南海某油田多胶质原油破乳剂的评价与应用_欧正佳.pdf

第 51 卷第 2 期2023 年 1 月广 州 化 工Guangzhou Chemical IndustryVol.51 No.2Jan.2023南海某油田多胶质原油破乳剂的评价与应用欧正佳(中海石油(中国)有限公司深圳分公司,广东 深圳 518000)摘 要:针对南海某油田多胶质原油,通过破乳剂优化筛选,配伍性试验,现场试验,研究了破乳剂 OP-19 对多胶质原油的处理效果,并开展了在南海某油田现场的应用效果。结果表明:破乳剂 OP-19 在加注浓度75 mg/kg 时,效果良好,分离器油相出口含水从 11%降低至 5.4%,极大减轻了下游处理系统的压力。现场流程稳定,试验期间污水系统水质正常,满足现场要求。通过本次优化评选试验,破乳剂用量降低了约 7%的注入量。关键词:破乳剂;净化油含水;海上石油中图分类号:TE39 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2023)02-0217-03 作者简介:欧正佳(1983-),男,油气田开发工程师,从事海上油气田相关技术开发与管理。Evaluation and Application Study on Demulsifier forRich Resin Crude Oil in One of Nanhai OilfieldOU Zheng-Jia(CNOOC China Ltd.Shenzhen,Guangdong Shenzhen 518000,China)Abstract:According to the properties of rich resin crude oil in an oilfield in Nanhai sea,the application effect ofdemulsifier OP-19 in the crude oil treatment system of an offshore oilfield was studied through evaluation,compatibilitytest and application test.The results showed that when the filling concentration of demulsifier OP-19 was 75 mg/kg,thewater content of the crude oil at the outlet of the separator was significantly reduced from 11%to 5.4%,significantlyreleased the stress of the downstream process system.The on-site process operated stably,which had no adverse impacton the sewage system and met the needs of the field.Through the test,demulsifier OP-19 could reduce 7%injectiondosage.Key words:demulsifer;BSW;offshore oil在海上原油开采过程中,含油采出液通常经由电潜泵从井底举升到井口,再经过油嘴的节流进入生产管汇和生产分离器,在此过程中,由于泵和管线、弯头等对产出液的强烈剪切作用,产出液中的水滴会被破碎为小的颗粒,被原油中天然存在的环烷酸、胶质、沥青质、石蜡、黏土等乳化剂稳定,均匀的分散在原油中,形成稳定的乳化液。在产出液含水较低时,乳化液主要以油包水(W/O)形式存在;在产出液含水较高时,乳化液类型为水包油(O/W)或水包油包水(W/O/W)1。南海某油田处于生产开发的初期,产油为中轻质原油,密度较低,理论上容易进行破乳,但在实际应用中,现场使用的破乳剂未能实现较好的破乳作用,导致外输原油含水较高,乳化较严重,下游处理设施处理压力较大,需开发出脱水速度快、脱水率高,能尽可能降低原油处理器乳化现象的产品,以满足油田现场随着增产上产而不断提升的处理要求和成本控制需求2。1 试验方法1.1 主要材料与仪器OP11,OP12,OP13,OP14,OP15,OP16,OP17,OP18,OP19 改性破乳剂,自产。南海某油田原油(密度:0.8601 g/cm3,蜡含量:21.5%(),胶质含量:23.4%()、沥青含量:1.6%()。TW8 恒温水浴,德国 Julabo 公司;100mL 刻度离心瓶,美国 Robinson 公司;离心机,美国 Robinson 公司;手持振荡器,定制,2 排每排 6 格;微量移液器,大龙兴创实验仪器(北京)有限公司;秒表,德国 Wurth 公司。