苏里格气田凝析油乳状液破乳实验研究

2022-03-25梁平游书婷师朋飞伍星光余雨晗熊明林

精细石油化工 2022年2期

梁平，游书婷*，师朋飞，伍星光，余雨晗，熊明林

(1.重庆科技学院石油与天然气工程学院，重庆 401331；2.中石化西北油田分公司采油一厂，新疆轮台 841600；3.国家管网西南管道南宁输油气分公司，广西南宁 530000)

苏里格气田作为我国陆上最大整装天然气田，在开采过程中先后开展了泡沫排水采气工程以排除井筒积液，提高单井产量。然而，泡排剂虽能提高泡排效果，但泡排剂与固体机械杂质、水、凝析油等共存致使凝析油乳化严重[1-4]，这部分凝析油乳状液直接排放会导致场站设备运行负荷增加和凝析油无法有效回收。

解决苏里格气田地面集输系统难题的关键在于实现凝析油乳状液的高效破乳。目前，人们针对原油化学破乳剂开展了大量的研究[5-11]。梅洛洛等[12]在评价原油乳状液破乳效果时发现，油溶性破乳剂对于油包水型乳状液破乳效果更好；王瑞等[13]通过对比单体破乳剂及复配破乳剂对原油破乳脱水效果发现，复配破乳剂的破乳效果要优于单体破乳剂；Ahmed等[14]在研究不同类型破乳剂的平衡比时发现，当乳状液中破乳剂的平衡比接近1时，可有效降低界面张力，提高破乳剂性能；王金娜等[15]使用破乳菌XH1考察不同接种量对O/W型乳状液的破乳效果，发现接种量达到6%时，XH1的破乳效果最好，为最佳接种量。

在上述研究中，大都针对原油或稠油乳状液，从破乳剂的类型入手评价破乳剂的破乳效果[16-20]；但针对含泡排液的凝析油乳状液破乳问题的研究较少。有鉴于此，笔者进行了不同类型破乳剂对凝析油乳状液的破乳实验研究，得到不同实验条件下凝析油乳状液的破乳规律以及最佳破乳剂用量，以期为现场实际提供理论指导。

1 实验

1.1 主要材料

苏y-7凝析油：水层的总矿化度为61 902.28 mg/L、pH值为6.25,含油量为378.42 mg/L；液样油层的含油率为90.2%，含水率为9.5%。苏里格气田凝析油乳状液为水包油(O/W)型乳状液，其主要成分为C5～C24(表1)。

表1 凝析油组成

水溶性破乳剂620H型(阳离子聚醚，橙红色)和油溶性破乳剂620F型,苏里格气田；水溶性破乳剂620A型(环氧丙烷)、620B型(聚季铵盐)、620C型(双氰胺改性酚醛树脂)、620G型(阳离子聚醚，浅黄色)和油溶性破乳剂620D型(多元醇)、620E型(油酸聚氧乙烯醚),德州市净源环保科技有限公司。

1.2 实验方法

采用SY/T 5281—2000《原油破乳剂使用性能检测方法(瓶试法)》进行实验，记录其在不同静置时间的乳化层、水层及油层的高度，同时观察油水界面状况及脱水水色，并以脱水率和破乳率为指标评价破乳效果。

根据SY/T 5281—2000对不同破乳剂的单因素(加热破乳实验，化学破乳实验)和多因素(加热化学破乳实验)进行对比实验，然后优选出两种最佳的凝析油破乳剂按不同比例进行复配比实验(表2)。

表2 破乳方案

2 结果与讨论

2.1 单破乳剂性能实验

在加注浓度比为200∶1，记录不同温度下静置不同时间的脱水率、油水界面状况以及脱出水色等，结果见表3和图1。

图1 8种破乳单剂不同时间的破乳情况

从表3可知，当温度相同时，不同破乳剂的油水界面状况和脱出水色不同。其中，在破乳温度为25 ℃时，添加620B型、620C型和620D型破乳剂的乳状液分为三层，即油层、水层以及油水混合的中间层；添加620A型、620E型和620F型破乳剂的样品仅出现油层和水层，且添加620A型和620E型破乳剂的油层和水层均较浑浊，而添加620F型破乳剂的油层浑浊、水层较清。随着温度的上升，乳状液的油层、中间层几乎无变化，水层则随着温度上升逐渐澄清。

