李冬寧，杜冠樂，李嘉俊，李志平

(中海油(天津)油田化工有限公司，天津 300452)

隨著海洋油田開發(fā)的進(jìn)行，產(chǎn)出液含水率逐步升高，O/W 型乳狀液的比例逐步增大，乳化性更強，致使后期處理難度不斷攀升，開發(fā)新型高效的反相破乳劑成為必需[1]。且隨著環(huán)保力度的加大，對于排海和注水水質(zhì)均提出了較高的要求。目前，單純、常規(guī)的反相破乳劑已不能滿足海上油田污水處理平臺空間有限、處理設(shè)備少、停留時間短等問題處理的需要[2]。

本文針對渤海某油田產(chǎn)出液性質(zhì)，評價出一種高效反相破乳劑，并成功在在渤海某FPSO開展了現(xiàn)場試驗?，F(xiàn)場結(jié)果表明：當(dāng)反相破乳劑加注濃度為55 mg/L時，現(xiàn)場應(yīng)用效果優(yōu)于在用反相破乳劑，可成功在油田現(xiàn)場推廣應(yīng)用。

1 現(xiàn)場工藝特點及藥劑作用機理

1.1 FPSO處理工藝

FPSO(浮式儲油卸油裝置)是海洋油田油氣水處理中心，它具有原油處理、儲存和外輸?shù)裙δ躘3]。渤海某油田，上游平臺油井產(chǎn)出液經(jīng)簡單處理后匯集至FPSO，并做進(jìn)一步處理。渤海某FPSO處理工藝如圖1。

圖1 現(xiàn)場工藝流程圖

現(xiàn)場生產(chǎn)中，油井產(chǎn)出液經(jīng)海管匯集后進(jìn)入FPSO一級分離器，在一級分離器內(nèi)經(jīng)初步油水分離后，上部油樣進(jìn)入二級分離器及電脫水器繼續(xù)處理，合格原油進(jìn)入下艙儲存，一級分離器底部水樣則進(jìn)入生產(chǎn)水系統(tǒng)進(jìn)一步處理，合格污水回注地層。

1.2 流程特點

目前，F(xiàn)PSO日處理量液量約50000 m3，處理油量約8000 m3，貨油艙原油含水要求低于0.5%，生產(chǎn)水處理后含油值低于30 mg/L，對藥劑的性能要求極高。FPSO各處理單元需要時刻面對上游平臺采出液性質(zhì)的影響，若處理效果不好，則影響正常原油外輸及生產(chǎn)水回注。

現(xiàn)場平臺工況：污水處理量大，設(shè)備空間狹小，污水停留時間短，處理難度大；上游來液油中含水值高，水中乳化值較高，且不易破乳；上游來液中氣量不穩(wěn)定，流程波動大，進(jìn)一步增大處理難度。

1.3 反相破乳劑作用機理

海管來液含有較多水及乳化，多以水包油形式存在。水包油乳液狀態(tài)穩(wěn)定，自由運動的小油滴帶相同電荷，無法聚集擴(kuò)大。反相破乳劑分子中含有不同比例的R1～R5親油基和親水基-OH、-N+等，這些親水、親油基團(tuán)可依附于乳化液的油水界面，降低界面膜強度，從而破壞界面膜[4]。加入反相破乳劑后，通過架橋作用、電中和及絮凝聚集，使污油水中小油滴聚集變大，并從乳化液中脫出，進(jìn)而快速破乳。

本文采用聚丙烯酸酯乳液作為實驗反相破乳劑。其相對分子質(zhì)量小，作用于高含水的水包油乳液時，油水分離迅速、徹底。同時，與破乳劑協(xié)同作用好，不會影響在用破乳劑效果，油水分離后大部分藥劑留存在水相中，對后續(xù)的原油處理影響較少。

2 現(xiàn)場試驗

2.1 現(xiàn)場瓶試試驗

試驗開始前，取海管來液放入分水器中，靜置分層撇去上層油樣，然后在脫水扁瓶中加入待評價反相破乳劑，評價試驗藥劑在現(xiàn)場加注濃度時的應(yīng)用效果，并測定作用后水中含油值。現(xiàn)場驗證結(jié)果見表1。

表1 現(xiàn)場驗證

由現(xiàn)場瓶試試驗可知：對標(biāo)現(xiàn)場在用藥劑，試驗反相破乳劑FP-01在加注55 mg/L條件下，現(xiàn)場應(yīng)用效果優(yōu)于現(xiàn)場在用藥劑，可開展現(xiàn)場試驗。

2.2 藥劑配伍性試驗

取試驗藥劑FP-01與現(xiàn)場在用其他藥劑分別按照1∶10、10∶1、1∶1不同比例進(jìn)行配伍性驗證。兩種藥劑混合后，靜置24 h觀察混合液狀態(tài)。試驗結(jié)果表明：試驗反相破乳劑與現(xiàn)場藥劑混合后，無沉淀、分層及藥劑析出現(xiàn)象，藥劑配伍性良好。

