预脱水工艺在SAGD超稠油采出液高温脱水中的应用

颜亨兵　周少雄

摘 要：根据SAGD采出液物性特点，对SAGD采出液进行预处理，使其从多重的复杂高温乳状液先转化为单一的乳状液，再配合耐高温破乳剂对单一乳状液进行破乳脱水，提出了“掺柴+预脱水+高温密闭热电化学脱水”工艺，并进行了现场试验，外输交油含水小于0.5%。

关键词：SAGD；超稠油；预脱水剂；耐高温破乳；掺柴；脱水工艺

新疆油田风城超稠油开发采用SAGD（蒸汽辅助重力卸油）开发方式，采出液含油率10%-20%。SAGD采出液呈现为多重乳状液（W/O、O/W、W/O/W、 O/W/O ，甚至更复杂的乳状液）共存状态，且具有采出液温度高（160℃以上）、携砂量大、携砂粒径小、油水乳化严重等特质。常规相分离药剂在高温条件下易失效，无法实现SAGD采出液油水分离。未经预处理的SAGD采出液进入集输处理站原油处理系统后，导致原油沉降罐出现大量油水过渡带，原油含水升高，深度沉降困难，脱出污水含油、悬浮物升高，污水处理系统污水指标恶化。

1 实验部分

1.1 主要材料和仪器

风城油田SAGD超稠油采出液，含油105002.4mg/L，含砂0.18%（w/w）。粘度71780 mPa.s（50℃），密度0.9658g/cm3（50℃），膠质和沥青质含量30.56%。焦化柴油：密度0.8648 g/cm3（20℃），馏程107～357℃，闭口闪点56℃。

主要仪器：HW-3B恒温箱，ZR-3型高温密闭活塞容器，WF-6高压六通阀，HDS101型高压手动计量泵，上述仪器均为江苏华安科研仪器有限公司制造；DTS-4C石油密闭脱水仪，中石大石仪科技有限公司；7230型可见分光光度计，上海分析仪器厂；YDX型原油含水试验仪，山东邺城永兴仪器厂。

1.2 实验方法

原油含水率参照国家标准GB/T 260-77《石油产品水分测定法》；水质含油量分析按照SY/T5239-94《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》；室内高温密闭脱水实验方法：由于当前原油脱水性能评价标准SY/T5281-2000 《原油破乳剂使用性能检验方法 瓶试法》未对高温条件下的脱水性能评价方法进行阐述，为此，本文通过装置，进行原油高温脱水性能的评价。方法如下：

①装样：向高温密闭容器中加入试验油样（150ml）和小钢球后密闭。

②预热：将密闭容器放置在恒温箱中升温至试验温度180℃恒温1h。

③加药：将多通阀出口管线分别与药剂罐、密闭脱水罐两容器相连，关闭多通阀进口管线阀门和药剂瓶进口管线阀门，打开密闭脱水罐进口管线阀门，检测油样容器内部压力（P油）。

④加热：将密闭脱水罐倒置放置在恒温箱中，加热至试验所需时间。

⑤放样：待加热时间到后，快速从烘箱中拿出密闭容器，从低端经过冷却管线放出水及油样，测定油样含水率。

2 结果与讨论

2.1 SAGD超稠油采出液常规破乳脱水

工艺1为90℃下向SAGD超稠油采出液中加入FSAGD正相破乳剂1000mg/L，进行热化学沉降脱水；工艺2为首先向SAGD超稠油采出液中加入1000mg/L的F100反相破乳剂，使采出液由O/W型转变为W/O型，再对一段所形成的W/O型原油乳液加FSAGD正相破乳剂1000mg/L下进行二段热化学沉降脱水。实验结果表明，工艺1和工艺2均不能使SAGD超稠油采出液油水彻底分离，因此有必要探索SAGD超稠油采出液新的脱水思路和方法。

2.2 预脱水剂+高温密闭热化学脱水

结合SAGD超稠油采出液温度高（180℃～220℃）的特点，本文提出高温条件下，先使用预脱水剂对SAGD超稠油采出液进行一段预脱水，再对预脱水后的油样进行二段热化学脱水。

预脱水剂为室内针对SAGD超稠油采出液的特点，从稳定机理和破乳机理的理论研究入手，在一系列试验研究基础上，研制出的SAGD超稠油采出液综合处理化学剂。结合油田常规污水处理系统处理含油的能力、药剂的成本，建议预脱水剂浓度选用500mg/L。

从不同浓度破乳剂脱水效果来看，耐高温破乳剂加药量400～500mg/L较适宜，热化学沉降48h后油样含水小于1%，满足超稠油的交油指标。

2.3 预脱水剂+高温密闭热化学脱水工艺优化

考虑到SAGD处理量和热化学高温密闭沉降罐的罐容量，48h的沉降时间偏长，因此，室内通过掺柴和引入电场的方式对预脱水剂+高温密闭热化学脱水工艺进行优化。

试验结果表明，一段或二段掺入5%～10%焦化柴油（简称掺柴）后，SAGD超稠油含水降至1%的沉降脱水时间，由掺柴前的48小时降至1小时（一段掺柴）和4小时（二段掺柴），掺柴位置宜选用一段掺柴；电场的引入提高了SAGD超稠油二段热化学脱水速率，热电化学沉降脱水6小时，含水可降至1%。

2.4 现场试验

CPE新疆设计院根据室内SAGD超稠油采出液脱水实验结果，完成了高温密闭脱水工艺的设计，并于2012年12月在风城油田建成30×104t/a规模的SAGD采出液高温密闭脱水试验站，随后开展了现场工业化试验。现场试验期间，根据来液的大小和各处理装置的容量，采出液在一段预处理时间为45min左右，二段热电化学联合沉降脱水4h左右。现场运行结果表明，在一段预处理温度150～160℃，二段热化学温度130～140℃，掺入5%焦化柴油（按来液含油量计），预脱水剂300mg/L，破乳剂200mg/L的条件下，预处理装置出口污水含油小于2000mg/L，热化学沉降罐出口原油含水小于0.5%。

3 结论

SAGD超稠油采出液的处理，采用预脱（下转第页）（上接第页）水+高温密闭脱水工艺是切实可行的。脱水效果如下：SAGD超稠油采出液掺入焦化柴油，经一段160℃左右预脱水后，二段140℃热化学脱水1小时，交油含水小于1%，二段热电化学脱水1小时，交油含水小于0.5%。

参考文献：

[1]TabmeDE，SharmaMM.Factorscontrollingthestabilityofcolloidstabilizedemulsion.I.anexperimentalinvestigation.[J].JColloidInterfaceSci，1993（157）：244-253.

[2]李明遠.原油乳状液稳定性研究Ⅱ.原油成分对原油乳状液稳定性的影响[J].石油化工，1993，22（09）：224-229.

[3]陈锋，杨总.乳状液破乳方法综述[J].石油化工应用，2009，28（2）：1-3.

[4]乔建江，詹敏，张一安.乳化原油破乳机理研究[J].石油学报（石油加工），1999，15（2）：1-4.

作者简介：

颜亨兵（1986- ），男，汉族，四川安岳人，本科，研究方向：油田水处理。