南海某油田破乳剂和清水剂配伍应用研究

铁磊磊，董辉，冀文雄，常振，闫冬

（中海油田服务股份有限公司，天津 300459）

随着海上油田持续开发生产，南海大部分油田已经进入中后期，储层含水率不断升高，综合产出液含水率高达98%以上，每个平台日产液量超过了45 000 m3，日产水量在44 000 m3左右，由于受到海上处理空间的限制，油水处理工艺流程短，处理设备容量有限，目前现场油水处理工艺设备在现有破乳剂和清水剂体系技术条件下，已经超过了处理上限，开发具有新型结构的破乳剂已经迫在眉睫[1]，具有独特的物理和化学性质，如高流变性、低黏度、良好的溶解性及大量可修饰的末端官能团[2]能分散至油水界面使油水迅速分离，且与现用DTC 类清水剂协同性好，能够协助清水剂快速除油，室内对6 种不同类型的破乳剂脱水能力和4 种不同类型的清水剂净水能力进行了评价研究。

瓶试法评定破乳剂对地层采出的原油乳状液脱水效果是油田最常用的破乳剂室内评选方法[3]，但对于高含水率原油乳状液乳化形式比较复杂，如含水率大于95%的产出液进入生产分离器后，游离水能和乳状液快速分离，这部分乳状液含水率在50%左右，这就要求在生产分离器上游加入破乳剂后，破乳剂要能快速进入油水界面，使生产分离器上层稳定的乳状液在5 min 内脱水，减少油相在生产分离器的停留时间，尽量增加水在生产分离器中的停留时间，减轻下一步水处理压力。

一般选取的原油乳状液与实际的原油乳状液状态存在差异，采用瓶试法开展的破乳剂评选脱水速率慢、界面不齐、破乳剂性能区分度不好等问题，严重影响破乳剂评价结果的准确性[4]，因此瓶试过程要模拟现场工况条件，反复进行破乳剂的评选。

1 实验试剂及仪器

1.1 实验试剂

正己烷，AR，辽宁裕丰化工有限公司；航空煤油，工业纯，齐鲁化工；盐酸（36%），浓硫酸，分析纯，天津风船试剂厂。

1.2 实验仪器

CVH 便携式红外测油仪，美国wilks；离心机，湖南凯达科学仪器有限公司；水浴锅，上海赫田科学仪器有限公司；100 mL 玻璃试管，北京玻璃仪器有限公司；微升取样器5～50 μL，北京大龙。

2 室内评价分析研究

取现场未加破乳剂、清水剂的综合产出液，用分液桶将油水分离，制备油水样备用。依据SY/T 5281—2000原油破乳剂使用性能检测方法（瓶试法），根据油田原油物性推荐的5 种破乳剂对综合管汇来液原油进行脱水实验。向带有刻度的100 mL 玻璃管中加入制备的油样40 mL 和水样40 mL，破乳剂加注浓度基于油量，按照现场生产分离器温度为80.5 ℃设定水浴锅温度，对油水样进行预热10 min。旋紧瓶盖后，将玻璃瓶颠倒2～5次，缓慢松动瓶盖放气后，重新旋紧瓶盖；水平振荡200 次/分钟，振幅大于20 cm；充分混合后，将玻璃瓶放置在烘箱中进行保温，根据来液在生产分离器停留时间（经计算为10 min）分别读取2 min、5 min、7 min、10 min 的脱出水体积并对脱出水色及挂壁情况进行观察记录，见表1。

表1 破乳剂脱水实验

采用400 mL 带刻度的玻璃瓶分别直接取综合产出液400 mL，分别向其中加入8 mg/L 清水剂（基于水），同一条件下，进行人工振荡100 次/分钟，振幅20 cm，观察1 min 内脱水速度和脱出水色，脱水速度按1/2/3/4 四个等级划分，脱出水色按A/B/C/D 四个等级划分，分层后水相中含油见表2。

