一种原油乳化液破乳剂的研究与应用

2020-07-04毕岩滨

石油化工应用 2020年6期

毕岩滨，林超

（1.中海油能源发展装备技术有限公司，天津 300452；2.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

伴随着海上油田开采中后期的到来，海上油田产液中含水越来越高。油田采出液中的水主要有两种形式[1]：游离水和乳化液。其中，渤中34-2/4 油田产液中含有大量的乳化液，处理难度较大，需定期人工排出，否则现场处理流程无法正常运作，造成外输原油含水值超标，给油田现场生产带来了极大的困扰。

破坏乳化液界面的稳定性是解决乳化液问题的关键。截止目前，处理乳化液比较有效的方法可以分为以下几种：过滤法、离心分离法、化学破乳脱水法、超声破乳脱水法、微波辐射法、生物法、磁处理法和电破乳脱水法[2-5]。其中，化学破乳脱水法效果尤为显著。

1 实验部分

1.1 实验仪器与试剂

主要仪器：2L 不锈钢高压反应釜，型号FCF2-3.0，烟台科立化工设备公司；加热套，HDM-1000，常州澳华仪器有限公司；电磁搅拌器，SXJQ-1，郑州长城科工贸有限公司；恒温水浴，TW-20，德国Julabo；电子天平，YP15K，上海第二天平仪器厂；旋片真空泵，2XZ-2，浙江黄岩真空泵厂。

主要试剂：起始剂A（自制），羟基≤100；起始剂B（自制），羟基≤100；起始剂C（自制），羟基≤100；环氧丙烷（工业品），纯度≥99 %；环氧乙烷（工业品），纯度≥99%；氢氧化钾，工业品。

1.2 破乳剂制备

分别将定量的起始剂和催化剂氢氧化钾投入到高压反应釜中，闭合反应釜，上紧密闭螺栓，开启搅拌，将转速调至150 r/min，开启电加热，待反应釜温度升至100 ℃时开启旋片真空泵，将整个反应釜体及进料管线抽真空2 min，用氮气置换2 次，继续加热，待反应釜升至150 ℃开始缓慢滴加定量的环氧丙烷（PO），保持滴加速度在20～30 滴/分钟，反应温度控制在150 ℃～160 ℃，釜内反应压力控制在≤0.4 MPa，待环氧丙烷反应至负压后，保温40 min，开启冷凝水将反应釜内温度降至130 ℃，开始缓慢滴加定量的环氧乙烷（EO），保持滴加速度在10～20 滴/分钟，反应温度控制在130 ℃～140 ℃，釜内压力控制在≤0.3 MPa，待环氧乙烷反应至负压后保温1 h 出料。

1.3 破乳剂的性能评价

按照石油天然气行业标准《原油破乳剂使用性能检测方法》（SY/T5281-2000），《水包油乳状液使用性能评价方法》（SY/T5797-1993）对破乳剂破乳效果进行评价。

2 结果与讨论

2.1 起始剂种类对原油乳状液破乳的影响

分别使用不同类型的起始剂A、起始剂B 和起始剂C 按照1.2 方法制备破乳剂YH-01、YH-02 和YH-03。取BZ34-2/4 油田一级分离器入口油水样，实验温度65 ℃，加药浓度100 mg/L 开展破乳剂脱水实验，具体实验结果（见表1）。

由表1 可知，不同类型起始剂制备的破乳剂对BZ34-2/4 油田原油乳化液脱水效果不同。其中，起始剂C 类型的破乳剂对BZ34-2/4 油田乳化液破乳效果最好，且乳化液含量明显降低。起始剂A 和起始剂B类型的破乳剂对BZ34-2/4 油田乳化液有一定的脱水效果，但是脱水效果不明显。由此可见，随着起始剂支链的增多，所得破乳剂的破乳性能随之提高[6]，针对乳化液处理效果越好。

2.2 起始剂量对原油乳状液破乳的影响

分别使用不同剂量的起始剂C 按照1.2 方法分别制备破乳剂。取BZ34-2/4 油田一级分离器入口物流上层原油，实验温度65 ℃，加药浓度100 mg/L 开展破乳剂脱水实验，具体实验结果（见表2）。

