渤海油田油井酸化返排液对原油脱水的影响

中海石油（中国）有限公司天津分公司

渤海油田油井酸化返排液对原油脱水的影响

马跃 黄晓东 唐晓旭 王忠树 王彦青

中海石油（中国）有限公司天津分公司

酸化是渤海油田最重要的增产增注技术。酸化后，返排出来的残酸直接进入生产流程，对油气水处理流程产生较大影响，导致外输原油含水超标，注水水质不合格。为了确定残酸返排液的乳化机理，通过对返排残酸组分的分析，并结合分析结果进行了各组分对原油乳化稳定性及破乳效果的影响实验。实验表明，返排液的p H值、固体悬浮物和铁离子含量是影响破乳的主要因素，为此应建立相应的破乳方法。通过对酸化返排液进行有效地处理，对降低外输原油含水、提高油品质量、确保注水水质合格、保证油田正常生产、降低生产成本和提高经济效益具有重大意义。

酸化；原油乳状液；破乳脱水；电脱水器；铁离子

酸化是渤海油田最重要的增产增注工艺技术。酸化施工后，返排酸液直接进入生产流程，产出液乳化严重、脱水困难，对油气水处理流程产生较大影响，甚至会导致外输原油含水超标，注水水质不合格，油井酸化后残酸的处理问题一直未得到彻底解决。对酸化返排液进行有效地处理，对于保证油田正常生产、提高油品质量、降低生产成本和提高经济效益具有重大意义。本文旨在研究油井酸化过程中各种可能因素对原油乳化稳定性的影响[1-2]，确定酸化返排液乳化机理，进而建立相应的破乳方法，从而实现对酸化返排液的有效处理[3-5]。

1 酸化返排液组分分析

以渤海油田C9井为例，分别测定了酸化返排原液的p H值、含油量、悬浮固体含量（简称固含量）以及铁含量，结果见表1。

表1 C9井酸化返排原液的基本物性

由表1中数据可以看出：返排初期，返排液p H值较低，随着返排时间的增加，返排液的p H值逐渐增加，同时返排液含油量越来越高；返排液固含量和铁含量较高。

2 实验

2.1 悬浮固体含量对原油稳定性的影响

为了分析悬浮固体对乳状液脱水的影响，将返排液滤出固体烘干、磨碎后的粉末加入蒸馏水中，经高速搅拌后配成水溶液，然后与原油按油水比3∶2（V/V）混合后，放置在恒温水浴中观察乳状液的稳定性，脱水温度85℃。结果见表2。

表2 固含量对乳状液稳定性的影响（85℃）

由表2中数据可知：水相中悬浮固体的存在严重影响乳状液稳定性，在悬浮固体含量为500 mg/L时，配成的乳状液在85℃下2 h未脱出水。

悬浮固体主要由K2SiF6、Na2SiF6、K3AlF6、Na3AlF6、Fe(OH)3等化学反应物沉淀和储层矿物微粒组成。这些固相颗粒吸附在油水界面，使原油乳状液更加稳定。对于不同悬浮固体含量的乳状液，加入200 mg/L的破乳剂，观察脱水率，结果见表3。由表3中数据可知，尽管悬浮固体颗粒有一定的乳化能力和稳定乳液的能力，但是加入破乳剂后，所有样品2 h后的脱水率均达到100%，表明由固体颗粒引起的乳化体系对破乳剂比较敏感，完全可以采用常规的热-化学方法进行破乳脱水，但脱出水可能由于含有悬浮固体而比较浑浊[6]。

表3 不同固含量时破乳剂对乳状液的脱水效果（85℃）

2.2 返排液p H值对原油稳定性的影响

考虑到不同时段返排液的p H值不一样，考察返排液p H值对乳状液稳定性的影响。参考返排液p H值，在蒸馏水中加入盐酸和碳酸氢钠调节p H值后，再与原油乳化形成乳状液，置于恒温水浴中观察乳状液的稳定性，脱水温度75℃。结果见表4。

表4 水相pH值对乳状液稳定性的影响（75℃）

由表4中数据可知，低p H值时有利于乳状液脱水（p H=2时，脱水率可达80%）；而在高p H值时不利于脱水（p H=8时，2 h脱水率仅20%），即使加入破乳剂，脱水效果改善仍然有限。主要原因是在高p H值情况下会激活原油中环烷酸、活性酸等物质，使这些酸转变为皂盐，增加乳化剂数量，使乳化膜强度加大，从而油水分离难度加大，即使使用破乳剂，油水分离难度仍然很大，只有调节p H值使天然乳化剂由皂盐还原为酸，表面活性消失，才能容易破乳。

2.3 返排液铁离子浓度对原油乳化稳定性的影响

按表1配制亚铁离子水溶液，再与原油混合后形成乳状液，置于恒温水浴中考察乳状液的稳定性，结果见表5。由表5中数据可知，亚铁离子含量越高，脱出水越少，即乳状液稳定性越好，当亚铁离子含量超过500 mg/L时几乎无水脱出。若水相中含有铁离子，其对原油稳定性的影响与亚铁离子类似。

表5 水相亚铁离子浓度对乳状液稳定性的影响（75℃）

2.4 油相含铁化合物的危害

原油电导率是影响原油脱水过程中乳状液泄漏电流大小的一个重要参数。随着测试温度的升高，乳状液的电导率有逐步上升的趋势。亚铁离子从水相转移至油相后，油相电导率明显上升，如表6所示，因此电脱水时脱水电流会加大。

表6 Fe2+对油水乳状液电导率的影响

3 结论

（1）酸化返排液组分主要是悬浮固体、原油和铁离子，此外，还含有一定有机物质，主要为乙二醇单丁基醚有机物。

（2）酸化返排液直接进入生产流程后对流程产生一定程度的影响，其中电脱水器反应最为敏感，一级分离器反应相对滞后。产出液乳化程度与其中悬浮固体、矿化度、p H值、铁离子以及酸液助排剂有关，在高p H值、高铁离子浓度、高助排剂含量的情况下，油水乳化非常严重，热-化学、电脱均不能使乳状液破乳。

（3）酸化返排液的p H值以及水相铁离子浓度均能增强原油乳状液的稳定性，p H值对脱水的影响主要体现在高p H值区域；随着铁离子含量的升高，脱出水减少且浑浊，当亚铁离子含量超过500 mg/L时几乎无水脱出。

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（栏目主持 焦晓梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.024

马跃：1995年毕业于西南石油学院石油工程专业，从事油田开发、油藏动态分析和技术管理工作。

2015-03-25

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