王 勇，劉志光

（中海油（天津）油田化工有限公司，天津 300450）

1 污水除油與原油破乳現(xiàn)狀

1.1 原油脫水

現(xiàn)階段，我國海上采油平臺原油脫水通常采用自由水分離-熱處理-電脫水三段式工藝，與原油化學(xué)破乳技術(shù)相結(jié)合，在破乳劑添加時(shí)，大多采用一次或兩段加藥法，在一次加藥中，在井口管匯處進(jìn)行加藥。在兩段加藥中，采出井井口管匯處進(jìn)行一段加藥，原油熱處理器或電脫水處理器之前進(jìn)行二段加藥。

1.2 含油污水

此類污水是從三相分離器中被分離出的污水，可采用物理、化學(xué)、生物等方式進(jìn)行處理。在處理過程中，一般先在除油罐前方加入一定的除油劑，使污水中水包油乳液被破壞，對存油進(jìn)行回收；然后，在沉降罐前方加入絮凝劑，使水中雜質(zhì)被清除；最后在罐的后方加入緩蝕劑、殺菌劑與阻垢劑。為了提高油田產(chǎn)量，勢必要使用一定的化學(xué)藥劑，但這樣會引發(fā)地層污染，一旦處理不當(dāng)，便會隨著水注入地層，形成惡性循環(huán)，使采油成本增加[1]。

2 污水除油與原油破乳的影響因素

2.1 原油破乳

當(dāng)采出液中的含水率不斷增加時(shí)，破乳劑從原本的水溶性轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻肿颖砻婊钚詣?，此類試劑的特點(diǎn)在于用量較少、脫水速度快、效果好。經(jīng)過三次采油技術(shù)的應(yīng)用，采出液的乳化黏度更大，含有黏土、瀝青質(zhì)、粉細(xì)砂等多種材料，還包括大量水包油乳液，導(dǎo)致水質(zhì)降低，乳化難度增加。由于利用聚合物含量與原油物性存在較大變化，在利用破乳劑時(shí)，脫水效果不夠理想，這一點(diǎn)與污水實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。

2.2 污水處理

在污水處理過程中，主要通過凈水劑、絮凝劑等方式，使水中油與機(jī)械雜質(zhì)被有效去除，但用量較多，通常超過50mg/L。由于采出液中含有大量水分，使污水處理量增加，需投入更多成本完成該任務(wù)。據(jù)調(diào)查，當(dāng)前部分聯(lián)合站中污水的含油量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)定，外輸污水的含油量達(dá)到1400mg/L，處理難度增加，究其原因，主要受以下因素影響：

1） 大規(guī)模注聚。

2）各類化學(xué)助劑的應(yīng)用使污水治理難度增加。在提高油井產(chǎn)能的過程中，很可能產(chǎn)生負(fù)面影響。

3）對于局部稠油區(qū)域來說，在熱采時(shí)采用的增產(chǎn)劑、降黏劑等，可使乳狀液的體系更加牢固，在一定程度上使污水水質(zhì)發(fā)生改變。

4）原油脫水與污水處理無法共存。在部分油田采出液中，含水量達(dá)到90%，原油的黏度為700mPa·s。

5）污水處理難度較低，但治理投入不足[2]。

3 污水除油與原油破乳的處理方法

在采油平臺流程來液中，原油存在方式多種多樣，主要包括以下四種，一是上浮油，在靜止?fàn)顟B(tài)下，以連續(xù)相呈油膜浮在水面上；二是油包水乳化油，直徑不超過1μm，以油包水的形式漂浮在水中；三是分散油，直徑超過1μm，以微小油珠的形式分散在水中，并形成水包油的乳狀液，原油的處理方式主要有以下幾種。

3.1 采用油包水乳化劑

現(xiàn)階段，不同采油平臺使用的原油破乳大多為第三代試劑，以非離子型表面活性劑為主，此類試劑對來液油包水乳化油效果十分顯著，可將上浮油與分散油分離后進(jìn)入油相，但對水包油乳化液的處理效果不夠理想，導(dǎo)致油進(jìn)入水站中，增加水站的處理難度。當(dāng)前，解決水包油乳狀液處理的方式主要是將同類型的原油破乳劑加入其中，在破乳機(jī)理下，與乳化劑之間進(jìn)行反應(yīng)，形成不穩(wěn)定的吸附膜，以此實(shí)現(xiàn)破乳[3]。

3.2 加藥方式

在平臺現(xiàn)有流程中，還可在原油到達(dá)沉降罐之前，采用加水包油破乳劑的方式實(shí)現(xiàn)原油破乳凈水目標(biāo)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況選擇藥劑類型與劑量，劑量低于液量的20×10-6，此種方式可使來液水中的油充分分離，油只進(jìn)入原油處理系統(tǒng)，而不入水處理系統(tǒng)，從而降低污水處理系統(tǒng)處理難度，此種加藥方式的優(yōu)勢體現(xiàn)在：

1）降低分離器中水含油的比例，使水和油能夠自動分離；且污水的含油量較低，在除油罐后所增加的絮凝劑效果更加明顯。

2）在沉降罐中，油水界限更加清晰，底部水含油量極大減少，可有效減輕水系統(tǒng)處理負(fù)荷。

3）水包油破乳劑的成本相對較低，而油包水藥劑以聚醚為主，采用的原料多為環(huán)氧乙烷等，價(jià)格漲幅較大，需投入較大成本。相比來看，在相同藥劑濃度的情況下，此種方式的成本更低，效果更加明顯。

