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        塔河油田三號聯(lián)合站稀油脫水技術(shù)實驗

        2015-02-08 05:45:58金擁軍鄭軍
        油氣田地面工程 2015年3期

        金擁軍 鄭軍

        1中國石化華東石油工程有限公司錄井分公司2成都理工大學

        塔河油田三號聯(lián)合站稀油脫水技術(shù)實驗

        金擁軍1鄭軍2

        1中國石化華東石油工程有限公司錄井分公司2成都理工大學

        通過能譜分析、電鏡掃描等分析塔河油田三號聯(lián)稀油脫水異常的中間層成分,結(jié)果顯示沉淀物具有薄膜和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),主要成分為膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、蠟和黏土礦物。對現(xiàn)場使用效果較好的破乳劑和復(fù)配藥劑進行評價,得到適合聯(lián)合站稀油的復(fù)合藥劑:DSK—2(140mg/L)+十二烷基苯磺酸鈉(0.5%)+CaCl2(1%)。稠油加量為25%時脫水效果最好(稀油用于摻稀生產(chǎn),所以需要將稀油密度控制在0.908g/cm3以下),25%稠油加量的混合油密度為0.903g/cm3、黏度1 200mPa·s左右,DSK—2藥劑加量為140mg/L時絕對脫水率能達到66.56%。稠油的加入能有效分散沉淀物,抑制沉淀物的聚集,從而阻止網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成,最終實現(xiàn)助脫水。

        稀油;中間層;脫水;破乳劑;稠油

        塔河油田三號聯(lián)合站位于庫車縣草湖鄉(xiāng),是集原油脫水、污水處理以及天然氣脫硫等多項功能于一體的綜合性集輸系統(tǒng)。塔河油田三號聯(lián)稀油密度為0.83~0.90g/cm3,黏度(20℃)<800mPa·s,前期外輸含水控制在0.6%以內(nèi),主要用于塔河采油二廠稠油摻稀生產(chǎn)。2014年6月6號開始,聯(lián)合站稀油含水出現(xiàn)異?,F(xiàn)象,對進站油樣多次取樣沉淀后發(fā)現(xiàn)稀油中存在不溶于溶劑油的物質(zhì),其含量在15%~20%之間,嚴重影響了稀油系統(tǒng)的脫水。

        1 中間層抑制稀油脫水的機理

        正常情況下,在原油乳狀液中加入破乳劑后,水分子會發(fā)生碰撞,聚并成大分子然后下沉,最終由于油水密度差異出現(xiàn)油水分層現(xiàn)象[1-2]。但三號聯(lián)合站的稀油由于中間層的存在,水分子被大量地鎖在中間層內(nèi)造成稀油脫水異常。

        (1)界面膜阻止水分子聚并。沉淀中含有一定量的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和蠟,它們是天然的強乳化劑,能形成緊密不易脫附的界面膜,膜具有一定的強度和黏彈性,對分散相液珠起保護作用,使其在相互碰撞時不易聚結(jié),從而形成穩(wěn)定的乳狀液.

        (2)擴散雙電層抑水分子碰撞。在稀油乳狀液中,稀油帶負電,水分子表面帶正電,膠體狀的中間層穩(wěn)定性強,這樣水分子之間的碰撞機會減少,所形成的乳狀液穩(wěn)定性強,進一步抑制了水分子的聚并下沉。

        (3)凍膠弱凝膠鎖水。中間層中由于有膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、蠟以及黏土礦物等的存在,同時在強力的攪拌條件下不斷吸附水分,在油水狀態(tài)下形成穩(wěn)定的凍膠或弱凝膠狀,鎖水能力強。

        2 脫水實驗

        2.1 材料和儀器

        乳化劑:DSK—2,十二烷基苯磺酸鈉,CaCl2;油樣:三號聯(lián)進站稀油、溶劑油、三號聯(lián)外輸中質(zhì)油、TH10219稠油井油樣;其他試劑:酒精、地層水、蒸餾水。主要儀器:水浴鍋、Quanta450型掃描電子顯微鏡(美國FEI公司)。

