李志國 艾合買江·芒力克 祝先貴 張建軍 劉 婷

1新疆油田風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)2新疆金戈壁油砂礦開發(fā)有限責(zé)任公司3新疆油田石西油田作業(yè)區(qū)

SAGD超稠油采出液高溫?zé)峄瘜W(xué)沉降脫水

李志國1艾合買江·芒力克2祝先貴1張建軍1劉 婷3

1新疆油田風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)2新疆金戈壁油砂礦開發(fā)有限責(zé)任公司3新疆油田石西油田作業(yè)區(qū)

針對風(fēng)城SAGD超稠油采出液溫度高、攜砂量大、攜砂粒徑小、油水乳化嚴(yán)重等特點(diǎn)，分析了目前脫水試驗(yàn)站運(yùn)行狀況并對投運(yùn)過程參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為了使預(yù)脫水藥劑和正相破乳劑與SAGD采出液充分混合，將預(yù)脫水藥劑加藥點(diǎn)設(shè)置在旋流除砂裝置前段，使藥劑和采出液有充分的反應(yīng)時(shí)間。根據(jù)室內(nèi)預(yù)處理劑、破乳劑篩選試驗(yàn)和現(xiàn)場小型模擬裝置試驗(yàn)結(jié)果，初步確定預(yù)處理劑加藥量為300 mg/L，正相破乳劑加藥量為200 mg/L。2014年6月，SAGD高溫密閉試驗(yàn)站共處理SAGD采出液262.8×104m3，原油35.8×104t；目前原油含水率＜1.5%，脫出污水含油量＜500 mg/L。

SAGD；超稠油；脫水；污水含油；原油含水

蒸汽輔助重力泄油（簡稱SAGD）是開發(fā)超稠油的有效手段之一，采收率可提高至50%以上。SAGD特殊的開發(fā)方式，以及稠油砂巖油藏疏松的地質(zhì)條件和較小的油水密度差，采出液中原油密度大、酸值高、黏度高、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量高，采出液中泥砂含量高，使得采出液組成復(fù)雜[1]。采出液非常穩(wěn)定，進(jìn)入稠油集輸處理工藝后，造成集輸系統(tǒng)原油脫水困難；同時(shí)分離后的污水含油明顯增高，出水指標(biāo)惡化，給油、水處理系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行造成很大的沖擊。

1 脫水試驗(yàn)及超稠油物性分析

1.1 脫水工藝流程

風(fēng)城SAGD密閉脫水試驗(yàn)站脫水工藝流程如圖1所示。來液進(jìn)除砂間除砂，然后進(jìn)蒸汽處理器進(jìn)行氣液分離，分離后的蒸汽經(jīng)換熱去稠油聯(lián)合站處理，分離出的液相經(jīng)換熱去預(yù)脫水裝置脫水。預(yù)脫水裝置出水經(jīng)水水換熱器換熱去稠油聯(lián)合站除油罐，出油去熱化學(xué)脫水裝置。熱化學(xué)脫水裝置出油去電脫水裝置，電脫水裝置出油去稠油聯(lián)合站凈化罐，熱化學(xué)和電脫水裝置出水去稠油聯(lián)合站除油罐。

1.2 超稠油原油基本物性

化驗(yàn)結(jié)果表明，混合油中膠質(zhì)含量大于20%；50℃脫氣原油黏度為21 825～61 200 mPa·s，平均32 937 mPa·s。試驗(yàn)區(qū)原油黏溫反應(yīng)敏感，溫度每升高10℃，黏度降低50%～70%，溫度100℃時(shí)，原油黏度降到1 000 mPa·s左右，溫度在140℃時(shí)，原油黏度下降到100 mPa·s左右。

圖1SAGD高溫密閉脫水試驗(yàn)站脫水工藝流程

2 SAGD采出液處理技術(shù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

2.1SAGD采出液處理破乳劑篩選

由于SAGD采出液以O(shè)/W型乳液為主，直接加正相破乳劑脫水不能達(dá)到預(yù)期效果，需首先進(jìn)行預(yù)脫水，主要采用投加合適的預(yù)脫水藥劑的形式予以實(shí)現(xiàn)[2]。對SAGD采出液單獨(dú)處理的流程為先加預(yù)處理劑，后加正相破乳劑進(jìn)行熱化學(xué)沉降處理。SAGD采出液先加400 mg/L水相破乳劑，后加入400 mg/L正相破乳劑進(jìn)行熱化學(xué)沉降（90℃），24 h可以使水中含油量下降至2 453 mg/L，比加反相破乳劑效果好，具體預(yù)處理篩選結(jié)果見表1。

