程 艷 黃 涇 李支文 王 玉 郭曉男

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司采油技術(shù)服務(wù)公司； 2.中海石油（中國）有限公司天津分公司）

自1934年Hammersd hmidt在天然氣管道中發(fā)現(xiàn)堵塞管道的天然氣水合物以來，如何抑制水合物的形成就成為油氣開采中需要解決的重要問題之一［1－4］。研究和現(xiàn)場應(yīng)用表明，加注水合物抑制劑是一種經(jīng)濟有效的手段。傳統(tǒng)的熱力學抑制劑包括甲醇和乙二醇等，在國內(nèi)外均廣泛應(yīng)用，如JZ20－2、21－1油氣田自投產(chǎn)以來就一直采用注入乙二醇與甲醇來防治水合物的生成。然而，熱力學抑制劑通常加注量較大，質(zhì)量濃度約100～500 g/L［5－6］，成本較高。

近年來，隨著世界石油勘探業(yè)的重點向深海轉(zhuǎn)移，低劑量抑制劑的研究及應(yīng)用更是發(fā)展迅速。例如，EXXON、BP、SHELL等石油公司及科研院所開發(fā)了多種抑制劑產(chǎn)品，且有多種工業(yè)產(chǎn)品在英國的北海油田與美國的墨西哥灣、德克薩斯等海上和陸上油氣田進行試驗和現(xiàn)場應(yīng)用，過冷度達5～10℃，使用質(zhì)量濃度一般在1～50 g/L，主要產(chǎn)品有聚N－乙烯基己內(nèi)酰胺（PVCap）、聚N－乙烯基吡咯烷酮（PVP）、聚（N－乙烯基吡咯烷酮/N－乙烯基己內(nèi)酰胺/N，N－二甲胺甲基丙烯酸乙脂）（VC－713）和聚 N－乙烯基－N－甲基乙酰胺（VIMA）/N－乙烯基己內(nèi)酰胺（PVCap）等聚合物。與傳統(tǒng)熱力學抑制劑相比，低劑量抑制劑使用成本可降低50%以上，并可大大減少儲存體積和注入容量以及由此產(chǎn)生的大量污水處理問題，使用和維護都很方便［7－8］。

對應(yīng)于國外知名公司水合物抑制劑產(chǎn)品的應(yīng)用研究，我國對此類藥劑的研究起步較晚，目前的研究重點放在了抑制劑作用機理研究和藥劑研發(fā)上，對其在油氣勘探開發(fā)過程中的影響和危害的研究也還不深入。受中海油研究總院委托，中海油能源發(fā)展采油技術(shù)服務(wù)公司承接了低劑量水合物抑制劑的海上配注及處理工藝研究項目，在10～50 g/L的有效抑制質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，系統(tǒng)分析了動力學抑制劑和阻聚劑兩大類共6種低劑量水合物抑制劑對渤海M油氣田原油破乳脫水的影響，并開展了HY－3和ISP501兩種產(chǎn)品在該油氣田的應(yīng)用試驗，為低劑量水合物抑制劑的研發(fā)和現(xiàn)場應(yīng)用積累了經(jīng)驗。

1 實驗部分

1.1 實驗方法

參照SY/T 5281—2000原油破乳劑使用性能檢測方法（瓶試法）和Q/HS 2020－2003原油破乳劑質(zhì)量檢測方法。

1.2 實驗原料

（1）渤海M油氣田原油：取自渤海M油氣田海管通球 WHPA的油水混合液，原油物性分析結(jié)果為密度848.4 kg/m3，含蠟量13.05%，瀝青質(zhì)含量0.32%，膠質(zhì)含量4.42%，凝點22℃，粘度（50℃）為4.168 mPa·s。

（2）低劑量水合物抑制劑：ISP501（乙烯基己內(nèi)酰胺－乙烯基吡烙烷酮共聚物，有效含量20%）；HY－2（乙烯基吡烙烷酮均聚物，有效含量20%）；HY－3（乙烯基吡烙烷酮均聚物，有效含量20%）；HY－4（脂肪醇聚醚，有效含量20%）；HY－5（烷基胺聚醚，有效含量20%）；HY－6（脂肪醇聚醚和烷基酚聚醚混合物，有效含量20%）。

（3）破乳劑：AP－10（脂肪醇聚醚）。

1.3 實驗儀器

實驗用儀器有TW－12水?。ǖ聡鳭ULABO），25～250μL微量移液器，1、5 mL注射器，自制混合器。

1.4 實驗條件

混合方式用自制混合器，手搖50下；試驗溫度為50℃；破乳劑AP－10加注質(zhì)量濃度為100 mg/L（以原油總量計），抑制劑加注質(zhì)量濃度分別為10、30和50 g/L（以含水量計），藥劑的加注均是以微量移液器原液加注。

