风城油田SAGD循环预热采出液处理技术

霍 进，陈 贤，桑林翔，陈弘毅，李学军

(中油新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000)



风城油田SAGD循环预热采出液处理技术

霍 进，陈 贤，桑林翔，陈弘毅，李学军

(中油新疆油田分公司，新疆 克拉玛依 834000)

风城油田SAGD循环预热采出液使用常规破乳药剂无法实现油水分离，进入稠油处理站后，易造成净化原油含水升高、脱出污水净化困难。通过物性分析、显微照相和Zeta电位测定等手段研究了循环预热采出液的稳定机理，认识了循环预热采出液的胶体分散特性，并研制出复合净水药剂进行破胶，结合工艺优化实现了循环预热采出液的油水分离、浮油脱水和污水净化，形成了“汽液分离+喷淋降温+油水分离+浮油回收”的循环预热采出液处理工艺技术。该技术为SAGD规模开发提供了技术保障，为同类油藏的开发提供了借鉴。

SAGD；循环预热；稳定机理；采出液处理；风城油田

引 言

双水平井SAGD开发分为循环预热和采油2个阶段[1-2]。循环预热阶段一般为3～6个月，最长可达10个月，目的是实现注汽井和采油井之间的热连通和水力连通。在循环预热阶段，注汽井和采油井各自通过长管注汽，短管或套管排液，返排出的油、泥水混合物即为SAGD循环预热采出液(以下简称循环液)[3-4]。

随着风城油田SAGD开发规模的扩大，循环液的产量也不断增加。循环液的性质不同于蒸汽吞吐采出液[5]，SAGD采油阶段采出液[6]也不同于超稠油污水[7]，两者使用常规破乳剂不能实现油水分离，其处理难题成为阻碍SAGD规模开发的“瓶颈”。虽然SAGD技术在加拿大等国家已经发展成熟并被广泛应用[8-11]，但关于SAGD循环液的处理技术却鲜有报道，国内对SAGD循环液的物性及稳定机理无系统的研究，循环液的处理技术也属空白。

1 循环液物性分析

采出的循环液温度高(180～220℃)、携汽量大(蒸汽体积分数占20%～50%)、泥砂含量高(0.1%～5.0%)，脱汽后为不透明深褐色液体，室温静置30 d亦无明显油水分离和泥砂沉淀，表现出很强的动力稳定性，与蒸汽吞吐采出液的油水乳化形态有明显差异(图1)。

图1 初期循环液(左)、中后期循环液(中) 以及蒸汽吞吐采出液(右)照片

循环液分离原油的胶质含量大于20%，50℃黏度为67 800 mPa·s，密度为0.957 0 g/mL，黏度高，密度大，不利于循环液油水分离。另外，循环液油滴、泥砂粒径小(主要分布在2 μm以下)，泥质颗粒分布在油滴的油水界面上(图2)，增加了循环液的稳定性，加大了油水分离难度。

对处于不同阶段的SAGD井进行取样，测定循环液的Zeta电位值，结果见表1。初期循环液的Zeta电位为-70 mV左右，表现出极强的稳定性；中后期循环液的Zeta电位为-30 mV左右，开始变得不稳定；采油阶段的井组采出液Zeta电位则为-10 mV左右，不稳定[12]。Zeta电位分析表明：随着循环时间延长，循环液的稳定性降低；循环液具有胶体分散特性，分散质点存在双电层结构，静电排斥是其稳定的重要原因。

图2 SAGD循环液显微照片(左)和局部放大照片(右) 表1 不同阶段循环液的Zeta电位

循环液样品阶段Zeta电位值/(mV)3016井循环初期-70.23017井循环初期-75.53018井循环初期-68.8101井循环中后期-29.5113井循环中后期-32.2SAGD循环液试验站早期与中后期混合-55.6SAGD采出液处理站采油阶段-6.9

2 循环液处理药剂筛选

2.1 复合净水剂

随着对循环液胶体特性的认识，开展了破胶实验。向循环液中加入稀盐酸、饱和食盐水、氯化钙和净水剂等电解质后均有大量污油析出。其中，净

水剂的除油效果较好，配合助凝剂还能净化脱出污水。为了满足现场应用对耐温、腐蚀等性能的要求，研制了以阳离子型净水剂为主体的复合净水剂，循环液除油效果如表2所示。复合净水剂加药

表2 复合净水剂对循环液除油效果

浓度升高，除油率增加，污水含油降低。初期循环液加药浓度为500 mg/L，除油率达到99%，污水含油为112 mg/L；后期循环液加药浓度为900 mg/L，除油率达到99%，污水含油为260 mg/L。说明复合净水剂能达到SAGD循环液油水分离目的，污水满足进入常规水处理系统的指标要求。

使用复合净水剂处理SAGD循环液，必须合理控制加药量。若加药不足，除油率低且污水含油不达标；若加药过量，泥质絮体混入油相增大了浮油脱水难度。因此，尝试两段式投加复合净水剂处理循环液，与一段式相比，污水净化效果相当，但上层浮油的泥和水含量更低(表3、4)。