2.2SAGD采出液熱化學(xué)脫水

影響SAGD超稠油脫水的重要因素是溫度和黏度。SAGD采出液溫度約為180℃，分離后達(dá)140～160℃，對正相破乳劑的耐溫性能提出更高的要求。超稠油熱化學(xué)脫水試驗(yàn)：SAGD試驗(yàn)區(qū)單井混合含水油樣；試驗(yàn)條件為溫度100℃、120℃、140℃、160℃，記錄時(shí)間1、2、4、6、8 h。試驗(yàn)結(jié)果：SAGD原油乳狀液在140℃溫度條件下恒溫4.0 h，脫水率為89.3%，達(dá)到預(yù)期的脫水效果。

表1 預(yù)處理劑篩選結(jié)果

2.3SAGD采出液摻柴油脫水

SAGD管匯采出液使用摻柴油的方法降黏脫水，所摻柴油是從稠油中提煉的焦化柴油。SAGD超稠油采出液摻入柴油對超稠油脫水有明顯的促進(jìn)作用，在140℃和150℃脫水效果較好。當(dāng)超稠原油中摻入柴油比例達(dá)到10%時(shí)，超稠油在150℃、沉降2 h后脫水率達(dá)到80%以上；當(dāng)摻入柴油比例達(dá)到15%、溫度150℃、沉降4 h后原油脫水率可達(dá)到97%，溫度140℃時(shí)脫水率可達(dá)到91.6%，凈化原油含水率小于5%。

2.4 高溫密閉脫水動態(tài)模擬

在超稠油室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步驗(yàn)證超稠油熱化學(xué)脫水的可行性，共同研發(fā)了超稠油熱、電化學(xué)脫水動態(tài)模擬試驗(yàn)裝置，進(jìn)行了預(yù)脫水試驗(yàn)、預(yù)脫水+一段熱化學(xué)脫水試驗(yàn)、預(yù)脫水+二段熱化學(xué)脫水試驗(yàn)的動態(tài)試驗(yàn)[3]。

通過上述室內(nèi)及現(xiàn)場試驗(yàn)情況，得出以下結(jié)論：SAGD采出液呈穩(wěn)定的O/W型乳化狀態(tài)，在該狀態(tài)下常用破乳劑不能起到預(yù)期的脫水效果，應(yīng)在流程前端增設(shè)預(yù)脫水劑加藥工藝，預(yù)脫水時(shí)間應(yīng)不小于45 min。SAGD采出液最佳熱化學(xué)脫水時(shí)間應(yīng)不小于120 min，120 min后脫水速度趨于緩慢。SAGD采出液最佳熱化學(xué)脫水溫度為140～160℃。摻合適比例的柴油能夠降黏且大幅度提高超稠油熱化學(xué)脫水效果。在低含水情況下，電場對超稠油采出液脫水有一定的促進(jìn)作用。原油中含砂量超過0.1%時(shí)，會嚴(yán)重影響油水自然分離效果和熱化學(xué)脫水效果。

3 運(yùn)行狀況及參數(shù)優(yōu)化

3.1 目前運(yùn)行狀況

試驗(yàn)站運(yùn)行以來平均來液量在7 428 m3左右，2014年4～6月來液量有所增加，均值在8 000 m3以下，預(yù)處理劑加藥濃度為150～200 mg/L，正相破乳劑加藥濃度為135～150 mg/L。目前試驗(yàn)站來液含水率為75%～85%，摻柴油比例為5%左右，預(yù)處理劑加藥濃度控制在150 mg/L左右，正相破乳劑加藥濃度控制在135 mg/L左右。

