原油低温破乳技术在油田开发中的应用研究

任卓琳 2019-08-14 版权声明 举报文章

[摘 要]本文在综述原油脱水意义及各种脱水方法的基础上,介绍了化学破乳脱水技术的优越性,重点针对胜利油田开发中后期面临的采出液含水率上升、采出液乳化严重、乳化稳定性增强等实际生产问题,以及新的节能降耗形势需求带来温度降低后采出液破乳难度增加的技术难题, 开展了低温破乳技术研究,认为低温破乳剂是今后的一种发展趋势,具有广阔的推广应用前景。

[关键词]原油低温破乳 开发 应用研究

中图分类号:P618.12 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)40-0372-01

随着胜利油田开发进入中后期,采出的原油水含量剧增,为了稳定原油生产,各种采油工艺和增产措施相继被应用,如表面活性剂驱、聚合物驱、三元复合驱及蒸汽驱油等,以强化油层中残余油的采出,提高最终采收率;但其采出液性质与常规采油措施相比变化很大,采出液乳化严重,乳化稳定性增强,导致油田地面化学破乳技术应用中破乳剂的需求量日益增加,破乳环节的能源消耗不断上升;而面临新的节能降耗形势,优化集输处理系统、研制高效集输设备、研发新型油水处理剂成为油田地面工程领域的主要攻关课题。为此,本文结合原油破乳脱水的意义和各种脱水方法,阐述了低温破乳剂的需求、研发现状及应用情况,旨在推动低温化学脱水技术的深入研究。

1. 原油破乳脱水的意义及方法

在油田开发过程中,为保持地层压力,使油田长期稳产、高产,多采用注水开发。油井见水后,因原油中含有胶质、沥青质和有机酸等天然表面活性剂以及开采时加入的表面活性剂,它们吸附在油水界面,形成具有一定强度的粘弹性膜,使原油形成稳定的乳状液。原油含水对原油储运、加工、产品质量及设备等均造成很大危害。原油含水使黏度和凝固点升高,引起结蜡,严重时发生油井事故,甚至导致停产,使原油产量下降,生产成本大幅度增加;原油若含水过多会造成蒸馏塔操作不稳定,增加热能消耗;在输送和储存过程中还会腐蚀管道和油罐等设备;污水带油又会造成环境污染。因此,油田原油在外输或外运之前要求必须将水脱出,合格原油允许含水率为0.5%以内,原油破乳脱水是油气集输的一个重要环节。原油脱水就是要破坏原油乳状液的稳定性,使分散相合并、聚结、沉降分离。

破乳的方法大致可分为物理机械方法和物理化学方法两类,通用的方法主要有:沉降法、聚结法、电脱水、化学破乳、电-化学破乳、管道破乳,还有离心破乳与超声波破乳等。在原油乳状液中加入化学剂使乳状液破坏称为化学破乳,该法既可单独使用,也可与其他方法联合使用。油田开发进入高含水阶段后,原油脱水问题变得越来越复杂,传统的热脱水、电脱水消耗大量的能源,使生产成本过高;而化学脱水的优势越来越明显,它具有一次性投资少、设备少、高效、用量少、工艺简单和成本低的特点。因而添加破乳剂是快速高效脱去原油中含水的最有效方法,其关键是选择破乳剂。

2 低温破乳剂的研究与应用现状

2.1 油田开发现状需要

我国目前原油破乳技术与国外相比差距并不大,已有高分子非离子表面活性剂、聚氨酯类、两性离子聚合物等原油破乳剂得到研发,发展速度较快。随着我国油田开发进入中后期,各油田普遍进入高含水、高采出程度、高采油速度的“三高”阶段,采出的原油水含量剧增。为了稳定原油生产,各种采油工艺和增产措施相继被应用,如表面活性剂驱、聚合物驱、三元复合驱及蒸汽驱油等,以提高最终采收率;导致采出液与常规采油措施相比性质变化很大,采出液乳化严重,乳化稳定性增强。油田加快了三次采油的矿场试验和工业化应用规模,使得这一类高稳态的采出液量增加,油水分离困难。在新的节能降耗形势要求下,为降低采油成本和能耗,各油田拟逐步取消在转油站和联合站游离水脱除中所投加的破乳剂,取消在集输和脱水过程中的加热过程;原有的热化学/电化学两段脱水工艺将改为一段或两段热化学脱水工艺,这就需要优化集输处理系统、研制高效集输设备、研发新型油水处理剂,因此对低温高效破乳剂的研究也更为迫切。