1.2 破乳剂评选方法参照 SY/T 5281-2000 原油破乳剂使用性能检测方法(瓶试法)进行3-4。取55 mL 实验原油、现场生产水25 mL 以及适量破乳剂加入 100 mL 离心瓶中,放入恒温(80)水浴中恒温 15 20 min,将离心瓶从水浴中取出放气振荡 100 次后,继续放入该水浴中恒温脱水。记录不同时间下乳化液脱出水量、油水界面及出水颜色并进行对比分析,确定合适的破乳剂。对脱水后上层油样进行离心测试净化油含水率测试。1.3 净化油含水的测定取脱水瓶上层净化油 5 mL,转移至离心管中,再加入等体积的溶剂油,振荡均匀,放入离心机中,在 2000 r/m 在转速下离心 10 min,取出离心管读数。218 广 州 化 工2023 年 1 月2 结果与讨论2.1 不同破乳剂的脱水性能对比 取该油田的生产管汇油样、水样,配制成含水率 31%的油水样,在不同的脱水瓶中分别加入不同类型的破乳剂,振荡后,放入 80 水浴锅开始读数。试验结果见表 1。表 1 破乳剂脱水实验数据Table 1 The data of demulsifier screening序号药剂名称稀释浓度/%浓度/(mg/kg)脱水时间/min 和脱水体积/mL净化油/mL246915水乳化1P-29原液800.741418211.52.42OP-11原液80372022221.41.53OP-12原液80101820212112.84OP-13原液802.591416175OP-14原液804171819196OP-15原液803131920207OP-16原液805171819198OP-17原液80124689OP-18原液8031218202010OP-19原液804122023240.40.4破乳剂的优化评选主要针对的是生产现场出现的问题,通过对破乳剂的优化调整,找到最适于使用的破乳剂。在本实验中,面对的现场问题主要是外输原油含水较高,乳化较严重的情况,因此重点考察破乳剂的脱水速率、净化油含水情况5。考虑到原油中沥青质和胶质含量达到 25%,为典型的多胶质原油,而原油中的沥青质、胶质由于其具有极性官能团、芳香结构和脂肪链等天然结构,是天然的乳化剂,乳化作用显著6-7。我们主要选用不同方式改性的聚醚型破乳剂开展评价。在脱水性能评价实验中,我们主要考察脱水速率。从表 1数据可以看出,破乳剂 OP-11、OP-12、OP-19 脱水速率均优于或等于在用破乳剂 P-29,在15 min 内脱水率达到84%以上,其中 OP-12 初期脱水速率有明显优势,但终脱水量偏低;OP-11 和 OP-19 初期脱水稍慢,但终脱水量较优,OP-19 终脱水率更是达到 96%。对 P-29、OP-11、OP-12 和 OP-19 进行了净化油含水测试,结果显示 P-29 和 OP-12 的净化油含水(和乳化)较高,OP-19 净化油含水最低,OP-11 次之。综合以上实验结果,OP-19 和 OP-11 在脱水速率和净化油含水量两方面均比在用破乳剂更优,后续主要考察该 2 个样品。2.2 破乳剂与清水剂的配伍性实验在油田现场使用的破乳剂需考察其与在现场使用的其他药剂的配伍性,根据现场药剂加注情况,本论文考察油田在用清水剂 Q-211 对破乳剂脱水性能的影响。取含水率为 31%的 80 mL混合油样倒入脱水瓶,在不同的脱水瓶中分别加入不同的破乳剂,同时加入清水剂 Q-310,振荡后,放入 80 水浴锅开始读数。试验结果见表 2。表 2 破乳剂与清水剂配伍性脱水实验数据Table 2 Compatibility test between demulsifier and water clarifier序号药剂名称稀释浓度/%浓度/(mg/kg)脱水时间/min 和脱水体积/mL净化油/mL246915水乳化1P-29原液800.541418212P-29+Q-211原液80+10161618211.81.13OP-11原液804101820224OP-11+Q-211原液80+10381418211.51.55OP-19原液805101822246OP-19+Q-211原液80+105122022240.30.5由表 2 数据可以得出,OP-11 与 Q-211 配合使用时,脱水速率下降,15 min 时终脱水量降低,而 OP-19 和 P-29 与 Q-211 配合使用时脱水速率和终脱水量与破乳剂单独使用时接近。破乳剂与清水剂配伍性不佳将导致油田外输含水升高,或导致海管压力增大,由此可见,样品 OP-11 不合适,只有样品 OP-19 与清水剂 Q-211 配伍性良好,适于在油田现场使用。2.3 破乳剂在不同加注浓度下的脱水效果对评选出的 OP-19 进行浓度梯度实验时,取80 mL 油水样倒入脱水瓶,在不同的脱水瓶中分别加入不同浓度的破乳剂,振荡后,放入 80 水浴锅开始读数,试验结果见表 3。