張繼偉，張 濤，馬永清，李德輝，李志平

(1.中海石油(中國)有限公司曹妃甸作業(yè)公司，天津 300461；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

曹妃甸油田2004年8月正式投產(chǎn)，位于渤海灣西部海域。自投產(chǎn)起，該油田一直使用國外化學(xué)藥劑。隨著油田含水逐漸升高到93%，處理水量越來越大，為提高藥劑使用效果，降低藥劑成本，從2015年開始進(jìn)行反相破乳劑的國產(chǎn)化研發(fā)和替換。

1 曹妃甸油田簡介

曹妃甸油田地層復(fù)雜，原油性質(zhì)隨井深變化很大。原油中含有石蠟(約9.4%)、瀝青質(zhì)和膠質(zhì)等物質(zhì)，水分(93%)和天然表面活性劑含量高，原油密度和原油黏度低，不利于原油破乳和O/W乳狀液的破壞。另外，某些單井還有出砂現(xiàn)象，使油水產(chǎn)出液中含有一定量的黏土類礦物顆粒，礦物顆粒的存在使油水界面更加穩(wěn)定，進(jìn)一步增加了破乳難度。

整個(gè)油田的產(chǎn)液均由海管輸送至浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置(FPSO)進(jìn)行處理，F(xiàn)PSO日處理液量約為70 000 m3，日產(chǎn)油約 4 400 m3，日排海約 6 000 m3，其處理標(biāo)準(zhǔn)要求外輸原油含水小于0.5%，生產(chǎn)水處理后含油低于20 mg/L，因此對(duì)現(xiàn)場藥劑要求極高。曹妃甸FPSO包含油系統(tǒng)處理流程和水系統(tǒng)處理流程，油系統(tǒng)流程設(shè)有3級(jí)處理設(shè)備(一級(jí)分離器V-2140，二級(jí)分離器V-2160以及電脫水器V-2190)；水系統(tǒng)處理流程則依次為斜板除油器、浮選器、核桃殼過濾器及注水緩沖罐。由于處理量大，產(chǎn)液在油水處理設(shè)備中滯留時(shí)間特別短，這就要求反相破乳劑必須脫水速度快、破乳效率高。

2 丙烯酸酯乳液反相破乳劑研制

隨著油田開采，油田采出液中水包油(O/W)乳狀液的比重越來越大，O/W乳狀液乳化程度更加嚴(yán)重，且乳狀液越來越穩(wěn)定，處理難度有所增加。乳狀液中含有原油、固體顆粒、鹽類及采油助劑等成分，主要污染物由浮油、分散油、乳化油及微量的溶解油組成，其中乳化油的處理難度最大。曹妃甸油田液處理量大、處理流程短，沒有足夠的停留時(shí)間供沉降脫油，污水處理難度較大，對(duì)反相破乳劑性能提出了更高要求[1]。

從國內(nèi)外的研究和發(fā)展的趨勢來看，非聚醚類破乳劑是近十年發(fā)展較快的一類破乳劑。一些專利提及烷基丙烯酸酯類聚合物可以用于原油乳液的破乳。聚丙烯酸酯乳液是一大類具有多種性能的用途很廣泛的聚合物乳液，在涂料、紡織[2]、原油破乳劑[3]等方面得到廣泛應(yīng)用。采用不同聚合方式合成具有較好的破乳性能的丙烯酸酯類聚合物，特別是對(duì)稠油乳液的破乳，呈現(xiàn)水色清、用量少、藥劑脫水性持久的特點(diǎn)。

BH-512為聚丙烯酸酯類乳液的低分子聚合物，該藥劑相對(duì)分子質(zhì)量較小，能夠快速的對(duì)高含水的水包油乳液進(jìn)行油水分離[4]，與破乳劑協(xié)同作用好，對(duì)水無較強(qiáng)的絮凝力，油水分離后大部分藥劑留存在水相中，對(duì)后續(xù)的原油處理影響較少，對(duì)含油更少的水包油乳液有持續(xù)、逐步的、較徹底的破乳作用，除油效果優(yōu)異[5]。同時(shí)留存在水相中的反相破乳劑，在清水劑的配合下可達(dá)到水質(zhì)處理要求?；谏鲜鲈?，針對(duì)曹妃甸油田采油污水特性和污水處理流程滯留時(shí)間短的特點(diǎn)，成功開發(fā)出適用于曹妃甸油田FPSO的聚丙烯酰胺反相破乳劑BH-512，旨在替代現(xiàn)用的強(qiáng)品產(chǎn)品SZB-4590。

表1 現(xiàn)場水處理藥劑加注情況

3 試驗(yàn)部分

3.1 現(xiàn)場藥劑應(yīng)用情況

曹妃甸FPSO生產(chǎn)水處理主要加注5種化學(xué)藥劑，自投產(chǎn)起現(xiàn)場使用反相破乳劑為強(qiáng)品公司反相破乳劑SZB-4590，加注量濃度3 mg/L(基于產(chǎn)液)，具體加注情況(見表1)。

表2 現(xiàn)場試驗(yàn)監(jiān)測項(xiàng)目列表

3.2 現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)