2.2 低温破乳剂的优越性

采出液含聚合物后,原有破乳剂的效果出现局限性,目前的常规破乳剂对这种采出液脱水不理想,如脱水率下降,脱出水含油率高。若化学剂效率不太高则要用热化学脱水,原油乳状液温度升高时,分子运动加剧、原油粘度降低、油水密度差增大,使化学破乳后的液滴更易沉降分离,能使乳状液稳定性降低,有利于原油脱水;但加热需要消耗燃料,加热还使原油蒸汽压增高,增加集输过程中的原油蒸发损耗,因此在原油脱水过程中,应尽可能对乳状液少加热或不加热。常用的热化学破乳温度一般为60~80℃,而低温化学破乳脱水温度一般高于原油凝固点10℃,大约为40~55℃,显然能大幅降低含水原油加热时的能耗。低温性能好的破乳剂在低温下同样具有脱水率较高、油水界面整齐、脱出水清澈、使用量较少等优良性能。

2.3 油田现场应用状况

目前油田已逐渐在现场应用中使用低温破乳剂,并取得良好效果。吴鲁宁等人以多胺、多元醇聚醚为主要成分,用交联剂进行交联扩链,研制出适合胜利油田孤东4联合站原油物性和油水处理工艺的低温高效破乳剂SLDE-01。室内评价表明,SLDE-0l破乳剂在脱水率、脱水速度、油水界面等指标均明显优于MPR-2。矿场试验结果表明,SLDE-01破乳剂对孤东4联合站原油破乳沉降脱水效果显著,加药量由250kg/d降至200kg/d,外输油含水基本控制在10%左右,满足现场要求,解决了孤东4联合站原油脱水难题,并且年节约资金79.38万元。

华北二连油田为降低采油成本和能耗,现拟取消加热炉,采用低温破乳工艺,结合二连油田的实际情况,采用“改头、交联、复配”等方法,对来自二连油田的具有代表性的原油样品进行了低温破乳技术的室内研究和油田现场试验。通过试验筛选出2组适合二连油田哈一联联合站原油乳状液的复配破乳剂,在破乳温度40℃下,加药量50mg/L,其60min的绝对脱水率达95%~99%。在基本不改变脱水工艺流程的情况下,将破乳温度由原来的60~70℃降至39~40℃,达到生产工艺要求。油田现场试验结果与实验室研究结果一致。

白长琦等针对河南油田稠油开发产出液处理过程中,由于稠油粘度大、胶质含量高等而导致的脱水困难,通过提高脱水温度等方法,去满足破乳脱水的要求,但不仅造成了大量的热能损失,同时给系统带来巨大的运行负荷,影响系统安全运行。新型低温破乳剂的研制应用,降低了原油脱水温度,提高了脱水效率,既有明显的节能效果,又提高了系统稳定性。脱水温度从原来的65~75℃降为55~65℃,起到了节能降耗的作用。

总之,根据中石化各油田现场应用的实际效果可知,低温破乳剂能够降低破乳温度,节约能源,提高设备处理效率和系统稳定性;且低温下与常规破乳剂相比同样具有脱水率较高、油水界面整齐、脱出水清澈、使用量较少等优良性能。

3.结束语

综上所述,低温破乳剂的成功应用能够取得显著的经济效益与社会效益,特别是面临新的节能形势要求,低温破乳剂有着广阔的发展和应用前景,在其合成路线、性能评价、应用参数筛选及工艺应用条件优化等方面尚需不断开展大量深入的研究工作。

参考文献

[1] 檀国荣.稠油低温破乳剂的研制与现场评价[J].石油与天然气化工,2009;38(2):11―14.

[2] 罗信智.原油破乳剂的研究进展[J].内蒙古石油化工,2009;8:17―18.

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