徐 超, 王 晶

隨著海上油田的不斷開發(fā), 產(chǎn)液含水率逐漸上升, 油田的油水處理矛盾逐漸由原油脫水轉(zhuǎn)向含油污水處理。 常規(guī)的陽離子型清水劑由于其產(chǎn)生污油粘度大, 易造成污水處理濾器的堵塞和濾料的板結(jié), 且污油轉(zhuǎn)至原油系統(tǒng)進(jìn)行處理時(shí), 對(duì)原油的整體脫水效果造成負(fù)面影響[1-3]。 近年來由于陽離子清水劑的種種弊端, 非離子清水劑在油田使用越來越廣泛, 由于其良好的處理效果及較小的負(fù)面影響, 也越來越受到油田的關(guān)注及歡迎[4-5]。

本文針對(duì)渤海某稠油油田開展了非離子、 陽離子清水劑的研究, 對(duì)非離子清水劑的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了完善。 最終使用改進(jìn)后的方法選出了適合現(xiàn)場應(yīng)用的非離子型清水劑, 并在現(xiàn)場試驗(yàn)中取得成功。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

市售蒸餾水; 不同分子量的PDDA 類清水劑, 不同分子量的多乙烯多胺類清水劑, 中海油(天津)油田化工有限公司生產(chǎn); Wilks ATR-SP 便攜式紅外測油儀, 精度±0.2 mg/L, 美國Wilks 公司; 872Af 羅賓遜離心機(jī)配套離心管, 美國羅賓遜Robinson 公司, 體積100 mL, 精度0.05 mL; TW20 水浴, 德國優(yōu)博萊公司, 穩(wěn)定性±0.2 ℃, 工作范圍5 ～99.9 ℃; 微量移液器Transferpettor, 德國BRAND 公司, 精度0.05 μL, 量程0 ～10 μL; Brookfield DV-Ⅲ粘度計(jì), 美國Brookfield 公司; 12 孔定制木質(zhì)手工震蕩架(震蕩離心管用); 分析純正己烷, 市售; 渤海某油田原油及污水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

(1)清水效果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn): 參照SY/T 5797-1993《水包油乳狀液破乳劑使用性能評(píng)定方法》, 分別用PDDA 類清水劑與多乙烯多胺類清水劑針對(duì)斜板除油器入口污水, 在污水處理系統(tǒng)運(yùn)行溫度60 ℃下, 開展清水效果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。

(2)抗乳化性實(shí)驗(yàn): 在60 ℃下, 對(duì)經(jīng)清水劑處理后的污水, 在1000 r/min 的剪切速度下, 剪切5 min, 然后對(duì)其水相含油值進(jìn)行檢測。

(3)對(duì)污油粘度的影響實(shí)驗(yàn): 在60 ℃下, 針對(duì)清水劑實(shí)驗(yàn)后, 不同類型清水劑產(chǎn)生的污油進(jìn)行粘度檢測。

(4)對(duì)原油脫水效果的影響實(shí)驗(yàn): 參照SY/T 5281-2000《原油破乳劑使用性能檢測方法(瓶試法)》, 在一級(jí)分離器運(yùn)行溫度60 ℃下, 針對(duì)油田原油, 開展了PDDA 類清水劑及多乙烯多胺類清水劑對(duì)原油脫水效果的影響實(shí)驗(yàn)。

(5)開展了多乙烯多胺類清水劑在污水系統(tǒng)的加注實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 清水效果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

從圖1 可以看出: 加注濃度為200 mg/L 時(shí), 針對(duì)PDDA 類陽離子型清水劑及多乙烯多胺類非離子型清水劑, 清水效果均隨著分子量的增加而改善。 由于PDDA 類清水劑屬于陽離子型清水劑, 其作用機(jī)理為絮凝, 所以其作用時(shí)間短, 清水劑效果基本不隨時(shí)間的延長而改善。 多乙烯多胺類屬于非離子型清水劑, 其作用機(jī)理為破乳, 所以其清水效果隨著時(shí)間的延長而改善。

圖1 不同分子量陽離子與非離子型清水劑清水效果實(shí)驗(yàn)Fig.1 Effectiveness of the water clarifier ofthe nonionic and cation water clarifier with different molecular weight

從圖2 可以看出: 針對(duì)分子量為10000 的PDDA 類清水劑,其清水效果隨加注濃度的升高而改善, 當(dāng)濃度超過150 ppm后, 清水效果隨濃度的升高改善不明顯; 針對(duì)分子量為30000的多乙烯多胺類清水劑, 加注濃度為100 ～200 mg/L 范圍內(nèi),其清水效果隨其加注濃度的升高而改善。

