油田三采助剂对原油性质的影响

曹振兴，申明周

（中石化炼化工程集团洛阳技术研发中心， 河南 洛阳 471003）

油田三采助剂对原油性质的影响

曹振兴，申明周

（中石化炼化工程集团洛阳技术研发中心， 河南 洛阳 471003）

以油田常用的三采助剂为研究对象，通过模拟原油开采过程，研究了油田三采助剂对南阳原油性质的影响。研究结果如下：油田三采助剂在正常使用量范围内不会影响原油的性质，超过使用量则负作用明显；使用三采助剂不会影响原油中 S、Cl、N 含量，但磺酸盐类、高 Cl助剂除外；应控制或限制高 CL 助剂使用；三采助剂与原油中的乳化层存在一定关联，应引起注意。

油田助剂；化学驱；强化采油；开采

原油储量的 30%～40%一般可经传统的一次采油和二次采油实现采出，剩余油则以不连续的油块方式储存在油藏砂岩的孔隙中不易实现开采。三次采 油 ， 国 际 上 也 称 作 强 化 采 油 （ Enhanced Oil Recovery，即 EOR），是一种用物理、化学以及其它技术方法开采剩余油的方法[1-3]。根据不同的油藏条件，三次采油方法可分为热力驱、化学驱、混相驱和微生物驱等。而国内油田多为陆相沉积,大多数油田适合用化学驱开采。

随着石油开采进入中后期，油田化学剂尤其是三采助剂的使用量也日益增多，残留在原油中部分油田三采助剂在原油加工过程中对炼油厂的影响也引起了人们的重视[4-7]，但由于炼厂人员对油田化学剂种类及引起的危害缺乏充分的了解，因而针对其造成问题的解决对策比较困难。

1 实验部分

1.1 原料性质

本文选用的试验用油为南阳原油，原油的主要性质如下表1所示。三采助剂为国内某几个大型油田提供，共计7种。已知A助剂为聚合物，B磺酸盐，C清蜡剂；D、E、F、G均为表面活性剂。

表1 原料油的主要性质Table 1The mainproperties of crude oil

1.2 实验方法

在 1L 烧杯中加入 300 g 原油，分别加入 0.5%和 0.05%(w.t.)的三采助剂，在 60 ℃水浴中预热 30 min，在 800 r/min 下搅拌 15 min，然后加入 100 mL蒸馏水，预热 30min，再搅拌 15 min，在 80 ℃水浴中静置，进行油水分离，出水量大于 90 mL 后，抽取下部水，分析水中含油，取上部油进行原油性质分析。

1.3 实验仪器

本试验用到的仪器主要有恒温水浴、数显搅拌、盐含量分析仪、分液漏斗等。

1.4 分析方法

密度分析方法按照 SH/T 0604-2000；盐含量分析方法按照 SY/T 0536-2008；水含量分析方法按照GB/T 260-1977 ； 酸 值 分 析 方 法 按 照 GB/T 18609-2011；总氯分析按照微库仑法；S 含量分析方法按照 GB/T 17606-2009；N 含量分析方法按照GB/T 17674-2012。

2 三采助剂性质分析

本试验采用的三采助剂中元素的定性定量分析结果见下表 2。分析方法为 XRF。

表2 三采助剂中元素的定性定量分析结果Table 2 The quantitative and quantitative analysis results of element content in EOR chemical agents

从表2中可以看出，实验所用三采助剂的元素含量差别较明显的为元素 Cl、S、Na 和 N。其中CL元素含量最高的三采助剂为 E，其余从大到小排列依次为 B、G、F、A， C 和 D 没有检测到 CL；S元素含量从大到小依次为 B、F、G、A、D、E、C；Na 元素含量从大到小依次为 E、F、A、G、D，B和C则没有检测到；N 元素含量从大到小依次为 A、D、B、G、E ，C 和 F 则都小于 0.01%。