        2.2 實驗方法

        (1)中間層提取和分析。在稀油中加入溶劑油制取稀油中的沉淀物,隨后取部分沉淀物于鑒定管中,同時按1∶1比例加入地層水,并用力搖晃20~30次,放入65℃水浴鍋中恒溫靜置48h;將一部分沉淀過濾烘干,分別對沉淀物進行原油全分析、能譜分析和電鏡掃描分析。

        (2)破乳劑評價實驗。參照石油與天然氣行業(yè)標準《原油破乳劑使用性能檢測方法(SY/T5281-2000)》,準確向鑒定管中加入100mL三號聯(lián)油樣,加入破破乳劑,在65℃水浴鍋中靜置,按時觀察并記錄脫水情況,并參照《原油水含量的測定(蒸餾法)(SY/T8929-2006)》測定原油中的水含量,計算最終的破乳劑脫水率。

        3 結(jié)果與討論

        3.1 稀油沉淀的制備與分析

        稀油洗油結(jié)果顯示,下層為稀油沉淀物,洗滌富集的物質(zhì)從上到下依次呈漿狀、半固相、固相,將沉降后的容器倒置后,大部分物質(zhì)依然留在原位置,如圖1所示。該沉淀物在加入地層水并搖晃后會形成凍膠,且在65℃水浴鍋中不出現(xiàn)油水分離現(xiàn)象,如圖2所示,說明稀油中的沉淀物飽和水能力強。

        圖1 稀油沉淀物

        圖2 沉淀物吸水搖晃后成膠

        通過能譜分析、電鏡掃描和原油全分析顯示沉淀物中具有薄膜和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),主要成分為膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、蠟和黏土礦物等,成分復(fù)雜,結(jié)果見圖3。

        圖3 電鏡掃描及能譜分析

        3.2 破乳劑評價

        通過評價現(xiàn)場使用效果較好的破乳劑和復(fù)配藥劑,得到適合三號聯(lián)稀油的復(fù)合藥劑:DSK—2 (140mg/L)+十二烷基苯磺酸鈉(0.5%)+CaCl2(1%)。其中DSK—2為聚醚類新型破乳劑,能有效解除膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的油膜對油水乳狀液的影響;十二烷基苯磺酸鈉為陰離子表面活性劑,是使用最早的一類用于油包水的破乳劑;CaCl2能有效用于油水雙電層,同時可增大水樣密度并進一步促進油水分離。實驗結(jié)果表明:復(fù)合藥劑對稀油脫水效果好,絕對脫水率能達到80%以上,見表1。

        另外,在室內(nèi)評價了稠油助脫水效果,其中稠油來源于TH10219單井,油樣密度0.942g/cm3,黏度為10000mPa·s。結(jié)果顯示:稠油加量為25%時脫水效果最好(稀油用于摻稀生產(chǎn),所以需要將稀油密度控制在0.908g/cm3以下),25%稠油加量的混合油密度為0.903g/cm3、黏度1200mPa·s左右,DSK—2藥劑加量為140mg/L時絕對脫水率能達到66.56%。稠油的加入能有效分散沉淀物,抑制沉淀物的聚集,從而阻止網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成,最終實現(xiàn)助脫水。

        2014年10月份現(xiàn)場稀油含水偏高嚴重,10月28日,現(xiàn)場將中質(zhì)油加入稀油中進行助脫水。至11月10日,稀油含水從11.2%下降到3.7%,脫水效果良好,結(jié)果見表2。

        表1 破乳劑評價效果

        表2 稠油助脫水實驗

        4 結(jié)論

        塔河油田三號聯(lián)稀油脫水異常主要是稀油中含有不溶于溶劑油的沉淀物,該物質(zhì)中含有一定量的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、石蠟以及黏土礦物等,能形成密度較水輕、較油重的凍膠弱凝膠狀油水中間層,吸水、鎖水能力強。

        本文研制的新型復(fù)配藥劑主要是利用稀油破壞乳狀液的穩(wěn)定性,而稠油助脫水主要是通過提高稀油黏度,抑制沉淀物的聚沉,最終不能形成有效的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來促進脫水。

        [1]康萬利,張紅艷,李道山,等.破乳劑對油水界面膜作用機理研究[J].物理化學學報,2004,20(2):194-198.

        [2]陳霞,李東成.油水中間過度層的預(yù)防及處理技術(shù)[J].油氣田地面工程,2002,21(5):51-53.

        (欄目主持 楊軍)

        10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.012

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