表2 清水剂实验

从上述瓶试的效果来看，破乳剂4185 和4008 的脱水效果优于现场在用的破乳剂B137C，清水剂A02除油效果优于现场在用清水剂HY-211g，破乳剂4185和清水剂A02 的配伍性及协同性优于现场在用破乳剂B137C 和清水剂HY-211g。破乳剂4185 脱水速度快，在5 min时，脱水率达到了75%，油水界面清晰，水色透亮。

破乳剂4185 以双酚A 为油头的聚醚型破乳剂，双酚A 在原油中具有较强的扩散能力，PO 亲油基团和EO 亲水基团嵌段聚合大分子在水界面形成多点吸附，导致破乳剂分子快速进入油水界面，油水界面占有表面积较大[5-6]，置换油水界面小的乳化剂分子，进而提高破乳效果，使得油水界面清晰[7-8]。

清水剂A02 为多官能团二硫代氨基甲酸盐（DTC）类清水剂，通过二硫代氨基甲酸根与水中亚铁离子配位形成络合物网状絮体卷扫水中油滴[9-10]，能迅速去除水中油滴，结合现场旋流器作用，能使外排水OIW 值降至20 mg/L 以内。

破乳剂与清水剂协同性实验见表3，基于油加入破乳剂和基于水加入清水剂，通过观察脱水量和脱出水的状态，判断破乳剂和清水剂之间的相互作用效果。

表3 破乳剂和清水剂协同性实验

通过实验结果可知，DTC 类的清水剂与破乳剂有一定协同作用，DTC 类的清水剂分子结构无乳化作用，除油机理是通过絮体卷扫油滴，与非离子聚醚破乳剂协同性良好。

根据现场工艺条件，通过考察破乳剂浓度梯度对脱水率的影响以及破乳剂4185 和破乳剂4185 与清水剂A02 协同的快速深度脱水能力[11]，采用离心法脱水后的上层原油含水和乳化液含量检测[12-13]，最终找出最佳加药浓度（图1）。

从图1 可以看出破乳剂4185 浓度在50 mg/L时，脱水率达到86%，破乳剂4185 浓度50 mg/L 和清水剂A02 浓度为8.5 mg/L时，脱水率达到了90%，可以确定清水剂A02 对破乳剂4185 有一定的协同脱水作用。

图1 原油脱水率

为进一步确定考察不同浓度的清水剂A02 和破乳剂4185 相互影响，通过对综合含水率为98%的产出液做除油效果实验，最终找出最佳的加药浓度（图2）。

由图2 可知，清水剂A02 加药浓度为9 mg/L，除油后水相中含油为28 mg/L，当破乳剂4185 加药浓度为60 mg/L，清水剂加药浓度为9 mg/L时，除油后的水相中含油为26 mg/L，可以说明破乳剂4185 对清水剂A02 有一定协同除油作用。

图2 清水剂除油效果

3 现场应用

2021 年5 月10 日至13 日录取现场破乳剂B137C 和现场清水剂HY-211g，5 月14 日切换实验破乳剂4185，5 月17 日切换实验清水剂A02，破乳剂注入浓度45～85 mg/L，清水剂注入浓度8～12 mg/L 试验14 d，每天取四组样进行分析。破乳剂4185 和清水剂A02 优于现场在用破乳剂B137C 和清水剂HY-211g，外输原油含水率从36%降至17%，外排水OIW 值从43 mg/L 降至15 mg/L。

2021 年5 月10 日至13日，破乳剂B137C 注入浓度为50 mg/L，现场清水剂HY-211g 注入浓度为8.5 mg/L，外输水OIW 值在43～31 mg/L，外输原油含水率36%～31%，5月14 日至17 日破乳剂4185 注入浓度为50 mg/L清水剂A02 注入浓度为8.5 mg/L，外排水OIW 值在28～25 mg/L，外输原油含水率28%～21%，5 月14 日至23 日破乳剂4185 注入浓度为50 mg/L 清水剂A02注入浓度为8.5 mg/L，外排水OIW 值在17～15 mg/L，外输原油含水率22%～17%。

4 结论

通过室内和现场破乳剂和清水剂性能评价研究，双酚A 类非离子破乳剂脱水速度快、脱出水清晰，与DTC 类清水剂A02 配合能使高含水油田外排水OIW值控制在20 mg/L。