3 结果与讨论

3.1 三采助剂对油水界面的影响

实验条件：详见 1.2 所示的油样处理方法。三采助剂使用量分别为 0.5%和 0.05%(w.t.)，油水界面观察结果见表3所示。

表3 油样处理结果Table3 The treatment results of crude oil samples

从表 3所示结果可以看出：1）助剂使用量为0.5%时，除了 D 以外，使用其他油田三采助剂的原油均存在乳化层，导致油水界面不清晰，挂壁现象明显；2）助剂使用量为 0.05%时，使用三采助剂的原油中乳化层现象明显减少，油水界面清晰，挂壁现象缓和。这表明三采助剂可以在一定程度上影响到原油的物化性质，导致乳化层的出现，从而对油水两相分离及原油后期加工可能产生不利影响。

3.2 三采助剂对原油性质的影响

原油经与三采助剂及自由水混合、热沉降处理后，其主要性质分析结果见图1和图2所示。

图1 使用三采助剂前后油中盐含量变化对比Fig.1The salt content of crude oil with or without EOR chemical agent

图2 使用三采助剂前后油中水含量变化对比Fig.2 The water content of crude oil with or without EOR chemical agent

从图 1-2 可以看出：1）助剂使用量为 0.5%时，与空白试样对比，C试样的原油盐含量略有下降，其它助剂则均为上升趋势，其中助剂E的影响最突出； 2）助剂使用量为 0.05%时，与空白试样对比，D、F、G试样的原油盐含量略有下降，其它助剂 A、B、C、E 则均为上升趋势。其中助剂 D 的原油盐含量 最 小 为 1.5 mgNaCl/L ， 助 剂 E 最 大 为 11.52 mgNaCl/L。3）原油中水含量变化受乳化层形成的影响，存在乳化层则原油中水含量较高，反之较低。

3.3 三采助剂对电脱后原油性质的影响

由于三采助剂的使用导致了原油中盐含量和水含量出现了波动，考虑到可能对电脱盐处理装置带来负面作用，考察了三采助剂对电脱后原油性质的影响。

实验条件：处理后油 70 g，注水量为 6%，破乳剂 st-14 使用量 20μg/g，温度 120 ℃，混合 200次，一级脱盐。实验结果见图 3和图 4。

图3 三采助剂为0.5%时电脱前后油中盐、水含量对比Fig.3 The salt/water content in crude oil with 0.5% EOR chemical agent

图4 三采助剂为0.05%时电脱前后油中盐、水含量对比Fig.4 The salt/water content in crude oil with 0.05% EOR chemical agent

从图3和4可以看出，使用三采助剂的原油经电脱盐工艺处理后，除了E以外其余脱后原油的盐含量和水含量基本都可以满足炼油企业的后续工艺指标（盐含量≤3 mgNaCl/L，水含量≤0.3%）。其中，三采助剂 E 使用量为 0.5%时，脱后原油的盐含量比较高，其大小为为 31.89 mgNaCl/L，而当使用量降至 0.05%时，脱后盐含量能够降至 4.7 mgNaCl/L，这说明高 Cl助剂的使用会导致原油中无机盐含量升高，增加电脱盐装置负担，应严格控制其使用量。

3.4 三采助剂对原油中S含量的影响

原油中的含硫化合物类型主要有元素硫、硫化氢、硫醇、二氧化物、硫醚、噻吩及一些分子量较大且结构复杂的含硫有机化合物,有活性硫化物和非活性硫化物之分，其中活性硫化物对炼油设备有较强的腐蚀作用。

鉴于三采助剂中存在引入含硫化合物的可能及增加炼油设备的腐蚀风险，本部分实验研究了三采助剂对原油中S含量变化的影响。实验结果见图5所示。

图5 原油中S含量变化图Fig.5 The S content in crude oil with different EOR chemical agent

从图 5 中可以看出：助剂使用量为 0.5%和0.05%时，原油中的 S 含量变化量不大，其中 B 助剂除外。说明正常情况下三采助剂的使用对原油中S含量贡献值不大，基本可以忽略。而对于助剂 B来说，由于其组成主要为磺酸盐类，因而不可避免的会引入过多的硫元素，其引入量与助剂使用量成正比，助剂使用越多，原油中硫含量波动越明显，需要控制使用量。

