油砂SAGD采出液破乳药剂优选研究

梁吉锋

中国海洋石油国际有限公司北美公司 北京 100029

加拿大稠油资源丰富，SAGD（Steam-Assisted Gravity Drainage）是加拿大广泛应用的稠油开采技术[1]，属于稠油热采技术。采用2个水平井，其水平段一上一下，水平穿过油砂层，向其中上面的水平井注入高温蒸汽，蒸汽在水平井段进入地层，加热地层，油砂层被加热之处，稠油粘度大幅度下降，与热水一起流动到下面采油井的水平井筒内，随后被采油井采出。为了提高SAGD开采效果，有些油田在注入蒸汽中加入药剂，产生乳化降粘的效果，药剂的加入导致SAGD 技术的采出液乳化状态复杂，普通破乳速度慢，油水分离效果不理想，加重了联合站油水分离工作负担，油水分离成为油砂 SAGD采出液处理的瓶颈环节[2]，为了提高油砂 SAGD 采出液的分离效率，一般的处理过程是先在SAGD 采出液中加入预处理剂，使 SAGD 采出液油水得到初步分离，预处理后的乳化液加入耐高温破乳剂进行破乳脱水，使外输商品油含水低于指标值。为了适应加拿大长湖油田SAGD采出液特点，提高分离效率和质量，论文开展室内实验，优选出适用于原油与开采工艺特性的油砂SAGD采出液预脱水-破乳工艺的药剂配方，经现场应用，取得良好效果。

1 加拿大长湖油田采出液特性

1.1 长湖油田 SAGD 采出液检测分析

长湖油田在阿尔伯塔省北部，位于麦克默里堡以南，于2008年开始生产，采用SAGD技术生产油砂里的稠油。取加拿大长湖油田 SAGD 采出液综合来液进行分析，结果见表1和表2。

表1 长湖油田 SAGD 采出液物理性质

表2 SAGD 采出液油样在不同温度下的粘度

由表1数据可见，加拿大长湖油田原油密度非常大，且沥青质含量为17.5wt%，沥青质是油水乳化的表面活性成分，且是乳化液稳定的成分，这是加拿大长湖油田产出液乳化后难以破乳的物质基础。

由表2数据可见，其50℃的粘度为5200mPs.s，温度升高后按大约每升高10℃粘度降低一半的规律下降，其粘温特性符合稠油的规律。

1.2 稀释剂测试分析

取加拿大长湖油田适用的稀释剂进行分析，结果见表3和表4。

表3 长湖油田用稀释剂物理性质

表4 长湖油田用稀释剂组分

由表3和表4可见，稀释剂为低密度、低粘度的油品，与原油可充分互溶，有效降低原油粘度，方便原油管道输送。

2 实验条件

2.1 仪器药品

药品： 预脱水剂（多胺嵌段聚醚）： RD-1～RD-6；耐高温破乳剂（多环酚胺树脂、聚氧乙烯和聚氧丙烯聚合物）： DMO-1～DMO-5； 稀释剂（现场用）： CFT， 密度为 670kg/m3。

仪器：ME104 型电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海）；烘箱，中国；MCR301 型流变仪：安东帕，奥地利；WMD-330 型密度计：上海仪电物光，中国；ROTOFIX46H 离心机（带配套离心管）：Andreas Hettich，德国；752N 型分光光度计：上海精科，中国。

2.2 实验方法

首先将采出液在 120℃烘箱预热，混合均匀后检测其含油率。

预脱水剂评价方法： 在 100mL 具塞刻度试瓶中倒入 100mL 加热充分并混合均匀的原油乳状液，加入设定浓度的预脱水剂后摇匀， 放入120℃烘箱静置沉降，观察沉降 5min、 15 min、30 min、 60min 时油水分离刻度（脱出水量）、脱出污水水色及油水界面状况。

破乳剂评价方法： 在 100mL 具塞刻度试瓶中倒入 100mL 加热充分并混合均匀的原油乳状液，加入设定浓度的预脱水剂、破乳剂、稀释剂后摇匀， 放入 120℃烘箱静置沉降，观察沉降 5min、15 min、 30 min、 60min 时油水分离刻度、脱出污水水色及油水界面状况。 沉降60min 后，测脱出污水含油、取 20mL 中上层液体检测其含水、中间层含量。

