酸化返排液对原油破乳脱水的影响研究

阮少阳 （ 长江大学化学与环境工程学院 荆州江汉精细化工有限公司，湖北 荆州434000）

于兵川 （长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州434023）

酸化解堵是油田原油增产的有效措施之一。由于采出液中酸化、压裂等化学剂返排进入系统，影响原油脱水［1～4］。酸化返排液中的H＋将原油中环烷酸激活，使原油中油水乳化膜强度加大，从而使破乳剂替换油水界面的难度加大，影响了原油脱水的进行，造成原油破乳困难，脱水系统紊乱，脱水达不到外输标准［5，6］。结合冀东油田的实际情况，按比例加入返排液，对破乳剂采用 “改头、换尾、交联、复配”等方法［7，8］，进行了酸化返排液对原油破乳脱水影响的室内研究，取得了良好的效果，研究结果与现场试验结果一致。

1 试验部分

1.1 试验仪器及药品

1）试验仪器 ST260-2石油产品水分测定器 （武汉松涛分析仪器有限公司）；DK-98-ⅡA电热恒温水浴锅 （天津市泰斯特仪器有限公司）；SP-2100分光光度计 （上海光谱仪器有限公司）；BS124S电子天平 （赛多利斯科学仪器 （北京）有限公司）；HT-2型自动混调器 （无锡市石油仪器设备厂）。

2）试验药品 二甲苯 （AR，武汉市江化学有限责任公司）；石油醚 （AR，天津市福晨化学试剂厂）；甲醇 （AR，天津市永大化学试剂开发中心）；无水氯化钙 （CR，镇江市化剂厂）。

破乳剂：A-1，B-1，B-2，B-3 （冀东油田）；C-1，C-2，C-3 （荆州天合公司提供的破乳剂SP169、TK-01、AE1910、AR134等复配）。

自制破乳剂：SJ-1，SJ-2，SJ-3，SJ-4（酚醛树脂为起始剂的嵌段聚醚与甲苯二异氰酸酯TDI交联）；YJ-1，YJ-2，YJ-3，YJ-4，YJ-5 （酚胺树脂为起始剂的嵌段聚醚与TDI交联）。

原油：冀东油田高一联原油。原油自带污水的pH值为6．8，Mg2＋质量浓度220mg／L，Ca2＋质量浓度37．5mg／L，总矿化度3739．5mg／L，原油的物性参数见表1。

1.2 试验操作步骤

取300mL原油样于容器中，加入240mL原油自带污水，按总质量的10%加入60mL返排液。用混调机搅拌上述混合样20min，配成含水质量分数为50%的原油乳状液。

表1 原油的物性参数

试验采用 “瓶试法”［9］。量取50mL原油乳状液于具塞刻度量筒内，恒温水浴5min，取出，用移液管加入一定量的破乳剂，人工振荡200次，排气，再置于恒温水浴中，升温至60℃，计时。分别记录5、15、30、45、60、90min的脱水量及观察60min时的油水界面、脱出水颜色及挂壁情况。根据GB／T 8929—88《原油水含量测定法 （蒸馏法）》测定原油含水质量分数，由脱水量和原油含水质量分数计算破乳剂的绝对脱水率。根据SY／T 0530—93采用分光光度法测定油田污水中含油质量浓度。

2 结果与讨论

2.1 不含返排液的原油破乳剂筛选

取空白原油乳状液 （不含返排液）50mL，在温度60℃，破乳剂质量浓度60mg／L条件下，进行脱水试验，结果如表2所示，采用油田提供的破乳剂A-1、B-1、B-2、B-3在不含返排液的条件下，均能获得较好的脱水率，且油水界面比较齐，脱出水清，能达到预定要求。选破乳剂A-1作原油破乳试验研究。

表2 不含返排液破乳剂的筛选

2.2 酸化返排液对原油破乳脱水的影响

选取A-1破乳剂，配制酸化返排液 G104-5P72、G104-5P18、G104-5P37、G104-5P30在原油乳液中的质量分数为10%和20%，考察破乳情况，试验结果如图1所示。酸化返排液对原油脱水有阻碍作用，脱水量下降，达不到外输要求，说明油田原使用的原油破乳剂不能满足脱水要求。