3.5 三采助剂对原油中N含量的影响

石油中的氮含量虽然较低，质量分数通常只有0.05%～0.5%，但是石油中的含氮化合物种类繁多并对石油加工过程和产品的使用性能有着许多不利影响[8]。

鉴于三采助剂中氮含量较高，有引入氮化合物的风险，本部分实验研究了三采助剂对原油中N含量变化的影响。实验结果见图6所示。

图6 原油中N含量变化图Fig.6 The N content in crude oil with different EOR chemical agent

从图 6 中可以看出：助剂使用量分别为 0.5%和0.05%时，原油中的 N 含量与空白试样相比波动不大，数值均在分析误差范围内，说明三采助剂的使用对原油中N含量贡献值不大，基本可以不用考虑氮化物的引入问题。

3.6 三采助剂对原油中总Cl含量的影响

原油中的氯主要来源是无机氯化物和有机氯化物。无机氯化物主要指氯盐，溶解于原油含有的少量水中，或以悬浮颗粒、晶体分布在原油中[9]。有机氯化物主要来源于石油本身所含有的有机氯化物和石油开采过程中加入的助剂。

鉴于三采助剂中存在引入含氯化合物的可能及原油中各种含氯化合物在炼油设备的腐蚀、催化剂中毒失活方面存在的风险，本部分实验研究了三采助剂对原油中总 Cl含量变化的影响。实验结果见图7所示。

从图 7 中可以看出：1）助剂使用量为 0.5%时，脱后油中总Cl除了E以外其余使用三采助剂的脱后数值均在 3μg/g 以下，而 E 对应的油中总 Cl数值为最高，其数值大小在 18μg/g。2）助剂使用量为0.05%时，脱后油中总 Cl基本都控制在 4.2μg/g 以下，最大的为 E 助剂，其数值为 4.2μg/g。这说明使用高 Cl含量的三采助剂会导致原油中总 Cl含量存在升高现象。有机氯通常会造成原油后续加工腐蚀等风险的变大，鉴于助剂中的 Cl化合物曾出现过含氯甲基苯及氯甲苯类物质[10]，其脱除难度远远大于常见的低分子氯代烃类有机氯化物，因此除了关注原油无机氯的升高外，有机氯含量也应得到密切关注，对于高 Cl含量助剂应严格控制使用或避免使用，必要时对三采助剂性质采取长周期监控。

图7 原油中总Cl含量变化图Fig.7 The Cl content in crude oil with different EOR chemical agent

4 结论

通过模拟原油开采工艺，研究分析油田三采助剂对原油性质的影响，得出以下结论：

（1）油田三采助剂在正常使用范围内不会对原油性质带来影响。但使用量超标则影响作用明显，可涉及到原油中盐含量、水含量、乳化层性质变化等。

（2）原油中 S、N、Cl含量基本不受三采助剂的影响，但磺酸盐类、高 Cl助剂除外。

（3）高 Cl助剂容易引起原油中总氯含量的升高，应控制或限制其使用。

（4）原油中的乳化层与三采助剂存在关联情况，对电脱盐装置的长周期运行可能存在隐患，有待进一步研究。

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Effect of Oilfield EOR Agents on Crude Oilproperties

CAO Zhen-xing，SHEN Ming-zhou
（Luoyang R&D Center of Technology, Sinopec Engineering（Group）Co.,Ltd., Henan Luoyang 471003, China）

The effect of oilfield EOR agents on Nanyang crude oilproperties was studied by simulating theprocess of crude oilproduction. The results show that, the agents don't have a great influence onproduced oilproperties when amount of the agents is appropriate; if amount of the agents is excess, they will have negative effect onproduced oilproperties; The use of agents except for sulfonates and high Cl agents does not affect sulfur content, N content and chlorine content in crude oil; There is a relationship between EOR agents and oil-water emulsion in crude oil.

Oilfield agents; Chemical flooding; Enhanced oil recovery;petroleum exploitation

TE 357

： A

： 1671-0460（2017）02-0229-04

2016-09-12

曹振兴（1985-），男，河南省洛阳市人，工程师，硕士，2011年毕业于中钢集团洛阳耐火材料研究院材料学专业，研究方向：现从事炼油装置工艺防腐蚀工作。E-mail： caozx.lpec@sinopec.com。