2.3 技术指标表征

水色：目测，分为清、较清、较浑浊和浑浊四种情况；

油水界面：目测法观察油水界面紧实度，分为紧实、较紧和松散三种情况；

原油含水、中间层：离心法测定原油中含水量和中间层含量；

脱出污水含油：分光光度法。

3 实验与讨论

3.1 耐高温破乳剂

耐高温破乳剂DMO系列由一种以双酚A、多乙烯多胺、甲醛合成的酚醛树脂为起始剂，嵌段环氧丙烷和环氧乙烷的聚醚破乳剂，这种耐高温破乳剂具有以下三个特点：

（1）多环酚胺树脂中的多环为至少两个环的萘酚，由于多环的共轭效应，能够吸收大量热能，主键不易断裂，提高了破乳剂的耐高温能力；

（2）通过控制环氧乙烯与环氧丙烯比例调整破乳剂的亲水亲油平衡值，使破乳剂更易吸附在油水界面，取代原有的乳化剂，形成的吸附层松散，水珠易脱离原油，提高了破乳剂的破乳能力；

（3）由于酚胺树脂本身的多分枝结构，聚合而成的高分子破乳剂也具有多分枝结构，这种结构可同时吸附在两个或两个以上的水珠界面，这些被破乳剂分子联系起来的水珠有更多机会碰撞，聚并形成大水珠，与原油分离，提高了破乳剂的破乳效率。

对DMO系列耐高温破乳剂进行了室内耐温评价测试。对1%的DMO系列破乳剂水溶液进行130℃高温处理72小时。在80℃测定高温处理前后的破乳剂水样与加稀释剂后的长湖油田无水原油间的界面张力，测试结果见表4。

表4 DMO系列破乳剂与原油间的界面张力

3.2 药剂的筛选与评价

比较 6 种预脱水剂 RD-1～RD-6 对长湖油田SAGD 采出液油水分离效果，从脱出水量、脱出污水水色及油水界面状况三个方面进行分析，选出最佳预脱水剂 RD-2。 本次实验在 120℃下进行，实验结果见表 5。

经过预脱水处理后，大部分油珠凝聚形成大油滴并与水相分离，形成W/O型乳化油及O/W 型含油污水。为了使W/O型乳化油进一步分离，需加入耐高温破乳剂使之进一步破乳脱水。

分析耐高温破乳剂的破乳效果及对预脱水剂的协同作用，选出了最佳的耐高温破乳剂DMO-5。本次实验在 120℃、采出液密度950 kg/m3（加稀释剂）、预脱水剂 RD-2 加药量 60mg/L、耐高温破乳剂加药量300mg/L条件下进行，实验结果见表 6。

从表5、6中可以看出，预脱水剂RD-2与耐高温破乳剂DMO-5对长湖油田SAGD采出液有良好的油水分离及脱水效果，故选取此药剂进行不同密度下SAGD采出液处理实验。

表5 预脱水剂对采出液的油水分离效果

表6 耐高温破乳剂对采出液脱水效果

表7 不同原油密度 SAGD 采出液处理实验

3.3 不同原油密度 SAGD 采出液处理

在实际生产中，会在 SAGD 采出液中加入一定量的稀释剂来降低采出液原油的密度和粘度，以提高 SAGD 采出液处理操作的经济性。出于这个原因，进行了不同密度采出液油水分离及破乳实验，以验证不同处理密度下预脱水剂和耐高温破乳剂的性能。

在长湖油田SAGD采出液中掺入不同比例稀释剂，制备出不同原油密度的SAGD采出液，使用预脱水剂 RD-2 与耐高温破乳剂 DMO-5，对不同原油密度 SAGD 采出液进行处理，得出不同密度下预脱水剂与耐高温破乳剂的加药量范围。实验结果见表 7。

4 现场应用

4.1 长湖油田 SAGD 采出液处理工艺

长湖油田产量约 70000 bbl/d，联合站采用预脱水-破乳高温密闭处理工艺，来液加入预脱水剂，经初步处理后，分离出一部分水，继续加入破乳剂和稀释剂，实现快速破乳，为热化学脱水、电脱水创造条件，实现输出商品原油含水低于0.5%以下的要求，高性能的破乳剂是含水达标的关键。

4.2 预脱水-破乳药剂体系现场应用情况

长湖油田2022年1月底开始进行预脱水剂 RD-2、 耐高温破乳剂 DMO-5 现场应用试验。试验期间，预脱水剂加药量 50～70mg/L、耐高温破乳剂250～350mg/L，SAGD采出液原油密度930～970kg/m3。

以1 月 29 日～2 月 20 日交油含水数据为例，平均交油含水率为 0.21%，低于标准≤0.5%的要求，波动范围为 0.05%～0.5%，合格率为 100%。

4 结论

针对加拿大长湖油田 SAGD 采出液，通过实验筛选出预脱水剂和耐高温破乳剂，对优选出的药剂进行现场试验，预脱水剂加药量 50～70mg/L、耐高温破乳剂加药量250～350mg/L，油砂SAGD采出液密度930～970 kg/m3，平均交油含水率为 0.21%，低于标准≤0.5%的要求，取得良好脱水处理效果。