3.2.1 現(xiàn)場試驗(yàn)監(jiān)測項(xiàng)目 現(xiàn)場試驗(yàn)期間，對(duì)藥劑注入情況、一系列污水含油值、一系列油中含水、撇油入口、撇油、氣浮選器水樣、核桃殼出口水樣及緩沖罐出口水樣進(jìn)行監(jiān)測分析，確認(rèn)藥劑的最終處理效果，監(jiān)測頻率為每3小時(shí)1次，具體監(jiān)測項(xiàng)目(見表2)。

3.2.2 藥劑配伍性驗(yàn)證 試驗(yàn)前對(duì)試驗(yàn)藥劑、現(xiàn)場在用反相破乳劑按照不同比例進(jìn)行配伍性試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：試驗(yàn)反相破乳劑BH-512與在用反相破乳劑SZB-4590配伍性良好，試驗(yàn)藥劑切換時(shí)不存在堵塞藥劑管線的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.3 試驗(yàn)效果評(píng)價(jià) 現(xiàn)場試驗(yàn)采用移動(dòng)式藥撬加注，主要設(shè)備為威廉姆斯氣動(dòng)加藥泵，利用快速接頭直接連接裝有反相破乳劑的2 m3藥劑罐，通過威廉姆斯泵將試驗(yàn)藥劑分別加注至原藥劑加注點(diǎn)，藥劑加注濃度參照現(xiàn)場在用藥劑加注濃度。

現(xiàn)場試驗(yàn)期間，其余藥劑保持原有加注量不變，將反相破乳劑切換為試驗(yàn)藥劑。關(guān)注藥劑加注濃度、藥劑加注量，油田的產(chǎn)油量、產(chǎn)水量、產(chǎn)氣量、海管壓力以及外輸原油含水值；密切監(jiān)測原油系統(tǒng)一級(jí)分離器V-2140，二級(jí)分離器V-2160以及電脫水器V-2190油相出口、水相出口以及斜板除油器、氣浮選器、核桃殼過濾器及注水緩沖罐出口水樣，監(jiān)測各級(jí)油相出口原油含水值、水相出口污水含油值，通過與在用藥劑監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比來評(píng)價(jià)反相破乳劑應(yīng)用效果。

2016年6月29日將現(xiàn)場在用反相破乳劑SZB-4590切換為試驗(yàn)反相破乳劑BH-512。試驗(yàn)期間原油含水值隨時(shí)間的變化曲線(見圖1)，從圖1中可以看出，試驗(yàn)開始后一級(jí)分離器V-2140、二級(jí)分離器V-2160出口油含水均有所降低，電脫水器V-2190出口油含水正常0.35%。說明反相破乳劑BH-512對(duì)分離器脫水效果無不良影響。

試驗(yàn)期間油系統(tǒng)水相含油隨時(shí)間的變化曲線(見圖2)，從圖2中可以看出，試驗(yàn)前后油系統(tǒng)各級(jí)分離器水相出口含油值基本保持穩(wěn)定，其中V-2140在流程穩(wěn)定后水相含油值有降低的趨勢。由此可見，反相破乳劑BH-512對(duì)油系統(tǒng)的污水處理效果略優(yōu)于現(xiàn)場在用藥劑SZB-4590。

圖1 試驗(yàn)期間原油含水值變化曲線

試驗(yàn)期間水系統(tǒng)各級(jí)處理設(shè)備出口含油隨時(shí)間的變化曲線(見圖3)，從圖3中可以看出，試驗(yàn)前后水系統(tǒng)各級(jí)處理設(shè)備水質(zhì)均保持穩(wěn)定，排海水質(zhì)良好，平均含油值小于10 mg/L，滿足現(xiàn)場要求。

圖2 試驗(yàn)期間油系統(tǒng)水相含油變化曲線

圖3 試驗(yàn)期間水系統(tǒng)含油值變化曲線

圖4 試驗(yàn)前后核桃殼進(jìn)出水壓差變化曲線

試驗(yàn)前后一級(jí)分離器V-2140中控核子界面儀的觀察結(jié)果。顯示，藥劑替換后一級(jí)分離器油水界面清晰，乳化層較薄，處理效果優(yōu)良，整個(gè)流程運(yùn)行穩(wěn)定。

試驗(yàn)前后核桃殼進(jìn)出口壓差變化曲線(見圖4)，從圖4中可以看出藥劑替換前后核桃殼壓差無明顯變化，說明反相破乳劑BH-512對(duì)核桃殼濾器無不良影響。

4 結(jié)論

新開發(fā)的聚丙烯酸酯乳液類反相破乳劑BH-512在曹妃甸FPSO現(xiàn)場應(yīng)用效果良好，一、二級(jí)生產(chǎn)分離器油相出口含水均有所降低，水相出口含油保持穩(wěn)定，電脫水器出口油含水正常0.35%，生產(chǎn)水處理達(dá)標(biāo)。說明反相破乳劑BH-512對(duì)曹妃甸油田高含水原油油水分離效果良好，可進(jìn)行國產(chǎn)化替換。

參考文獻(xiàn)：

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