油田开发全程减缓油水乳化方法初探

窦培举*

（中海油研究总院）

窦培举. 油田开发全程减缓油水乳化方法初探. 石油规划设计，2014，25（4）：39～41

原油在开采、集输过程中，经过湍流运动和强烈混合，使原油和水发生乳化，形成了油水乳状液。在二次采油、三次采油阶段，采用了多种增产措施，如，酸化、压裂、堵水、调剖及注入化学驱油剂等，油井采出液中逐渐出现了水包油型、油包水型及多重乳状液的混合物，而且这种复杂乳状液的比例越来越大，并逐渐成为采出液的主要形式。因此，给原油的开采、集输和加工过程带来诸多不利影响：一是，增加了计量的误差；二是，增大了管输的动力消耗；三是，加大了油水分离的难度。因此，在原油生产和加工过程中，破乳是必不可少的过程。

油水乳状液的破乳方法一般分为化学破乳、物理破乳、生物破乳等［1］。化学破乳法主要采用化学破乳剂实现破乳；物理破乳法主要通过超声波、微波、膜分离、加热等手段实现破乳；生物破乳法主要通过微生物发酵分解作用实现破乳。目前，各种破乳方法在大规模的工业化应用中均需要进一步改进和完善，如，化学破乳剂的普适性需要进一步加强；超声波和化学破乳剂共同使用时，其系统优化尚需进一步研究；生物菌的培养复杂且耗时，需要进一步改进；对于微波辐射破乳，研制温度、功率可控微波发生器是该技术工业化应用的难点。因此，在油田实际生产中，物理法及生物法还未得到广泛应用。目前，化学破乳法仍为最普遍采用的破乳方法，且破乳剂的使用量越来越大，由此带来在运输、储存、管理等环节，安全、环保及成本等方面的诸多弊端。

因此，若从源头开始全程控制，即，从油田开发方案开始，至配产、采油、原油及采出水处理等各个环节协调兼顾，采取合理措施减缓油水乳化程度，可降低破乳剂的使用量，减少处理设备的级数或规格，从而达到节约成本、降低投资、节能降耗的目的。同时，减少破乳剂的运输、储存和使用，还可减少由化学品引起的安全、职业健康、环保等问题。

1 全程综合减缓油水乳化措施

1.1 加强油井防水、堵水

油井出水是油田（特别是水驱油田）开发遇到的普遍现象。由于油层性质不均匀及开发方案和开采措施不当等原因，使水在纵向和横向上推进很不均匀，造成油井过早水淹，油田采收率降低。控制、减少油井出水，尤其是不正常出水，除了能保证采收率，还可以降低油水乳化的几率。

对于油井的各种不正常出水，特别是注水开发的多油层非均质严重的油田，仅仅依靠出水后在油井上采取各种堵水措施难以达到预想效果，因此，应以防为主、防堵结合。综合性防止不正常出水的措施主要有［2］：一是，制定合理的油田开发方案，特别是要根据油层的岩相特点，合理划分注采系统，争取分采分注，并制定合理的油水井工作制度，以控制油水边界较均匀地推进；二是，提高固井和射孔质量，以保证油井的封闭条件，防止水层与油层串通；三是，加强油水井的管理，及时调整分层注采强度，保证均衡开采。

1.2 合理调配产液量

在油田生产过程中，油水乳化现象与油井产液含水率密切相关，当含水率在 60%～80%时，油井产液易发生油水乳化现象；当含水率超过80%时，油水乳化程度反而会降低。因此，可通过合理调配油井产液量从而调整含水率来控制油水乳化程度，以避免严重乳化现象的发生［3］。

1.3 革新机械采油方式

机械采油方式分为有杆泵采油和无杆泵采油，其中，有杆泵采油主要包括常规有杆泵采油和地面驱动螺杆泵采油，无杆泵采油主要包括电动潜油离心泵采油和水力活塞泵采油。一般情况下，需要根据油藏特征、油井特点、环境条件，从设备可靠性、简便性、机械效率、维修周期、投资等多个方面进行综合对比和评价，选择技术经济性最佳的采油方式。