表3 不同破乳剂优选

从图1可以看出，就整体而言，8种单剂破乳剂对苏里格凝析油乳状液均有破乳效果且随着温度的升高而增大，但破乳效率却有差异；在温度相同时，随着破乳时间的增加，破乳率逐渐提高。温度为40 ℃时，620D型破乳剂和620E型破乳剂的脱水率均为93.8%，但乳状液未完全分层，油层和水层的脱出色浑浊且油水界面不整齐。

事实上，不同破乳剂作用效果的差异究其根源在于破乳剂的类型不同。以620G和620H为例，其为水溶性破乳剂，而凝析油乳状液为水包油乳状液。当把两种破乳剂分别加入到乳状液中后，破乳剂能够较好地分散到乳状液中，且破乳剂的非极性官能团能够较好地吸附在凝析油乳状液表面，降低乳状液的界面张力，从而促进小液滴聚集，降低乳状液的稳定性，最终实现破乳。而对于油溶性破乳剂，当加入到乳状液中，其分散性较差，致使破乳剂与乳状液不能充分混合，在促进小液滴聚并以及降低乳状液稳定性方面也弱于水溶性破乳剂。因此，相比水溶性破乳剂而言，其破乳效果较弱。

2.2 复配破乳剂性能实验

将620G型破乳剂与620H型破乳剂分别按不同比例进行复配，结合现场加注比例将其分别加入到乳状液中，考察复配破乳剂对乳状液在静置、搅拌下的作用效果结果如表4、表5所示。

表4 复配破乳效果对比

表5 不同加注比例下的破乳效果

从表4可以看出，在静置条件下，当添加不同复配比例的破乳剂后，随着静置时间的增加，乳状液高度逐渐降低，破乳效果逐渐升高;在搅拌时，也呈现出相同的规律。进一步分析发现，620G型和620H型破乳剂为1∶1时，破乳率是最低的；但随着620G型或者620H型破乳剂用量的不断增加，破乳率逐渐提高，当620G型和620H型破乳剂的复配比例为1∶7时，充分搅拌后静置破乳率为80.0%，相比两者的复配比例为7∶1时高了7.1%，且破乳后的油水界面整齐，脱出水色清晰，油层、水层、固体杂质悬浮物完全分离。同时，当620G型和620H型破乳剂的复配比例为1∶7时，静置破乳率在3 h达到了62.9%，而充分搅拌后的破乳率在4 h达到了78.6%，接近其破乳12 h的破乳率(80.0%)，表明搅拌破乳的效率要远高于静置破乳。

由表5可见,当加注比例相同，随着破乳时间的增加，破乳率逐渐提高，其中200∶1的加注比例在4 h的破乳率达到了85%，而且比破乳0.5 h的破乳率提高了29%。可见，复配后破乳剂的破乳效率是先快后慢，在破乳4 h时，破乳率已达到了比较理想的效果，基本接近其12 h的破乳率。

当破乳时间相同时，随着加注比例增加，破乳率逐渐降低，其中在破乳0.5 h时，200∶1的破乳率为56%，400∶1的破乳率为53%，但600∶1的破乳率只有39%；随着破乳时间的增加，200∶1的破乳率达到了85%，400∶1的破乳率为79%，而600∶1的破乳率仅比200∶1在0.5 h的破乳率高3%。可见，破乳率不与破乳剂的用量成正比，当破乳剂的用量达到一定数值时，破乳效果随着加注比例的增加而下降。因此，破乳剂的最佳加注比例为200∶1。

综上所述，充分搅拌后破乳优于静置破乳，复配后的破乳效果优于单一破乳剂的效果。主要是因为充分搅拌后，有利于破乳剂和乳状液充分地接触，加快破乳速度；两种破乳剂由于协同作用，弥补了620G型破乳剂脱出水色较清的缺点，同时有利于提高破乳率。