三塘湖油田原油快速脱水新技术研究与应用

方卫荣，熊开俊，张 琳 （中石油吐哈油田分公司工程技术研究院，新疆 鄯善838202）

陈晓红 （湖北省第一轻工业学校，湖北 荆州434000）

三塘湖油田原油快速脱水新技术研究与应用

方卫荣，熊开俊，张 琳 （中石油吐哈油田分公司工程技术研究院，新疆 鄯善838202）

陈晓红 （湖北省第一轻工业学校，湖北 荆州434000）

针对三塘湖油田原油脱水存在的问题，根据油田原油特性及乳化机理，研究开发了一种新型高效的FC系列破乳剂。该破乳剂在牛圈湖联合站应用表明，在现场温度条件下，破乳剂用量从平均320mg/L降低到了75mg/L，并且脱水速度快，油水界面清楚，取得了脱水效率高、净水效果好的应用效果，满足了现场使用需求。

原油；快速脱水；破乳剂

1 技术背景

原油乳状液的破乳脱水是石油生产和加工过程中重要的环节之一［1］。目前石油工业最常用的原油破乳方法是在原油中加入破乳剂。

三塘湖油田自2008年规模开发以后，随着油井综合含水的不断上升，原油脱水问题日趋严重。主要表现为：①采出液总量不断增加，能耗随之迅速增长，油气集输和处理系统负荷增大；②原使用破乳剂脱水效果不好，不仅增加了巨额运输费，而且脱出污水含油会污染环境；③卸油台二次脱水存在不合格问题，造成不能顺利交油。2009年联合站建成后，各区块原油汇集在联合站进行集中处理，但三相分离器出口原油含水仍较高，达不到设备和外输要求。为此，加大常温脱水破乳剂研制力度，适应开发后期技术改造的需要，解决高含水原油的破乳剂脱水是目前一个非常重要的课题。

2 新型破乳剂研制

2.1 原油性质

三塘湖油田的原油属于普通稠油，原油乳化现象严重且稳定性好，含水20%～60%是主要乳化阶段，乳化后粘度增加2～10倍。从地下开采上来后，油温一般在35℃左右，需要的破乳剂必须是在油温35℃左右条件下，能对原油进行低温高效破乳的原油破乳剂。三塘湖油田的原油在低温下难以破乳，主要是原油中的环烷酸胶质和一些高分子化合物形成了较稳定的油水乳化膜，影响了破乳 （表1）。

表1 三塘湖油田各区块原油性质表

2.2 破乳剂的合成

目前，国内外研究的破乳剂从化学类型上看，主要是以非离子聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物为主，在传统破乳剂的基础上进行改性，研究的方法主要包括：“改头、换尾、加骨、扩链、交联、接枝、复配”等。

破乳作用的关键是取代吸附在界面上的天然乳化剂，降低界面膜的弹性和粘性，从而降低界面膜的强度，加速液滴的聚结［2，3］。

根据三塘湖原油采出液的性质，按照以下3个方面设计破乳剂配方：①优选合成出2种不同的分子结构破乳剂；②将2种分子结构不同破乳剂在特殊条件下进行交联；③采用均匀设计的方法进行配方的优选。通过反复的合成试验，用有机酸、有机胺与有机醛进行缩合反应，再与环氧乙烷、环氧丙烷进行嵌段聚合，使用交联剂与脱水速度快的AE型破乳剂进行交联酯化。制得了命名为FC型网状结构的低温高效破乳剂。

2.3 FC型原油破乳剂的分子结构和作用机理

2.3.1 FC型原油破乳剂的基本分子结构

FC型原油破乳剂的基本分子结构见图1。

图1 FC型原油破乳剂的基本分子结构图

2.3.2 FC型原油破乳剂的破乳机理

FC型原油破乳剂的亲油基成网状结构，其亲油基在原油中迅速穿透，对油水界面膜的强度能快速降低，使其破乳吸附到亲油基上。破乳剂的亲水基对原油中的小水滴有较强的絮凝、聚结作用，使其尽快结成大水滴沉降，达到油水分离的作用。

3 破乳剂性能试验

3.1 室内破乳性能试验

室内破乳性能试验结果见表2。

表2 原油静态脱水效果

根据试验检测，综合几次试验情况，从脱水速度、油水界面、污水颜色等方面比较，破乳剂FC－0803和FC－636较好，并极大的优于现场破乳剂和井口使用的破乳剂，特别是FC－0803，不但适用于三塘湖油样，而且适用于温米、鄯善油样，脱出的污水颜色也很清，是一种优良的低温高效破乳剂。

3.2 现场破乳性能试验

为了有效降低原油和污水处理成本，为采油厂提供优质适用的破乳剂。在三塘湖现场和卸油台对研制的新型破乳剂FC－0803和目前现场使用破乳剂的性能及效果进行了一系列对比试验，结果见表3、4。

表3 三塘湖采油厂现场原油静态脱水效果

表4 卸油台现场原油静态脱水效果

3.3 试验结果及分析

以上3组试验结果表明：

1）研制的新型破乳剂FC－0803，不仅具有很高的脱水率，同时具备较快的脱水速度，脱出水颜色清，界面清晰，脱水所需温度低 （40℃即可），相对于现场使用破乳剂具有较大优势，适合于三塘湖采油厂原油破乳使用，完全能够替代目前现场使用的破乳剂。

2）破乳剂FC－0803不仅可有效降低联合站原油处理成本，同时具备较好的净水效果，为下一步污水处理减轻负担和降低成本打下了良好基础。

4 破乳剂现场应用效果分析

通过对三塘湖油田的破乳脱水工艺优选评价，针对其采出液乳化严重、粘度大的特点，制定了破乳方案，研发生产了适合的FC－0803及FC－0803－Ⅱ型破乳剂。

三塘湖采油厂从2008年7月初开始使用破乳剂FC－0803，投加浓度100～150mg/L；2009年3月使用破乳剂FC－0803－Ⅱ型，投加浓度120mg/L。2010年3月工艺改进后投加浓度降低为75mg/L。

三塘湖采油厂自2008年9月初全部采用FC－0803破乳剂后，脱水效果明显好转，其外运罐车含水从以前平均20.1%下降到了10.1%左右，既取得了原油破乳的良好效果，又大大降低了运输成本。

吐哈油田进入输油管线的原油含水量一般限制在0.5%以下。三塘湖原油拉运至卸油台后进行二次脱水，以前经常由于含水高于标准而难于向油库交油。自2008年9月初采用FC－0803破乳剂后，脱水原油含水从以前的平均0.64%降低到0.46%，使得交油可以顺利进行。2009年3月后停止添加该破乳剂，交油含水量合格。

选用FC－803－Ⅱ型破乳剂后，三塘湖联合站三相分离器出口原油含水从平均2.78%降低到了1.14%，水中含油从2.13%降到了0.47%，破乳剂用量从2008年初的平均320mg/L降低到了平均137mg/L。2010年3月经工艺改进后破乳剂投加浓度降低为75mg/L，破乳效果明显。

［1］王玉江.原油预分水工艺实验及应用 ［J］.油气田地面工程，1999，18（3）：33～35.

［2］夏立新.沥青质和胶质对乳状液稳定性的影响 ［J］.化学世界，2005，46（7）：521～523.

［3］丁德磐.原油乳状液的稳定与破乳 ［J］.油田化学，1998，15（1）：82～84.

TE832.332

A

1000－9752（2011）06－0352－03

2011－04－12

方卫荣 （1974－），男，1997年大学毕业，工程师，现主要从事油田化学助剂研究工作。

［编辑］ 苏开科