沉降罐乳化原因分析及处理措施

杨 堃，曹 嫚，陈世栋，聂剑锋

（中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西西安 710021）

杨井联合站现有流程—依靠2 具1 000 m3沉降罐，对各转油站外输来油及单井来油，进行再次脱水处理，日均进液量1 475 m3，其中长二转、长七转来油为净化油（含水2.0 %）直接进入净化罐沉降，其余含水油进入沉降罐进行处理。目前沉降罐实际处理量为1 250 m3/d，主要包括长一转来油600 m3/d（占总数48 %），联合站周边单井来油430 m3/d（占总数34 %），以及站内底水抽脱220 m3/d（站总数的18 %）。其中长一转采用的是端点加药，管道破乳的方式，联合站单井来油及抽脱底水的处理，采用集中加药的方式。

1 出现问题

1.1 长一转来油的再次乳化

长一转站采用的是端点加药、管道破乳、最后进入联合站沉降罐进行脱水分离，占总处理量的48 %，从外输泵出口选取油样，静置20 min 可观察到样品油水分离明显，且界面清晰，油层含水低于0.5 %，但当进入到沉降罐中时，溢流口含水未见好转。

1.2 沉降罐全罐乳化

在油水界面5 m 时，分别自溢流口向下每隔1 m取剖面样，所有油样含水与溢流口含水相同（50 %），水层发黑且油水界面不清晰，污水含油超标，且通过分析油样可发现，底部有机杂质含量高。

1.3 初步处理措施效果

针对油水不分离，相应上提了破乳剂加药浓度，从原先的280 mg/L 上调至350 mg/L，实际运行中效果并不明显，且沉降罐运行状态不稳定，刚开始出现含水好转迹象（剖面样含水出现梯度30 %～60 %），2 日后又恢复全罐乳化状态，多次反复一直不稳定。

2 实验分析

2.1 分析沉降罐剖面样

通过对一定数量、不同层位、不同含水沉降罐剖面样进行分析，普遍发现油样中所含杂质比例与含水成正比例，原油中杂质含量越高，含水值就越高（总体稳定在1:25 比率附近），所以初步判断原油中固体微粒杂质为乳化剂，破坏了原有的平衡，致使破乳剂失效。

2.2 破乳剂再次破乳实验

取150 mL 溢流口油样，倒入烧杯中可发现这是典型的油包水乳状液，且明显看到其内相水滴中夹杂着固体微粒，继续向烧杯内加入200 mg/L 的破乳剂，油包水乳状液立刻破碎，油水迅速分离，最终烧杯壁剩余固体杂质。

2.3 稀HCl 对乳化油处理实验

为了进一步验证固体微粒是一种乳化剂，对400 mL油样单独加入浓度为0.5%的稀盐酸10 mL，立即有大量臭鸡蛋味的气体（H2S）溢出，油水迅速分离，10 min 后反应结束，水层发黑、固体微粒溶于水中。从而能充分说明由于固体微粒的乳化作用，导致破乳剂部分失效，从而造成全罐的乳化。

2.4 乳化剂的存在形态

通过离心机对乳化剂进行富集取样，其外观为黑色、泥质、略带臭味含硫化物（推测含有FeS）的固体，微粒密度略小于水，大量悬浮在油水界面附近，水中溶解性差、广泛分布于水层中。同时针对A21 区块单井油样进行分析，发现单井油样普遍含有此种物质，比例相对很低（小于0.1 %），推断其主要来源于单井来油，最终进入沉降罐不断富集，而非沉降罐内部腐蚀所产生。

3 沉降罐乳化原因分析

实际生产过程中，由于加药系统出现故障或者其他因素的影响，导致油水界面附近的破乳剂有效浓度降低，对乳化微粒的抑制作用部分失效，导致乳化微粒在此处形成油包水乳状液，并随着罐内油流上升到油层位置，导致溢流口高含水出现，破乳剂局部失效，最终恶化为沉降罐全罐的乳化。

目前，所使用的破乳剂均为水溶性破乳剂，此类药品在净化油中残留很少，主要溶解在水层中发挥破乳作用，一旦沉降罐中上部油层形成乳化，其药效无法到达沉降罐中上部。所以，单纯提高联合站破乳剂加药量或者增加远端加药浓度，所起的效果非常有限，甚至过大剂量的破乳剂投入反而会造成反向乳化情况发生。

4 结合沉降罐运行状态的现场处理措施

4.1 现场情况

具体原因：杨井联合站由于加药泵故障停止运行6 h，恢复加药后，溢流口含水由0.5 %上涨到10 %，中下部油层含水20 %（9 m 溢流口，7 m 以下），且油水界面浑浊，并且仍继续在恶化，24 h 后出现高含水停输。

处理措施：根据沉降罐11 m 罐高，油水界面稳定在5 m 附近的情况，首先保证油水界面的稳定，确保加药泵排量稳定（维持原浓度），同时选取6 m 长的导管2 根，从罐顶插入沉降罐中；用25 kg 的加药小桶以1:1的比例稀释破乳剂，每8 h 分别从罐顶导管加入，全天累计加药150 kg。

最终结果：通过加药，逐步发现首先沉降罐油水界面（5 m～7 m）处含水出现好转，含水逐渐降低到5 %以内，随着不断进油，上部含水也随之逐渐降低，最终3 d时间内沉降罐溢流口含水恢复到0.5 %左右的水平。

4.2 现场处理措施

由于罐顶直接倒加破乳剂无法作用于油层中下部，无法处理中下部的油包水乳状液，且污染物乳化微粒并未得到处理，继续在油层中污染已完成破乳进行沉降的原油。针对这一具体情况，通过导管直接将破乳剂导入油层中下部，且破乳剂随管壁小孔向四周扩散，有较好的分散性，同时在油层中完成破乳及沉降过程，乳化微粒随水滴下沉到水层中去，彻底处理了沉降罐乳化的根本问题（见图1）。

图1 导管导入破乳剂效果

5 认识及结论

5.1 原油物性

A21 区块总体开采时间已超过10 年，伴随着老区块原油含水不断上升，及新区块不同层位原油的开采，加之各类井下措施，以及井筒、管网普遍的老化，所产生的各类化学物质，对原油的物性已产生了较大的影响。长期来看，原油的物性是处在不断变化中，油品需要定期进行定性、定量的油化分析，以掌握其最新动态。

5.2 破乳剂筛选

在掌握油品物性的同时，筛选破乳剂不应仅仅局限于实验室数据，更应确定其在具体区块原油物性，具体站点、以及站点流程、温度、设备、等其他不可改变因素下，破乳剂现场具体性能。

5.3 运行建议

由于乳化微粒大量存在于单井来油中，并且在沉降罐中富集，进而影响正常的原油破乳及沉降过程，故必须保证破乳剂对乳化微粒的抑制作用。现有条件下，此类物质尚无有效处理措施，这就要求破乳剂加药工作严格按规定执行；同时对于处理联合站沉降罐高含水的问题，采用导管倒加破乳剂这种方式虽有待改进，但目前仍为处理沉降罐乳化最有效的方法。

［1］ 冯叔初，郭揆常.油气集输与矿场加工［M］.中国石油大学出版社，2006.

［2］ 周小玲，孟祥江.油田化学［M］.北京：石油工业出版社，2010.

［3］ 杨树人，汪志明，何光渝，崔海清.工程流体力学［M］.北京：石油工业出版社，2006.

［4］ 张卫东，程玉虎，朱好华.油田化学剂对原油破乳剂YT-100 脱水效果的影响［J］.油田化学，2006，（2）：36-39.