付亞榮（華北油田第五采油廠(chǎng)）

冀中南部油田中間基原油低溫脫水技術(shù)

付亞榮（華北油田第五采油廠(chǎng)）

為降低進(jìn)入中后期開(kāi)發(fā)的冀中南部油田中間基原油脫水能耗，從原油的本構(gòu)方程等基礎(chǔ)研究入手，提出以氫氧化鈉為催化劑，甲苯封口的由“酚醛、胺醛、酚胺樹(shù)酯”高活性“頭”為起始劑與環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷聚合，環(huán)氧氯丙烷封口的低溫破乳劑制備方法，創(chuàng)建了正交試驗(yàn)復(fù)配現(xiàn)場(chǎng)破乳劑模式?，F(xiàn)場(chǎng)溫度在40～45℃、50～80 mg/L加量時(shí)，脫后原油含水小于0.2%，污水含油小于150 mg/L，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。為其他原油低溫脫水提供了可借鑒的技術(shù)思路。

中間基原油 低溫脫水 破乳劑 節(jié)能減排

1 背景

冀中南部投入開(kāi)發(fā)的油田普遍進(jìn)入高含水、高采出程度、高采油速度的“三高”階段，采出的原油含水量劇增。為了穩(wěn)定原油生產(chǎn)，相繼應(yīng)用了表面活性劑驅(qū)、聚合物驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)等，以提高原油最終采收率。上述工藝導(dǎo)致采出液與常規(guī)采油措施相比性質(zhì)變化很大，采出液乳化嚴(yán)重，乳化穩(wěn)定性增強(qiáng)，聯(lián)合站油水分離困難，加熱輸送和原油處理能耗急劇增加。隨著采出液量的不斷增大，電化學(xué)兩段式脫水工藝設(shè)備處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，脫水質(zhì)量明顯下降。為了保障原油脫水質(zhì)量，必須給高含水原油加熱，這消耗了大量的熱能，增加了生產(chǎn)成本。

雖然大慶、遼河、長(zhǎng)慶、中原等油田的技術(shù)人員對(duì)原油低溫破乳劑進(jìn)行過(guò)深入的研究，也有成功的礦場(chǎng)應(yīng)用范例[1-2]，但是各油田的原油物性相差很大，其他油田應(yīng)用的低溫破乳劑對(duì)冀中南部原油不適用?，F(xiàn)有原油破乳劑的最佳破乳溫度一般在60～80℃，在低溫下破乳效果很差，無(wú)法滿(mǎn)足原油常溫輸送和低溫預(yù)處理工藝流程的需要。因此，適應(yīng)高含水期原油輸送和處理工藝要求，降低原油生產(chǎn)過(guò)程中的熱能損耗和生產(chǎn)成本，開(kāi)展冀中南部油田原油低溫破乳技術(shù)的研究工作是十分必要的。

2 基礎(chǔ)研究

___按照“完善基礎(chǔ)研究，區(qū)別不同原油，突破技術(shù)難關(guān)，節(jié)能減排實(shí)踐”的工作思路，從不同原油的基礎(chǔ)研究入手，找出低溫脫水破乳劑必須具備的特性，突破適合不同原油低溫破乳劑配方的難關(guān)，進(jìn)行破乳劑脫水優(yōu)化試驗(yàn)，然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)化實(shí)踐，應(yīng)用中不斷完善提高。

對(duì)原油的第一關(guān)鍵組分、第二關(guān)鍵組分的研究表明，冀中南部油田原油分別屬于石蠟基、中間基、環(huán)烷基原油，其本構(gòu)方程存在很大的差異。進(jìn)行低溫脫水，其破乳劑必須具備較強(qiáng)的表面活性、良好的潤(rùn)濕能力、足夠的絮凝能力和很高的聚結(jié)能力，而且要脫水效率高，用量少，價(jià)格便宜，不影響原油質(zhì)量，不引起管道和設(shè)備腐蝕結(jié)垢。石蠟基原油含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等親油活性物少，原油乳狀液的穩(wěn)定劑主要是微晶石蠟，界面穩(wěn)定膜的強(qiáng)度差，易于破乳，但是破乳后污水質(zhì)量差，脫出的水易帶有微小油珠；環(huán)烷基原油瀝青、膠質(zhì)含量高，形成的原油乳狀液較穩(wěn)定，破乳困難；中間基原油中所含的環(huán)烷酸，一般是以鈉鹽形式存在的親水性表面活性劑，易形成較穩(wěn)定的O/W型原油乳狀液。為了提高原油采收率，常采用表面活性劑驅(qū)、聚合物驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)等手段，采出液中含有一定量的泥砂，多為O/W/O或W/O/W型乳狀液。