由表2 可知，不同剂量的同一起始剂制备的破乳剂破乳效果也不相同。针对BZ34-2/4 油田产液，当起始剂量为0.8 %时，所制备破乳剂的破乳效果最好，并且随着起始剂加注量的增加，所制备破乳剂的破乳效果减弱。因此，随着起始剂含量的增大，破乳剂的脱水效果变差，处理乳化液的能力削弱。

表1 不同起始剂种类破乳剂脱水实验数据

表2 不同剂量起始剂破乳剂脱水实验数据

表3 不同m（EO）/m（PO）值破乳剂脱水实验数据

2.3 m（EO）/m（PO）对原油乳状液破乳的影响

使用相同剂量的起始剂C，选用不同的m（EO）/m（PO）值按照1.2 制备不同的破乳剂。取BZ34-2/4 现场一级分离器的出口原油，实验温度为65 ℃，加药浓度100 mg/L 开展破乳剂脱水实验，具体实验结果（见表3）。

由表3 可知，m（EO）/ m（PO）值影响破乳剂的破乳效果。针对BZ34-2/4 油田，使用起始剂C，起始剂含量为0.8 %，m（EO）/m（PO）在2:8 到3:7 时，所制备破乳剂效果最优，原油乳化液处理效果最好。当m（EO）/m（PO）值太大或者太小时，制备的破乳剂破乳效果均不明显。破乳剂不同的m（EO）/m（PO）值会直接影响其HLB值，而HLB 值最终影响破乳作用效果[7]，不同乳化程度的原油乳化液对HLB 值要求不同，只有当破乳剂的HLB 值处于一定范围内时，才能破坏界面张力[8]。因此，不同的原油对破乳剂的m（EO）/m（PO）值要求不同。

2.4 破乳剂浓度对原油乳状液破乳的影响

以起始剂C 为起始剂，起始剂含量为0.8%，m（EO）/m（PO）值为2:8 制备破乳剂。取BZ34-2/4 现场一级分离器入口物流上层原油，实验温度65 ℃，加药浓度100 mg/L 开展破乳剂脱水实验，实验结果（见表4）。

由表4 可知，当破乳剂的加注浓度在60 mg/L～120 mg/L 时，随着破乳剂加注浓度的增加，破乳剂的脱水效果增加；当破乳剂加注浓度在120 mg/L～160 mg/L时，随着破乳剂加注浓度的增加，破乳剂的脱水效果保持不变。其主要原因为破乳剂溶液的CMC 影响油水界面的界面张力[9，10]。

表4 不同破乳剂浓度脱水实验数据

3 现场应用

3.1 破乳剂工业化生产

将起始剂C 在暖房加热熔化后经电子秤计量吸入3 m3到聚合釜，加热并开搅拌，投入催化剂氢氧化钾，升温，减压下抽真空，充氮气置换，再升温至投料温度150 ℃。启动投料程序，按投料比例投环氧丙烷，并进行聚合反应，反应过程中，通过DCS 系统控制投药速度，并控制加热蒸汽或冷却水的量，使聚合釜温度保持在150 ℃～160 ℃，釜内反应压力维持在≤0.4 MPa。投完环氧丙烷后，继续内压反应，使釜压降至初始压力，通冷却水降温至140 ℃，开始按照设定投料比投入环氧乙烷，通过DCS 系统控制投料速度，使聚合釜温度保持在130 ℃～140 ℃，釜内反应压力维持在≤0.3 MPa，投料完毕后保温1 h 使釜内压力恢复至初始压力，降温出料。

3.2 破乳剂现场应用

BZ34-2/4CEP 平台为渤海区域渤南作业公司下属中心处理平台，具体现场原油流程（见图1）。

2019 年4 月至5 月，笔者在BZ34-2/4CEP 平台开展两个月现场加注实验，替换原来现场在用药剂BH-113，具体实验数据（见表5）。

根据表5 实验数据可以得出：实验药剂替换现场在用破乳剂BH-113 后，破乳剂加注浓度由140 mg/L降低至120 mg/L；原油各级分离器脱水效果改善较为明显，设备出口原油含水值均较实验前降低；现场外输原油含水值能够稳定在0.3 %左右（外输乳化液含量由0.3 mL 降低至0.1 mL），能够确保BZ34-2/4CEP 平台现场原油外输合格。