史黨偉，劉貴賓，連宇博，李 玥

（西安長(zhǎng)慶化工集團(tuán)有限公司，陜西西安 710018）

長(zhǎng)慶油田H 集輸站日均進(jìn)液量1 400 m3～1 600 m3，原油綜合含水在40 %～50 %。該站主要依賴純化學(xué)藥劑脫水，且該區(qū)塊原油具有黏度大、凝點(diǎn)高以及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和機(jī)雜含量高等特點(diǎn)，因此對(duì)破乳劑的脫水性能要求較高。目前現(xiàn)場(chǎng)使用的破乳劑在低濃度使用條件下脫水效果差，時(shí)常出現(xiàn)凈化油含水率超標(biāo)的現(xiàn)象。因此，研制在低濃度使用條件下，脫水速度快、最終脫水量大、污水含油低的高性能破乳劑已迫在眉睫。

1 試劑、儀器及評(píng)價(jià)方法

1.1 試劑與儀器

藥品：正庚烷、甲苯、石油醚（60 ℃～90 ℃）、丙酮、乙醇、氧化鋁（100 目～200 目），均為分析純；油樣取自D 作業(yè)區(qū)H-1 轉(zhuǎn)油站、H-1 增壓站、H-2 轉(zhuǎn)油站、H-3轉(zhuǎn)油站、H-2 增壓站和H-3 增壓站。

儀器：HCR-3210 型原油中蠟、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量測(cè)定儀，河南?？藸杻x器儀表有限公司；CGWX-107C型石油產(chǎn)品蒸餾測(cè)定儀，長(zhǎng)沙川戈科技有限公司；HS-6 型電熱恒溫水浴鍋，常州國(guó)華電器有限公司；圓底玻璃燒瓶、接收器和直管式冷凝管等玻璃儀器。

1.2 實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法

原油破乳劑脫水性能參照SY/T 5281-2000《原油破乳劑使用性能檢測(cè)方法（瓶試法）》[1]進(jìn)行。將所取油樣充分混勻后，向具塞量筒中倒入500 mL 混合油樣，然后加入一定質(zhì)量濃度的破乳劑水溶液，充分震蕩100 次搖勻，放入45 ℃恒溫水浴鍋中沉降，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)記錄原油脫出水量，并觀察油水界面及脫出污水顏色。

2 D 作業(yè)區(qū)原油特性分析

按照標(biāo)準(zhǔn)SY/T 7550-2000《原油中蠟、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量測(cè)定方法》[2]測(cè)試原油中蠟、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量，并分析測(cè)定了原油密度、凝點(diǎn)及原油中機(jī)雜含量等指標(biāo)，同時(shí)使用顯微鏡觀察了原油乳狀液的微觀形貌，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表1、圖1）。

從表1 和圖1 可以看出：這些站點(diǎn)原油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和不溶物機(jī)雜含量變化幅度大，但具有膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和機(jī)雜含量高的共同特點(diǎn)，這些活性物質(zhì)極易吸附在油水界面形成黏稠厚膜，影響破乳劑在油水界面膜上的頂替置換，從而導(dǎo)致原油脫水困難[3-5]。

表1 原油組成及物性分析

圖1 乳化原油微觀結(jié)構(gòu)

3 高效破乳劑的研制

3.1 破乳劑干劑的選擇

以120 min 脫水率高、脫水速度快、污水含油低和油水界面齊為原則對(duì)9 種干劑進(jìn)行初步篩選，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表2、表3）。從表2、表3 可以看出，在加藥濃度120 mg/L、脫水溫度45 ℃條件下，AE-2 型干劑120 min原油脫水率最高，可達(dá)94.8 %。根據(jù)污水情況、脫水速度和油水界面情況，另外選擇AP-1 和AR-1 兩種脫水率相對(duì)較高的干劑作為破乳劑干劑單劑。

表2 9 種干劑在一定條件下的脫水率

表3 9 種干劑在一定條件下的其他脫水指標(biāo)

表3 9 種干劑在一定條件下的其他脫水指標(biāo)（續(xù)表）

3.2 雙劑的二元復(fù)配

將上述實(shí)驗(yàn)所得三種干劑按質(zhì)量比1:1 兩兩復(fù)配，然后按照通用配方配制成磺酸體系破乳劑，進(jìn)行脫水性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表4、表5）。

表4 二元復(fù)配實(shí)驗(yàn)脫水率

表5 二元復(fù)配實(shí)驗(yàn)其他脫水指標(biāo)

從表4、表5 可以看出，AE-2 和AP-1、AE-2 和AR-1 兩種干劑分別復(fù)配后，原油脫水性能得到進(jìn)一步提升，因此選擇上述兩種復(fù)配后的干劑進(jìn)行正交復(fù)配實(shí)驗(yàn)。