对于陆上油田，抽油机（常规有杆泵）应用较为普遍；而海上油田，电潜离心泵应用较多。电潜离心泵属于多级离心泵，其对输送介质的剪切远远高于其他类型的泵。为了减轻采油机械对原油的剪切，进而降低油水在提升过程中的乳化程度，可考虑采用电动潜油螺杆泵来代替电潜离心泵。

电动潜油螺杆泵是近年来采油设备发展的新突破，其结合了电潜离心泵和地面驱动螺杆泵的优点，输送介质范围广，可使用小直径油管，不存在管、杆磨损，启动扭矩大，适用于斜井、稠油井以及高含砂、高含气井的开采。作为有杆泵，电动潜油螺杆泵对于输送介质具有显著的低剪切性。同时，电动潜油螺杆泵维修量小，且能耗较低。但是，与电潜离心泵相比，电动潜油螺杆泵工作寿命较短，一次性投资相对较高。

1.4 优化油田化学品添加

油田化学品用途广泛，品种繁多，包括钻井用化学剂、油气开采用化学剂、提高采收率用化学剂、油气集输用化学剂和水处理用化学剂等。随着石油工业的发展，油田化学品耗量越来越大，其用量在近10年间增长了约50%，预计未来我国油田化学品的消耗量将以年均10%的速率递增。

油田化学品用量的增加，虽然有正面的效果，但是，同时也带来了负面影响，特别是到了油田开发后期，各种化学剂累积形成的复杂混合物随原油进入处理系统，不同化学品之间可能相互削弱，甚至对原油脱水造成不可忽视的影响。如，缓蚀剂种类较多，有氧化膜型、沉积膜型和吸附膜型等多种类型，不同类型缓蚀剂对破乳剂的影响不同，在使用时需慎重筛选，以降低不同化学剂对破乳脱水的影响。另外，在更换化学药剂时要做配伍实验，以免影响破乳效果［4］。

1.5 改进地面工程设施设计及生产操作［5］

一是，在油井生产中，当油气水混合流体通过小口径的油嘴时，会出现流速猛增、压力骤降、温度降低，油水乳化程度迅速提高。在工艺流程允许的情况下，若能适当提高油气水分离器的操作压力，减少油井油嘴前后的压差，可有效减少油水乳状液的生成。

二是，常规离心泵对油滴具有强烈的破碎作用，选择低剪切离心泵和容积式泵可以减轻破碎作用，从而降低乳化程度。

三是，优化设备布置及配管设计，尽可能减少增压设备，改进设备结构设计、管件选型，以及管道的长度、走向、管径、保温伴热等，使油气水混合物在流动中温降小、压降低、改向少，以尽可能地减少油水乳化程度。

四是，阀门对剪切乳化的作用较大，应进一步研究并推广低剪切阀门。

五是，生产操作中也可以采取一些措施，如，避免从泵的出口向入口长期打回流、避免操作参数（压力、温度、流量）的突变等。

2 建议

一是，在确定采油方式时，建议将“是否易造成乳化”列入评价体系。

二是，油水乳化是三次采油提高采收率的重要机理，因此，至少目前此类油田化学剂的使用不可避免。但是，聚合物驱采出液的处理已成为世界级难题，并且，含聚合物采出水对环境的潜在威胁也不容忽视。因此，建议开展环境友好型的化学剂研究和提高采收率方法研究。

[1]姜佳丽,苟社全,达建文,等.原油破乳研究进展[J].化工进展,2009,28(2): 214-219.

[2]王鸿勋,张琪.采油工艺原理[M].北京: 石油工业出版社,1989: 240-241.

[3]补成中,熊友明,俞进,等.文昌13-1油田定向井避免油水乳化合理配产研究[J].中国海上油气,2008,20(6): 390-391.

[4]罗霞,陈伟.化学添加剂对原油破乳脱水的影响[J].石油化工腐蚀与防护,2009,26(3): 14-15.

[5]杨治华.海上油气集输中减缓油水乳化的几种有效措施[J].中国造船,2006,47(增刊): 415-418.