2 結(jié)果分析

2.1 動力學抑制劑對原油破乳脫水的影響

實驗中考察了3種動力學抑制劑ISP501、HY－2、HY－3對渤海M油氣田原油破乳脫水的影響，重點觀察一定時間下的脫水率、脫水水色及油水界面，實驗結(jié)果見表1。

從表1可以看出：當加注質(zhì)量濃度分別為10、30 g/L時，3種動力學水合物抑制劑對渤海M油氣田原油破乳脫水基本沒有影響；當動力學水合物抑制劑加注質(zhì)量濃度增加到50 g/L時，乳化趨勢增強，但不影響油水分離速度和水色。分析認為：由于這3種動力學抑制劑均為高分子聚合物，水溶性較強，在油水混合體系中幾乎全部進入水體中，但也會有少量分布在油水界面上，且隨著抑制劑加注質(zhì)量濃度的增加，藥劑對原油有一定的乳化作用。

2.2 阻聚劑對原油破乳脫水的影響

實驗中考察了3種阻聚劑 HY－4、HY－5、HY－6對渤海M油氣田原油破乳脫水的影響，實驗結(jié)果見表2。

表1 動力學抑制劑對渤海M油氣田原油破乳脫水的影響實驗結(jié)果（含水率5%）

表2 阻聚劑對渤海M油氣田原油破乳脫水的影響實驗結(jié)果（含水率5%）

從表2可以看出，3種不同阻聚劑對渤海M油氣田原油破乳脫水影響不同：HY－4對原油破乳脫水基本沒有影響；HY－6嚴重影響到原油的油水分離，隨著加注質(zhì)量濃度的增加，油水乳化的趨勢加重；HY－5則使得原油在油水分離過程中產(chǎn)生大量的絮狀物。分析認為：這3種阻聚劑雖均為聚醚類產(chǎn)品，但存在分子結(jié)構(gòu)差異。其中，HY－6有弱親油性，有一定表面活性，對油水有乳化作用；HY－4為直鏈型結(jié)構(gòu)，幾乎無親油性，表面活性較差，乳化能力弱；HY－5為支鏈型結(jié)構(gòu)，具有中等親油性，具有一定的破乳作用，但同時在原油和水中的分散性均不足，相當部分進入水相形成絮體。

2.3 破乳劑與水合物抑制劑的復配使用

實驗將破乳劑AP－10與6種抑制劑分別配合使用，觀察渤海M 油氣田原油的破乳脫水效果，實驗結(jié)果見表3。

表3 破乳劑與水合物抑制劑復配使用對渤海M油氣田原油破乳脫水的影響實驗結(jié)果（含水率5%）

從表3可以看出：破乳劑AP－10和3種動力學抑制劑具有很好的配伍性，能很好地消除動力學抑制劑對油水分離過程中油水界面的影響，但不能消除阻聚劑HY－5和HY－6對渤海 M油氣田原油破乳脫水的影響。

此外，實驗中還考察了6種抑制劑在2%、5%和10%含水率條件下對渤海M油氣田原油破乳脫水的影響。實驗結(jié)果表明：在低含水率（2%）和高含水率（10%）條件下抑制劑對原油破乳脫水的影響結(jié)果與中含水率（5%）條件下一致。

3 現(xiàn)場試驗

2010年11月至2011年1月，在渤海M油氣田φ203.2 mm 14.3 km油氣水多相流海管中進行了動力學水合物抑制劑ISP501和HY－3的現(xiàn)場試驗。試驗期間，維持甲醇質(zhì)量濃度700 mg/L和動力學抑制劑（ISP501或HY－3）質(zhì)量濃度20 g/L（此質(zhì)量濃度選取綜合了本文實驗、THF法測試、藍寶石釜模擬測試及循環(huán)管路試驗結(jié)果），對該油氣田的油水處理系統(tǒng)沒有產(chǎn)生負面影響，原油處理合格，外排污水處理達標。

4 結(jié)論

（1）動力學抑制劑對渤海M油氣田原油的油水分離基本沒有影響，而對油水界面有影響，且影響程度隨著動力學抑制劑的增加而增加。

（2）阻聚劑對渤海M油氣田原油油水分離的影響程度與阻聚劑分子結(jié)構(gòu)類型有關(guān)，不同的分子結(jié)構(gòu)類型對油水分離的影響不同。

（3）破乳劑AP－10與3種動力學抑制劑具有很好的配伍性，能很好地消除動力學抑制劑對渤海M油氣田原油油水分離過程中油水界面的影響，但不能消除HY－5和HY－6兩種阻聚劑對該油氣田原油破乳脫水的影響。

（4）現(xiàn)場試驗結(jié)果表明，ISP501和 HY－3兩種動力學抑制劑對渤海M油氣田的油水處理系統(tǒng)未產(chǎn)生負面影響，原油處理合格，外排污水處理達標。

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