3.3 復(fù)配正交實(shí)驗(yàn)

選取對(duì)脫水效果影響較大的脫水溫度、加藥濃度和干劑復(fù)配比例作為因素，采用三因素、四水平的正交實(shí)驗(yàn)表（見表6～表8）來(lái)設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)（見圖2～圖4）。

表6 三因素四水平正交實(shí)驗(yàn)表

表7 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表7 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果（續(xù)表）

表8 正交實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果

圖2 溫度對(duì)脫水率的影響

圖3 加藥濃度對(duì)脫水率的影響

圖4 復(fù)配比例對(duì)脫水率的影響

從表7、表8 可以看出：各因素對(duì)脫水率的影響程度為加藥濃度＞脫水溫度＞復(fù)配比例；AE-2—AP-1 和AE-2—AR-1 的最佳復(fù)配比例是2:1，在脫水溫度55 ℃、AE-2—AP-1 和AE-2—AR-1 復(fù)配比例2:1、加藥濃度160 mg/L 時(shí)，原油脫水率可以達(dá)到98.5 %。

從圖2～圖4 可以看出，隨著脫水溫度的升高，原油脫水率逐漸升高；隨著破乳劑加藥濃度的增加，原油脫水率先升高后降低，存在峰值。

3.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

將AE-2、AP-1 和AR-1 按質(zhì)量比3:2:1 復(fù)配成復(fù)合干劑，然后將此干劑按照通用配方配制成磺酸體系破乳劑，進(jìn)行脫水性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表9）。

從表9 可以看出，加藥濃度120 mg/L 時(shí)，高效破乳劑120 min 脫水率可達(dá)96.8 %，而現(xiàn)場(chǎng)破乳劑只有83.4 %，同時(shí)該破乳劑脫水后水相含油也明顯低于現(xiàn)場(chǎng)破乳劑脫水后水相含油，因此高效破乳劑性能優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)破乳劑。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2018 年11 月8 日，高效破乳劑在H 集輸站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，期間破乳劑加藥濃度為120 mg/L～130 mg/L，沉降罐運(yùn)行溫度為43 ℃～46 ℃，測(cè)定凈化油含水、污水含油并與現(xiàn)場(chǎng)破乳劑進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果（見圖5、圖6）。

從圖5 可以看出，在使用現(xiàn)場(chǎng)破乳劑時(shí)，三相分離器溢流口凈化油含水率大致在0.3 %～0.5 %，時(shí)有凈化油含水率超標(biāo)的現(xiàn)象；2018 年11 月8 日更換新型高效破乳劑后，三相分離器溢流口凈化油含水率逐漸降低，最終控制在0.1 %～0.25 %。

表9 高效破乳劑驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖5 更換破乳劑前后凈化油含水率數(shù)據(jù)走勢(shì)

圖6 更換破乳劑前后污水含油數(shù)據(jù)走勢(shì)

從圖6 可以看出，在使用現(xiàn)場(chǎng)破乳劑時(shí)，原油脫水處理后污水中含油量較高，大致在110 mg/L～150 mg/L；2018 年11 月8 日更換新型高效破乳劑后，三相分離器水室出口污水含油量逐漸降低，最終控制在80 mg/L～100 mg/L。

5 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)H 集輸站不同站點(diǎn)原油物性分析，發(fā)現(xiàn)這些站點(diǎn)原油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和不溶物機(jī)雜等界面活性物質(zhì)在乳狀液界面上形成了厚厚的一層界面膜，影響了破乳劑在油水界面膜上的頂替置換，從而導(dǎo)致原油脫水困難。

（2）針對(duì)H 集輸站原油物性，通過(guò)破乳劑干劑初步篩選、二元復(fù)配和正交復(fù)配實(shí)驗(yàn)，確定干劑最佳配比為AE-2:AP-1:AR-1=3:2:1，最后得到高效破乳劑。該破乳劑加藥濃度120 mg/L、脫水溫度45 ℃時(shí)，120 min脫水率可達(dá)96.8 %、污水含油82.26 mg/L，達(dá)到了加藥濃度低、脫水率高、污水含油量低、界面清的效果。

（3）該高效破乳劑在H 集輸站使用后，加藥濃度從原來(lái)的280 mg/L 左右降低至120 mg/L 左右，三相分離器溢流口含水率從原來(lái)的0.3 %～0.5 %降低至0.1 %～0.25 %，三相分離器水室出口污水含油量從原來(lái)的110 mg/L～150 mg/L 降低至80 mg/L～100 mg/L。