图1 酸化返排液对原油破乳脱水的影响

2.3 消除酸化返排液对原油破乳脱水的影响

2．3．1 碱化剂的筛选

先用各碱化剂 （氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、氨水）中和酸化返排液至pH值为6～8，再配制成乳液，进行破乳脱水试验，选用酸化返排液G104-5P72，破乳剂A-1，试验数据如表3所示，采用碱化剂后，原油脱水效果改善。在碱液中考虑到氢氧化钠是强碱，对人体皮肤具有腐蚀作用，氨水具有挥发性，不宜作脱水用碱剂，因此可选用碳酸氢钠或碳酸钠作为碱化剂。研究选择碳酸氢钠作为碱化剂。

表3 碱剂对原油乳状液脱水的影响

2．3．2 复配破乳剂的筛选

复配破乳剂，对中和后的各酸化返排液进行破乳剂的筛选，试验结果如表4所示。破乳剂C-1对返排液G104-5P37、G104-5P18、G104-5P72脱水效果好；破乳剂C-2对返排液G104-5P30脱水效果好，且脱水率达到92%以上，脱出水颜色清，油水界面明显，分析污水中含油质量浓度小于300mg／L，油中含水质量分数小于0．5%。因此，G104-5P37、G104-5P18、G104-5P72返排液选择破乳剂 C-1，G104-5P30返排液选择破乳剂C-2。

表4 复配破乳剂筛选试验结果

2.4 混合酸化返排液对原油破乳脱水的影响

将中和后的4种单一酸化返排液各取25%混合 （代号为HJ）后，参照上述方法配制成含返排液质量分数10% （HJ-1）和20% （HJ-2）的2种浓度的原油乳状液，选用破乳剂C-1，进行脱水试验。试验结果如图2所示，对于混合酸化返排液，加入破乳剂C-1并不能满足原油脱水要求。

针对混合酸化返排液，试验中采用的自制破乳剂，并对改进后的破乳剂进行试验。试验结果如表5所示，YJ-1、YJ-5这2种破乳剂对酸化混合返排液脱水效果较好，脱水率达到92%～94%，其中油中含水质量分数小于0．5%，污水中含油质量浓度小于300mg／L，满足外输要求。

图2 混合酸化返排液对原油破乳脱水的影响

表5 原油中存在混合酸化返排液的破乳剂筛选试验

3 结论

1）单一酸化解堵返排液对原油脱水影响明显，且对混合酸化解堵返排液影响更严重，使原油脱水率下降了15%～25% （比空白样），大大降低了原油脱水效率，脱出水的油水界面不齐。

2）采用碳酸氢钠作碱化剂，调节酸化解堵液的pH值为6～8，在相同脱水条件下，对单一酸化解堵液筛选出破乳剂C-1（返排液G104-5P30选取破乳剂C-2），脱水率为92%～96%；对混合酸化解堵液筛选出破乳剂YJ-1和YJ-5，脱水率为92%～94%，满足外输要求。

［1］范振中，俞庆森 ．残酸对原油脱水的影响及处理 ［J］．浙江大学学报 （理学版），2005，32（9）：546～549．

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［3］吴洪特，赖璐，刘杰，等 ．几种油田化学剂对原油破乳脱水的影响及破乳剂筛选 ［J］．油田化学，2009，26（3）：286～289．

［4］蒋海，杨兆中，杨东亚，等 ．压裂酸化排液影响因素分析 ［J］．内蒙古石油化工，2005，15（9）：114～115．

［5］李新学，林瑞森 ．油水界面行为对原油乳状液破乳的影响 ［J］．日用化学工业，2001，31（6）：14～15．

［6］张健，向问淘，韩明，等 ．乳化原油的化学破乳作用 ［J］．油田化学，2005，22（3）：283～288．

［7］刘佐才，崔秀山，高照连，等 ．复配原油破乳剂研究 ［J］．油田化学，2001，18（2）：141～143．

［8］熊开俊，南长明，吴洪特，等 ．鲁克沁稠油低温破乳剂的研制及应用 ［J］．长江大学学报 （自然科学版），2012，9（8）：76～78．

［9］SY／T 5281—2000，原油破乳剂使用性能检测方法 （瓶试法）［S］．