学物质多为水溶性的高聚物且电性复杂，和水溶性破乳剂发生反应，影响水溶破乳剂的工作，同时复杂的电性影响电场的工作。油溶性破乳剂大部分进入油相，与有水溶性的高聚物和电性复杂物质基本不接触，影响小。

三是在适应性方面。水溶性破乳剂的渗透性较差，无法完全渗透到油包水的乳化结构中，油溶性破乳剂的表面活性和渗透能力强，对原油的适应性更强，具有广谱、高效、低剂量的优点。

3.2 新型破乳剂现场试验

加入新型破乳剂后（见表5），五合一分离器放水含油率平均值由2 000 mg/L左右下降至400 mg/L左右，下降了80%；五合一分离器油出口的油相含水变化不大，能够保证整个系统的平稳运行。其运行效果见图1。

图1 多功能组合油气处理装置放水含油及油中含水曲线图Fig.1 Water-oil curve and oil-water curve of multifunctional oil and gas processing tanks

经过现场试验表明，PT6682破乳剂能够保证1#站外输油含水合格，同时分离后水质好于原破乳剂，该破乳剂技术上可行；五合一水出口污水含油量波动较大，其主要原因是化油点来液的流量不均匀，且化油点来油的处理难度较大，瞬间液量过大会造成水质变差；PT6682破乳剂价格高于原破乳剂，但加药浓度由60 mg/L下降到36 mg/L，最低加药量180 kg/d，低于原破乳剂加药浓度80 mg/L，用量400 kg/d，吨液处理费用基本持平。

2009年10月份在1#站应用新型破乳剂，11月9日破乳剂用量由400 kg/d下降到150 kg/d，油水处理质量稳定。

可见，加入PT6682型破乳剂后，不仅使五合一脱水效果显著（见图2），而且还抵制了压裂液对系统的冲击。2009年12月10～22日1#油田区块共压裂油井14口（见表6），虽然压裂液全部进入1#站，但是对系统没有造成严重的影响。加上普通破乳剂时，由于压裂液的影响使五合一放水含油大于2 000 mg/L，加入PT6682型破乳剂后五合一放水含油量317 mg/L，远小于2 000 mg/L。

表5 新型破乳剂现场试验加药情况表Table 5 Dosage of the new demulsifier in the field test

图2 多功能组合油气处理装置放水变化曲线图Fig.2 Drainage curve of multifunctional oil and gasprocessing tanks

表6 不同压裂井数及不同破乳剂脱水效果统计表Table 6 Different fractured well number and dewatering effect of different demulsifier

新型破乳剂的目前应用浓度为 30 mg/L（见图3），日加药量150 kg（22 000元/t不含税），日药剂费用为3 300元，折合处理吨来液的破乳剂费用0.69元，比使用原破乳剂（9 322元/t）处理吨来液的费用减少0.09元。同时运行3台五合一的前提下能够保证油、水的各项指标（见图4），1台五合一运行1天需耗电350 kW·h，耗气783 m3，停运1台五合一每天可节省968元。

图3 多功能组合油气处理装置加药浓度对比图Fig.3 Contrast of demulsifier concentration in the multifunctional oil and gas processing tank

图4 多功能组合油气处理装置放水含油对比图Fig.4 The oil concentration curve of multifunctional oil and gas processing tank

4 结束语

（1） PT6682破乳剂在保证1#站外输油含水合格的同时，分离后水质好于原破乳剂；

（2） PT6682破乳剂价格高于原破乳剂，但加药浓度30 mg/L，远低于原破乳剂加药浓度80 g/L，吨液处理费用节省0.9元；

（3） PT6682破乳能够抵抗住压裂措施对系统的冲击，处理效果优于原破乳剂。

[1] 王岩楼，张传绪，李福章.非整装复杂低渗透油田地面工艺技术与实践[M].北京：石油工业出版社，2007.

[2] 赵忠良.“五合一”装置生产试验成功[J].油气田地面工程，1998，17(2)：60.

[3] 王春辉.原油乳状液及破乳剂使用效果分析[J].辽宁化工，2010，39(7)：728-729.

[4] 张含明，王英军，宋源.原油破乳剂破乳的认识浅谈[J].科技创新导报，2010(7)：8-9.

[5] 胡延成，马贵阳，杨涛.油溶性破乳剂的研究与应用[J].油气田地面工程，2003，22（10）：47-48.

Research and Application of A New Demulsifier in Treatment of Fracturing Fluid

WANG Zhong-min
(PetroChina Daqing Oilfield Company No.9 Oil Production Plant, Heilongjiang Daqing 163853，China）

To select suitable demulsifier after the fracturing fluid into the multifunctional oil and gas processing tank, a field test was carried out to detect the emulsion breaking effect of a new crude oil demulsifier and to select the optimal concentration of the new demulsifier. The results show that the demulsifier with low concentration can have a remarkable emulsion breaking effect,and can eliminate the impact of fracturing fluid. Good comprehensive benefit has been gained by using the demulsifier，so the new demulsifier has good application prospect.

Dehydration; Demulsifier selection; Concentration; Effect

TE 357.1+2

A

1671-0460（2011）02-0136-03

2010-10-12

王忠民（1980-），男，工程师，黑龙江绥化人，2004年毕业于西安石油大学油气储运工程专业，研究方向：油田地面工艺规划设计管理工作。E-mail：cy9wangzhm@petrochina.com.cn，电话：0459-4690547。