3 中間基原油低溫脫水技術(shù)

采用“改頭、交聯(lián)、復(fù)配”思路，創(chuàng)建了冀中南部中間基原油低溫脫水破乳劑及其制備方法，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)節(jié)能減排。

苯酚、四乙烯五胺、甲醛在同一體系中能形成具有“互補(bǔ)性”和“優(yōu)勢(shì)性”、以甲苯封口的由“酚醛、胺醛、酚胺樹(shù)酯”混合而成的高活性破乳劑“頭”；打破常規(guī)束縛制備的破乳劑干劑以氫氧化鈉為催化劑，讓中間體與環(huán)氧丙烷、環(huán)氧乙烷聚合，環(huán)氧氯丙烷封口，提高了聚醚的活性；創(chuàng)建了正交試驗(yàn)復(fù)配現(xiàn)場(chǎng)破乳劑的生產(chǎn)模式。

中間基原油的黏溫?cái)?shù)據(jù)具有雙重性，既有環(huán)烷基原油的黏度隨溫度下降而直線(xiàn)上升的特點(diǎn)，又有石蠟基原油黏溫曲線(xiàn)存在拐點(diǎn)的特點(diǎn)，屬于高乳化性原油，在常規(guī)脫水中對(duì)破乳劑要求很高，低溫脫水十分困難。

冀中南部車(chē)城油田屬中間基原油，脫水溫度為65～70℃，每年需要消耗大量自用燃油（不含水原油）用于升溫，能耗大。采用“改頭、交聯(lián)、復(fù)配”方式研制出了高效的、適合中間基原油的低溫脫水破乳劑，獲得中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利：ZL 200710119726.7[3]。

破乳劑的組成特征是：各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：干劑45%～65%，甲醇5%～10%，其余為水。干劑的組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：中間體PEA 21.5%～40%，氫氧化鈉1.5%～3.5%，環(huán)氧乙烷20%～40%，環(huán)氧丙烷15%～35%，環(huán)氧氯丙烷2%～8%。制備中間體PEA的原料和配比為：苯酚0.8～1.5 mol，四乙烯五胺2.5～3.5 mol，甲醛2.0～3.5 mol，甲苯0.02～0.05 mol。

3.1 中間體PEA的制備

首先在反應(yīng)釜中加入0.8～1.5 mol的苯酚、2.5～3.5 mol的四乙烯五胺開(kāi)動(dòng)攪拌，加熱升溫至140℃，抽空、充氮，接著緩慢滴加2.0～3.5 mol甲醛，反應(yīng)壓力0.3～0.45 MPa，反應(yīng)溫度140℃±5℃；反應(yīng)2 h后，溫度降至120℃，再緩慢滴加0.02～0.05 mol甲苯，反應(yīng)壓力0.2～0.35 MPa，反應(yīng)溫度120℃±5℃，平衡反應(yīng)1 h，待反應(yīng)釜內(nèi)壓力回零后降溫，得到中間體PEA。

3.2 干劑的制備

首先在反應(yīng)釜中加入21.5%～40%的中間體PEA、1.5%～3.5%的氫氧化鈉，開(kāi)動(dòng)攪拌，加熱升溫至135℃，抽空、充氮，接著緩慢滴加15%～35%的環(huán)氧丙烷，反應(yīng)壓力0.2～0.25 MPa，反應(yīng)溫度130℃±5℃；再緩慢滴加20%～40%環(huán)氧乙烷，反應(yīng)壓力0.2～0.4 MPa，反應(yīng)溫度135℃±5℃；最后緩慢滴加2%～8%的環(huán)氧氯丙烷，反應(yīng)壓力0.1～0.2 MPa，反應(yīng)溫度120℃±5℃；平衡反應(yīng)1 h，待反應(yīng)釜內(nèi)壓力回零后，降溫出料得到干劑。