3.3 發(fā)展油水分離設(shè)備

在日常操作中，應(yīng)注重發(fā)展多種類型的油水分離設(shè)備，使污水得到高效處理。在工藝優(yōu)化中，重心應(yīng)放置在工藝流程方面，以化學(xué)藥劑為輔助，由于投入了化學(xué)藥劑雖然劑量不大，但不可避免的有部分藥劑與原油一同進(jìn)入煉油系統(tǒng)中，從而引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，使煉油效率降低。例如，藥劑與原油中有機(jī)氯含量過高，將導(dǎo)致催化劑中毒，縮短催化劑使用壽命，進(jìn)而增加煉油成本。對此，可研制SCL·1油水分離劑，該試劑為水溶性聚醚，擁有凈水和破乳雙重效果。經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)表明，當(dāng)加藥濃度達(dá)到18mg/L時(shí)，外輸污水將從115mg/L降低到50mg/L，且原油破乳的要求得到基本滿足[4]。

4 實(shí)驗(yàn)分析

4.1 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)

在采出液含水率不斷上升時(shí)，生產(chǎn)系統(tǒng)的溫度逐漸降低，從投產(chǎn)初期的55℃降低到50℃以內(nèi)。在常規(guī)狀態(tài)下，操作溫度僅為45℃。在此基礎(chǔ)上，對采出液開展脫水實(shí)驗(yàn)，并對問題的成因進(jìn)行分析。

1）實(shí)驗(yàn)條件。采用平臺生產(chǎn)管匯原油，含水量為41.5%，現(xiàn)場使用的破乳劑。

2） 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在50℃以內(nèi)，包括空白處，雖然在脫水后原油含水率顯著降低，但脫水管中且不存在顯著的脫出水。從沉降現(xiàn)象可知，在脫水后原油含水呈現(xiàn)出一定梯度，但乳化水并未完全破乳、分離和聚并。

3）原因。該原油的類型為石蠟基型，當(dāng)溫度達(dá)到30℃時(shí)凝固，析蠟點(diǎn)為50℃左右。當(dāng)溫度不足50℃時(shí)，原油中大部分蠟晶的析出致使乳狀液的界面膜黏彈性、機(jī)械強(qiáng)度有所提升，對乳化分散的聚結(jié)、聚并起到阻礙作用，無法順利實(shí)現(xiàn)油水分離。

4.2 破乳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，可對破乳結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使合成工藝得以優(yōu)化。

1）試劑主要成分。在破乳劑中，主鏈為碳結(jié)構(gòu)，并以硅為骨架，形成表面活性劑；在功能基團(tuán)方面，主要為醚基團(tuán)，采用交聯(lián)與改性的方式，使部分酯基和離子基團(tuán)相結(jié)合；在功能基團(tuán)方面，堅(jiān)持匹配原則，明確破乳劑中主分子量后，對試劑中HLB值進(jìn)行計(jì)算和測定，使破乳劑達(dá)到最佳功能。

2）試劑構(gòu)成。包括增效助劑、協(xié)同效應(yīng)助劑等，前者主要是與適量的潤濕劑相混合，使破乳劑對蠟晶的潤濕作用得以提升，使乳化膜富集的作用降低，減輕油水界面膜的強(qiáng)度；后者則是將適量的化學(xué)藥劑加入，使蠟晶立體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，減少蠟晶對水的包裹作用，為分散水滴創(chuàng)造良好的條件。按照破乳劑結(jié)構(gòu)方案，開展大量實(shí)驗(yàn)，最后明確最適用于油田的破乳劑，即DCP-F原油破乳劑。

4.3 脫水實(shí)驗(yàn)

在明確破乳劑類型后，在室內(nèi)開展模擬脫水實(shí)驗(yàn)，將其與現(xiàn)場藥劑進(jìn)行對比，使藥劑的適用性得以明確。本次實(shí)驗(yàn)的條件為：采用平臺生產(chǎn)管匯原油，含水量為41.5%，DCP-F原油破乳劑。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，DCP-F原油破乳劑可使脫水量得到顯著提升，在脫水后，原油的含水量明顯降低，該結(jié)果充分說明在低溫狀態(tài)下，DCP-F原油破乳劑的破乳、聚結(jié)、聚并效果最佳，可為油水分離打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[5]。

4.4 現(xiàn)場應(yīng)用

在以往破乳劑應(yīng)用過程中，投放藥劑量在100mg/L左右，三相分離器出口處的原油含水范圍為1～3%，污水顏色為黑色。在利用DCP-F原油破乳劑后，對脫水溫度、脫后原油含水情況進(jìn)行12h的監(jiān)測，結(jié)果如下：投藥量均為75～80mg/L，在1:00時(shí)，脫水溫度為49℃，分離器出口含水0.35%，脫出水質(zhì)為清；在7:00時(shí)，脫水溫度為45℃，分離器出口含水0.28%，脫出水質(zhì)為清；在16:00時(shí)，脫水溫度為46℃，分離器出口含水0.27%，脫出水質(zhì)為清；在0:00時(shí)，脫水溫度為47℃，分離器出口含水0.35%，脫出水質(zhì)為清。

5 結(jié)語

綜上所述，通過本文研究表明，DCP-F破乳劑擁有良好的脫水效果，通過對破乳劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)揮潤濕反相助劑的輔助作用，使破乳劑的脫水效果得到顯著提升。在污水處理方面，通過研制SCL·1油水分離劑，該試劑為水溶性聚醚，擁有凈水和破乳雙重效果。總之，上述措施的應(yīng)用使油田原油生產(chǎn)指標(biāo)順利完成。