表3 不同方式投加净水剂处理循环液的效果

表4 浮油热化学脱水结果

2.2 污油破乳剂

浮油中含有大量的泥质絮体，体积蓬松、结构稳定，裹携一定量的水进入油相，导致浮油含水较高；泥质颗粒吸附在油水界面，增加了界面膜的机械强度，阻碍水滴相互聚并，对浮油乳状液的稳定性起到保护作用。采用污油破乳剂能实现浮油脱水，污油破乳剂由有机弱酸和聚醚型破乳剂复配而成，有机弱酸组分使泥质絮体的外界呈微酸性，导致絮体“解絮”，破坏其稳定结构；聚醚组分顶替油水界面的乳化物质，降低界面张力和界面膜强度，使水滴相互聚结沉降。现场采用污油破乳剂对循环液浮油进行脱水，加2 000 mg/L污油破乳剂，热化学沉降91 h，含水由32%下降至5%，达到预期的脱水目标(表4)。

3 循环液现场处理工艺试验

SAGD循环液采出温度高、携汽量大，首先进行汽液分离，分离的蒸汽换热后回收冷凝水，高温循环液经喷淋降温、加药沉降实现油水分离，后端再进行浮油及污水深度处理，形成了“汽液分离+喷淋降温+油水分离+浮油回收”处理工艺。2013年6月投产了循环液试验处理站，设计处理能力为1 000 m3/d。

循环液在沉降罐中油水分离，上部浮油翻入浮油罐，浮油含水为30%～40%，采用污油破乳剂，单独热化学沉降至表层原油含水不高于2%，与一号稠油联合处理站的净化原油混掺外输；下部污水加净水剂和助凝剂混合反应，出水含油、含悬浮不高于200 mg/L(图3)，进入一号稠油联合处理站的污水处理系统。截至2014年3月，试验站累计处理循环液87 000 m3，回收污水72 000 m3，回收净化原油2 400 m3。

图3 循环液污水处理效果图

4 结 论

(1) 物性分析说明SAGD循环液具有显著的胶体分散特性，其稳定机理是黏土颗粒分布在细小油滴的油水界面上，形成了双电层结构，电排斥作用阻碍了油滴的聚并，加大了油水分离难度。

(2) 复合净水剂中的阳离子组分能高效中和

黏土颗粒所带负电荷，消除电排斥作用，实现循环液的油水分离。两段式投加复合净水剂，辅以助凝剂处理循环液，可兼顾后续浮油脱水和污水回收。

(3) 投产了1 000 m3/d循环液试验处理站，形成了“汽液分离+喷淋降温+油水分离+浮油回收”的循环液处理工艺，为SAGD规模开发提供了技术保障。

[1] 席长丰，马德胜，李秀峦.双水平井超稠油SAGD循环预热启动优化研究[J].西南石油大学学报：自然科学版，2010，32(4)：103-108.

[2] 戴涛.分支参数对多分支水平井增产效果影响[J].大庆石油地质与开发，2012，31(6)：114-118.

[3] Anderson M T，David K.SAGD startup： leaving the heat in the reservoir [C]. SPE157918，2012：1-9.

[4] 霍进，桑林翔，杨果，等.蒸汽辅助重力泄油循环预热阶段优化控制技术[J].新疆石油地质，2013，34(4)：455-457.

[5] 尹晓君，唐晓东，李晶晶，等.风城稠油采出液脱水集输一体化技术研究[J].石油化工应用，2014，3(3)：92-95.

[6] 刘东明.风城油田超稠油SAGD采出液高温密闭脱水技术[J].东北石油大学学报，2014，38(3)：87-93.

[7] 刘东明，刘俊德，马良.风城超稠油污水处理效果的影响因素与对策[J].油气田环境保护，2013，24(4)：28-31.

[8] Medina M.SAGD：R&D for unlocking unconventional heavy-oil resources[J].The Way Ahead，2010，6(2)：6-9.

[9] 郭二鹏，刘尚奇，王晓春，等.直井与水平井组合的蒸汽辅助重力泄油产量预测[J].断块油气田，2008，15(3)：71-74.

[10] 武毅，张丽萍，李晓漫，等.超稠油SAGD开发蒸汽腔形成及扩展规律研究[J].特种油气藏，2007，14(6)：40-43.

[11] 刘薇薇，刘永建，胡绍彬，等.泡沫辅助蒸汽驱提高采收率实验[J].大庆石油地质与开发，2013，32(2)：110-113.

[12] 曹雪琴，钱国坻，娄颖.Zeta电位与分散染料的分散稳定性[J].印染助剂，1998，15(6)：9-13.

编辑 林树龙

20141226；改回日期：20150408

国家油气重大专项“蒸汽辅助重力泄油提高采收率技术”(2011ZX05012-001)

霍进(1967-)，男，教授级高级工程师，1990年毕业于西南石油大学地质工程专业，2005年毕业于该校油气田开发专业，获博士学位，《特种油气藏》编委，现从事油气田开发研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.03.039

TE866

A

1006-6535(2015)03-0148-03