3.3 低溫破乳劑的制備

干劑為45%～65%，置于搪瓷混配釜中，開(kāi)動(dòng)攪拌，升溫至50℃±5℃，緩慢滴加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～10%的甲醇和水后，攪拌30～60 min，降溫出料得到低溫破乳劑。

根據(jù)制定的合成路線(xiàn)，在室內(nèi)復(fù)配合成了36個(gè)低溫原油破乳劑樣品，用車(chē)城油田中間基原油按SY/T 5281對(duì)合成的樣品進(jìn)行了脫水性能評(píng)價(jià)。對(duì)篩選出的10個(gè)有較高脫水率和較快脫水速率的單劑，進(jìn)行單劑1∶1總加量200 mg/L的二元復(fù)配，試驗(yàn)溫度45℃。得到2種復(fù)配破乳劑，脫水率比單劑提高幅度超過(guò)8.5個(gè)百分點(diǎn)。

選擇這2種復(fù)配破乳劑進(jìn)行正交試驗(yàn)，脫水率、水質(zhì)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，溫度、破乳劑加量、復(fù)配比為3個(gè)因素，每個(gè)因素取5個(gè)水平（溫度：40～44℃，總加量分別為100、150、200、250、300 mg/L，復(fù)配質(zhì)量比分別為3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3）。結(jié)果表明：3個(gè)因素中影響脫水率的極差是不相同的。溫度對(duì)脫水率極差影響小于2.5個(gè)百分點(diǎn)，復(fù)配比對(duì)脫水率極差影響最小，破乳劑的加量從100 mg/L增加到300 mg/L時(shí)，脫水率曲線(xiàn)在200 mg/L處存在拐點(diǎn)；復(fù)配比1∶2或2∶1時(shí)，復(fù)配雙劑的效果最好。因此，對(duì)中間基原油脫水應(yīng)用復(fù)配比1∶2或2∶1雙劑復(fù)配的破乳劑，現(xiàn)場(chǎng)溫度40～44℃，實(shí)際加量為室內(nèi)試驗(yàn)的?2～■3，能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。

2007年5月復(fù)配破乳劑開(kāi)始在冀中南部油田的聯(lián)合站應(yīng)用，原油脫水溫度在40～45℃、低溫破乳劑的加量在50～80 mg/L時(shí)，脫后原油含水小于0.2%，污水含油小于150 mg/L，達(dá)到了原油外輸標(biāo)準(zhǔn)。脫后污水中含油量達(dá)標(biāo)。

4 結(jié)論

1）中間基原油低溫脫水破乳劑采用的是“改頭、交聯(lián)、復(fù)配”技術(shù)思路。

2）中間基原油低溫脫水破乳劑具有破乳速度快、用量少、污水含油少的特點(diǎn)。

[1]范振中,劉慶旺，尉小明,等.LTB低溫高效稠油破乳劑的研制與評(píng)價(jià)[J].油氣田地面工程,2001,20(1):29-30.

[2]宋軍，汪麗.原油低溫破乳劑FP330評(píng)價(jià)[J].化學(xué)工程師，2007，136（1）：60-61.

[3]付亞榮，蔡遠(yuǎn)紅，田煒,等.一種低溫破乳劑及其制備方法:中國(guó)，ZL 200710119726.7[P].2010-06-30.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.06.007

付亞榮，1987年畢業(yè)于重慶石油學(xué)校，高級(jí)工程師，主要從事油田開(kāi)發(fā)方面的研究，E-mail：hbfyr@yahoo.com.cn，地址：河北省辛集市華北油田第五采油廠(chǎng)工程技術(shù)研究所，052360。

2011-04-11)