電脫水器出口6個(gè)月出油含水率平均值在0.7%左右，在正常的情況下出油含水率都在1.5%以下，均小于指標(biāo)值要求（5%）。

3.2 運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為了使預(yù)脫水藥劑和正相破乳劑與SAGD采出液充分混合，將預(yù)脫水藥劑加藥點(diǎn)設(shè)置在旋流除砂裝置前段，使藥劑和采出液有充分的反應(yīng)時(shí)間。根據(jù)室內(nèi)預(yù)處理劑、破乳劑篩選和現(xiàn)場小型模擬裝置試驗(yàn)結(jié)果，初步確定預(yù)處理劑加藥量為300 mg/L，正相破乳劑加藥量為200 mg/L。

（1）摻柴比優(yōu)化。在其他基礎(chǔ)參數(shù)條件不變的情況下，改變摻柴比，試驗(yàn)5%、10%、15%、20%的摻柴比對處理后污水含油量以及原油含水率的影響。按油量質(zhì)量比摻入柴油后，SAGD采出液處理后的污水含油量以及原油含水率均可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，且隨著摻柴油比例的增加而逐漸降低。因此根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)，確定摻柴油比例為5%。

（2）預(yù)處理加藥量優(yōu)化。保持摻柴油比例為5%，摻柴點(diǎn)為蒸汽分離器進(jìn)口，正相破乳劑加藥濃度為200 mg/L，加藥點(diǎn)為熱化學(xué)脫水器前段，預(yù)處理劑加藥點(diǎn)為除砂裝置進(jìn)口，改變預(yù)處理劑加藥濃度進(jìn)行試驗(yàn)。加藥濃度控制在150～500 mg/L時(shí)，仰角分離器出水水質(zhì)較好，出油含水無影響。因此根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)，確定加藥濃度為在150 mg/L。

（3）正相破乳劑加藥量優(yōu)化。保持摻柴油比例為5%，摻柴點(diǎn)為蒸汽分離器進(jìn)口，預(yù)處理劑加藥濃度為200 mg/L，加藥點(diǎn)為除砂裝置進(jìn)口，正相破乳劑加藥點(diǎn)為熱化學(xué)脫水器進(jìn)口，改變正相破乳劑加藥濃度進(jìn)行試驗(yàn)。加藥濃度從500mg/L逐步降低至135 mg/L時(shí)，原油含水率均可控制在1%以內(nèi)。因此根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)，確定加藥濃度為135 mg/L。

4 結(jié)論

通過風(fēng)城超稠油SAGD采出液高溫密閉處理技術(shù)研究與應(yīng)用，形成了SAGD采出液“高溫密閉+蒸汽分離+油水預(yù)分離+熱化學(xué)脫水”的處理工藝技術(shù)。

SAGD采出液表觀上是穩(wěn)定的O/W型乳狀液，微觀上存在油包水、水包油的多重乳化形態(tài)，與蒸汽吞吐采出液的油水乳化狀態(tài)有明顯差異。由室內(nèi)及現(xiàn)場模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以初步確定SAGD高溫密閉脫水思路：前端除砂、預(yù)脫水，在線排砂、摻柴油，熱、電化學(xué)聯(lián)合脫水；在摻柴點(diǎn)（5%）為蒸汽分離器進(jìn)口，預(yù)處理劑（150 mg/L）加藥點(diǎn)為除砂裝置進(jìn)口，正相破乳劑（135 mg/L）加藥點(diǎn)為熱化學(xué)脫水器進(jìn)口的條件下，處理后的采出液平均出水含油量在232 mg/L左右，平均出油含水率在0.6%左右，都在正常的標(biāo)準(zhǔn)值范圍。2014年6月，SAGD高溫密閉試驗(yàn)站共處理SAGD采出液262.8× 104m3，原油35.8×104t。設(shè)計(jì)指標(biāo)：污水含油量≤8 000 mg/L，出油含水率≤2%，平均原油含水率≤1.6%，脫出水含油量≤7 913 mg/L；目前原油含水率小于1.5%、脫出水含油量小于500 mg/L。

[1]寧長春，韓淑菊，吳廷友，等．哈拉哈塘油田原油脫水工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]．油氣田地面工程，2013，32（2）：34-35.

[2]李宗強(qiáng)．超稠油SAGD工藝采出液脫水研究[J]．特種油氣藏，2006，13（21）：47-50.

[3]吳本芳，郭金波．稠油油溶性降粘劑研究進(jìn)展[J]．油氣儲運(yùn)，2003，22（2）：1-7.

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.5.006