圖2 不同濃度陽離子與非離子型清水劑清水效果對(duì)比Fig.2 Effectiveness of the water clarifier ofthe nonionic and cation water clarifier with different concentration

2.2 抗乳化性實(shí)驗(yàn)

從圖3 可以看出: 由于PDDA 類清水劑產(chǎn)生的污油粘度大, 性質(zhì)與正常原油差異較大, 形成的污油經(jīng)剪切后不易再次乳化, 所以剪切對(duì)其清水效果影響不大; 由于多乙烯多胺類清水劑產(chǎn)生的污油性質(zhì)與正常原油基本一致, 經(jīng)快速剪切后易再次乳化, 所以剪切對(duì)多乙烯多胺類清水劑清水效果有較大的負(fù)面影響。

圖3 剪切對(duì)清水劑效果的影響Fig.3 The influences of cutting for the effectiveness of water clarifier

2.3 清水劑對(duì)污油粘度的影響實(shí)驗(yàn)

從圖4 可以看出: 由于PDDA 清水機(jī)理為絮凝, 加注濃度越高絮凝能力越強(qiáng)、 形成的絮團(tuán)越緊密, 所以分子量為10000的PDDA 類清水劑產(chǎn)生的污油粘度隨其加注濃度為升高而增加; 多乙烯多胺類類清水劑機(jī)理為破乳, 所以分子量為30000的多乙烯多胺類類清水劑產(chǎn)生的污油粘度基本與其加注濃度無關(guān)。

圖4 清水劑加注濃度對(duì)污油粘度的影響Fig.4 Viscosity of the waste oil with different concentration of water clarifier

2.4 對(duì)原油脫水效果的影響實(shí)驗(yàn)

從表1 可以看出: PDDA 類清水劑加注濃度越高, 絮凝能力越強(qiáng), 對(duì)原油性質(zhì)影響越大, 所以分子量為10000 的PDDA類清水劑隨著其加注濃度的升高, 其對(duì)原油脫水效果的負(fù)面影響越大; 由于多乙烯多胺類清水劑作用機(jī)理為破乳, 其的加注對(duì)原油物性基本無影響, 所以分子量為30000 的多乙烯多胺類類清水劑基本對(duì)原油脫水效果基本無影響。

表1 不同類型清水劑對(duì)原油脫水效果的影響Table 1 The oil dehydration influential of different kind of water clarifier

續(xù)表1

2.5 清水劑現(xiàn)場加注實(shí)驗(yàn)

從表2 可以看出: 針對(duì)分子量為10000 的PDDA 類清水劑其加注濃度為150 mg/L 其清水劑效果基本不隨濃度的升高而改善, 在該濃度下其的處理效果能夠滿足注水含油值≤30 mg/L 的技術(shù)要求; 針對(duì)分子量為30000 的多乙烯多胺類清水劑其加注濃度為150 mg/L 其清水劑效果基本不隨濃度的升高而改善, 在該濃度下其的處理效果能夠滿足注水含油值≤30 mg/L 的技術(shù)要求。 從核桃殼過濾器出口與注水緩沖出口含油值對(duì)比看,PDDA 類清水劑處理后的污水在注水緩沖罐中沉降一段時(shí)間后,注水緩沖罐出口水中含油值仍有明顯降低, 而注水緩沖罐的沉降對(duì)多乙烯多胺類清水劑處理后的污水含油值影響不大。 該原因主要是由于核桃殼過濾器前增壓泵對(duì)多乙烯多胺類清水劑處理污水高速剪切導(dǎo)致污水乳化性增強(qiáng), 而高乳化性的污水穩(wěn)定性較高, 短時(shí)間沉降對(duì)其污水含油值影響不大。

表2 清水劑現(xiàn)場加注實(shí)驗(yàn)Table 2 The field trial of the water clarifier

3 結(jié) 論

針對(duì)渤海某油田污水, PDDA 類清水劑有良好的清水效果,但其對(duì)原油脫水效果有較大的負(fù)面影響從而限制了其在現(xiàn)場的應(yīng)用; 多乙烯多胺類清水劑在現(xiàn)場加注后, 清水效果滿足現(xiàn)場要求, 且對(duì)原油脫水效果無影響。 多乙烯多胺類清水劑在其它油田進(jìn)行評(píng)價(jià)及應(yīng)用時(shí)在考慮其清水效果的同時(shí), 應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的流程特點(diǎn)充分考慮該類型藥劑處理后污水經(jīng)高速剪切后效果變差的問題。