同時，取試驗反相破乳劑，按照現(xiàn)場加藥條件分別加注反相破乳劑和破乳劑，驗證兩者的協(xié)同破乳作用。試驗表明：反相破乳劑對破乳無影響，兩者協(xié)同作用良好。

2.3 藥劑現(xiàn)場試驗

結(jié)合現(xiàn)場流程情況，開展為期一周的反相破乳劑FP-01現(xiàn)場試驗。試驗開始時，錄取1天空白數(shù)據(jù)，然后，加注試驗反相破乳劑FP-01，加注量60 mg/L，穩(wěn)定觀察24 h后，將藥劑加注濃度降為55 mg/L(同現(xiàn)場在用藥劑)，檢測各監(jiān)測點油水指標(biāo)。試驗過程各級分離器油中含水值見表2。

表2 油中含水值

由試驗結(jié)果可知：在相同加注濃度條件下，加注試驗反相破乳劑后，一級分離器、二級分離器油相含水及乳化值均稍有降低，可降低電脫水器處理壓力；下艙含水值降低5.6%，表明試驗反相破乳劑對于油系統(tǒng)無影響。

同時，加密監(jiān)測現(xiàn)場油系統(tǒng)水相出口及水系統(tǒng)各級分離器出口水質(zhì)，試驗結(jié)果見圖2、圖3。

根據(jù)試驗結(jié)果及圖2、圖3可知，在試驗反相破乳劑FP-01加注濃度55 mg/L情況下，現(xiàn)場處理效果良好。根據(jù)檢測結(jié)果，加注試驗藥劑FP-01以后，在相同加注濃度條件下，一級分離器水相出口水中含油值降低17.8%，斜板撇油器入口水中含油值降低15.4%。斜板撇油器出口水中含油均值降低28.2%，加氣浮選器出口水中含油均值降低25.1%。注水水質(zhì)均值由14 mg/L降至11 mg/L，降低21.4%。表明加注試驗反相破乳劑后，水質(zhì)變好，滿足現(xiàn)場流程需要。

圖2 一級分離器水相出口及撇油器入口含油值

圖3 水系統(tǒng)各級含油值

根據(jù)現(xiàn)場油系統(tǒng)及水系統(tǒng)處理試驗結(jié)果：加注試驗反相破乳劑FP-01后，現(xiàn)場油相含水值、水系統(tǒng)各級含油值均有一定程度的降低，試驗反相破乳劑滿足現(xiàn)場油水系統(tǒng)處理需要。

2.4 核桃殼處理情況

以現(xiàn)場1號核桃殼濾器為例，監(jiān)測試驗期間核桃殼濾器的現(xiàn)場應(yīng)用情況，主要檢測指標(biāo)為：核桃殼濾器反洗前壓差及流量、反洗前后水質(zhì)變化。檢測期間，維持現(xiàn)場在用清水劑加注量16 mg/L，助濾劑加注4 mg/L。試驗結(jié)果見表3。

表3 現(xiàn)場1號核桃殼濾器檢測數(shù)據(jù)

根據(jù)試驗前后核桃殼濾器處理情況可知：試驗藥劑加注過程中，反洗前后壓差、反洗前后水質(zhì)變化均基本相當(dāng)，反洗前流量稍有增加，表明試驗反相破乳劑FP-01加注后，不會增加核桃殼濾器處理壓力；且出口水中含油值更低，表明水質(zhì)變好。

3 結(jié)論及建議

根據(jù)反相破乳劑FP-01現(xiàn)場試驗結(jié)果，加注試驗藥劑后，油水系統(tǒng)均有一定程度的改善，注水水質(zhì)更好，不會增加核桃殼處理壓力，滿足現(xiàn)場應(yīng)用需要。

1)在與現(xiàn)場藥劑加注量相同條件下，加注試驗藥劑FP-01后，油系統(tǒng)各級油水含水值均有一定程度降低，下艙含水值降低5.6%，表明試驗藥劑對油系統(tǒng)無影響；一級分離器水相出口水中含油值降低17.8%，斜板撇油器入口水中含油值降低15.4%，斜板撇油器出口水中含油均值降低28.2%，加氣浮選器出口水中含油均值降低25.1%，注水水中含油均值由14 mg/L降至11 mg/L，降低21.4%，現(xiàn)場水系統(tǒng)均有一定程度提升。表明在相同加注濃度條件下，試驗反相破乳劑現(xiàn)場應(yīng)用效果優(yōu)于在用反相破乳劑，可正常替換。

2)試驗反相破乳劑加注后，核桃殼濾器反洗前后壓差、水質(zhì)變化、流量均相當(dāng)，表明試驗反相破乳劑不會增加核桃殼濾器處理壓力，對注水水質(zhì)無影響。