浓度梯度试验中,OP-19 在 80 mg/kg、75 mg/kg 加注浓度下破乳效果接近,明显优于在用破乳剂 P-29,当 OP-19 加注浓度降低至 70 mg/kg 时,脱水速率明显降低,相同时间内终脱水率也较低,基本与在用破乳剂 P-29(80 mg/kg)相当。通过破乳剂浓度梯度试验,考察了不同加注浓度下破乳剂的使用效果,为后续破乳剂的现场应用提供了指导依据。第 51 卷第 2 期欧正佳:南海某油田多胶质原油破乳剂的评价与应用219 表 3 破乳剂脱水实验数据(浓度梯度)Table 3 The data of demulsifier screening(concentration gradient)序号药剂名称稀释浓度/%浓度/(mg/kg)脱水时间/min 和脱水体积/mL净化油/mL246915水乳化1P-29原液802616192022.62OP-19原液804132023240.50.33OP-19原液754121821230.814OP-19原液70271418202.22.43 现场应用情况平台处理流程简图如图 1 所示,该处理流程为南海东部地区油田经常使用的单级生产分离器进行油气水三相分离,经过处理的原油经过外输泵输送到下游生产系统进行进一步处理,污水则经过水处理系统处理合格后排海,气相经过火炬燃烧。图 1 南海某平台油水处理流程示意图Fig.1 Flowing chart of oil and water treatment system根据现场实际情况,试验破乳剂 OP-19 通过药剂罐盛装,使用临时加注管线在原破乳剂加注点进行加注。重点考察外输原油含水和乳化情况,平台水处理系统 OIW 变化情况。试验开始前录取 2D 空白数据,然后正式开展破乳剂 OP-19 的现场应用试验。根据现场情况,试验破乳剂加注点选在生产分离器管汇入口处。选择平台生产分离器油相出口为监测点,观察外输原油含水和乳化的变化情况,同时关注系统各级水处理设备运行情况和污水含油情况。试验破乳剂 OP-19 在平台加注浓度 80 mg/kg,经监测生产分离器油相出口含水由 11%下降至 5%,各水处理设备运行工况和污水含油值正常。而后调整试验破乳剂加注浓度至 75 mg/kg,生产分离器油相出口含水轻微升高至5.4%。再次降低试验破乳剂加注浓度至 70 mg/kg,生产分离器油相出口含水进一步升高至 8.2%。试验破乳剂OP-19 应用效果见图 2。图 2 破乳剂 OP-19 试验效果Fig.2 The application of the demulsifier OP-19 试验破乳剂 OP-19 现场加注期间,对生产分离器水相出口和外排污水均进行了水中含油检测,结果如图 3 所示。试验破乳剂的加注对生产分离器水相出口污水影响较小,而明显降低了外排污水的水中含油值,对平台正常运行有积极意义。图 3 破乳剂 OP-19 试验效果(对生产污水)Fig.3 The application of the demulsifier OP-19(for production wastewater)试验破乳剂 OP-19 加注前后,生产分离器油水界面高度有明显变化,中控显示分离器油水界面在加注试验破乳剂后升高了约 30 cm;而后手动调整油水界位到原高度后,外排水流量增加了 6 m3/h。这侧面反馈了破乳剂 OP-19 具有优良的破乳效果。4 结 论破乳剂 OP-19 在加注浓度 75 mg/kg 时,效果良好,分离器油相出口含水从 11%降低至 5.4%,减轻了下游处理系统的压力。现场流程稳定,试验期间污水系统水质正常,满足现场要求。破乳剂 OP-19 的应用即满足了平台控制外输含水率的目标,同时降低了破乳剂用量约 7%,对平台实现稳产增产有积极意义。参考文献1 王涛,张庆志,王芳.原油乳状液的稳定性及其流变性J.油田化学,2014,31(4):600-604.2 魏强,胡富强,张爽,等.西江油田群混合产液用破乳剂的研制与应用J.中国海上油气,2012,24(6):47-50.3 石油天然气行业标准“SY/T 5281-2000”原油破乳剂使用性能检测方法(瓶试法)S.4 石油天然气行业标准“SY/T 5797-93”水包油乳状液破乳剂使用性能评定方法S.5 徐程,施帅帅,郭礼荣.油田破乳剂的研究与应用进展J.广州化工,2021,49(12):18-20.6Hippmann S,Ahmed S S,Frohlich P,et al.Demulsification of water/crude oil emulsion using natural rock AlginiteJ.Colloids and surfacesA:Physicochemical and engineering aspects,2018,553:7-79.7 林楠曦,陈武,肖瑞.胶质与沥青质相互作用及对原油乳状液的影响研究进展J.广东化工,2015,42(3):65-66,71.