海上油田工艺舱原油乳化异常分析及处理

蔡尚峰，孙建路，冉从俊

中海石油（中国）有限公司天津分公司 秦皇岛32-6作业公司（天津 300457）

1 概况

浮式生产储卸油装置（FPSO）是集海上油气处理、储油和卸油、发电、供热、控制、生活功能为一体的浮式容器状生产系统[1-3]。渤海湾某油田FPSO生产处理流程包含原油处理系统、水处理系统、伴生气系统、药剂系统和工艺舱系统等。

工艺舱系统分为油、水工艺舱。油工艺舱主要有应急泄放、外输扫底转液、浮油沉降分离、主机原油缓冲存储等功能，油工艺舱包括一级原油处理舱T-101A，二级原油处理舱T-101B，合格原油缓冲舱T-102，水缓冲舱T-103；水工艺舱功能是对生产水进行沉降处理，包括一级水处理工艺舱T-301A，二级水处理工艺舱T-301B，一级污油舱T-551A，二级污油舱T-551B。具体位置分布如图1所示。

图1 FPSO油水工艺舱简图

合格油缓冲舱T-102主要作用是为油田主机储存合格原油，以供发电使用。T-102合格原油来自T-101A和T-101B舱顶溢流补充。T-102为主机供油的条件是原油化验含水杂质在0.2%以下，正常情况下化验水杂控制在0.05 %，如果超过0.2 %，容易导致主机故障率升高，影响油田电力供应。

在一次为主机补油过程中，化验发现原油乳化达到0.6 %，后续跟踪也一直在0.5 %之上[4-5]。为保证主机正常运转，必须及时解决T-102合格原油乳化异常升高问题。

2 工程实例分析

油田对油工艺舱各层位进行取样化验排查，发现油工艺舱T-101A、T-101B、T-102乳化现象都较平时大幅提高，具体数据见表1。图2为T-101A和T-101B各层位流体离心分离数据结果图。

表1 油工艺舱各层位流体离心分离质量分数对比

从图2可以看出，T-101A和T-101B各层位乳化值大幅度提高，虽然通过各级沉降，原油溢流到T-102后，乳化值还是较正常值增长10倍以上，最终导致不能满足主机原油标准。因此T-101A乳化升高最终导致T-102乳化升高[4-7]。

图2 T-101A和T-101B各层位流体离心分离数据

2.1 T-101A高乳化油来源分析

T-101A原油来源有4个：原油系统应急泄放、原油系统正常下舱、货油舱底部转液和水工艺舱浮油。通过排查，近1年原油系统未有应急泄放和流程下舱，取样化验货油系统，底部合格油蒸馏始终控制在1%以内，所以高乳化油很可能来自水工艺舱浮油。

原油系统水相进入水工艺舱沉降分离出的浮油进入一级污油舱T-551A与水系统各级回收的污油混合之后形成水工艺舱浮油。

表2为T-551A浮油流体离心分离数据；图3为浮油流体离心分离实物图。由表2可以看出，在2018年9月26日和10月2日浮油含油在40%～50%左右，乳化一般约20%；11月22日发现油工艺舱原油乳化异常升高，开始加密对浮油进行化验，发现T-551A浮油乳化从20%上升至50%～70%，含油下降至30%～40%，含水从50%下降到0～15%。从上述分析得出结论，T-551A浮油乳化的异常变化最终导致T-101A乳化升高。

表2 T-551A浮油流体离心分离质量分数对比（2018年）

图3 T-551A浮油流体离心分离实物图

2.2 一级污油舱T-551A浮油乳化异常分析

排查浮油乳化异常升高期间油、水系统的变化因素，主要有以下2个方面：

1）破乳剂BH-16X和BH-17Y中试实验。为提升油系统处理效果，降低乳化，提升外输油品质，油田联合技术服务公司在油系统试用新型破乳剂，通过瓶试比选结果，最终确定药剂BH-16X和BH-17Y为中试加注进油系统流程试验药剂。在这两次实验过程中，流程稳定，下舱水中含油都在正常范围（800～1200mg/L）内波动，未出现异常情况，中试结束后恢复到油田原有药剂BH-10X注入，因此该因素可以排除。

2）核桃壳滤器反洗水进入T-551A。反洗水回舱流程由进T-301A改造为进T-551A的原因：核桃壳滤器反洗水量大，反洗频率高（每1h反洗一次，一次反洗25min，排量140m3/h），反洗水进入T-301A对一级水工艺舱扰动大，影响下游生产水系统处理效果，T-301B出口水质水中含油处于300～400mg/L较高水平，为优化水系统处理效果，提升注水水质品质，提出反洗水回T-551A改造。改造后，减少反洗水对T-301A冲击，T-301B出口水质水中含油降低到250～300mg/L，有效减轻下游水系统处理压力。

通过分析，反洗水进T-551A，也会导致一级污油舱T-551A剧烈扰动，产生不易沉降分离的乳化物[7]。所以初步猜测是由于反洗流程改造导致T-551A浮油乳化激增，并提出将反洗流程切回进T-301A，分析是否为该原因导致。

3 解决方案

将核桃壳滤器反洗水流程切回至原有进入T-301A的流程，通过试验分析，判断是否为流程改变导致高乳化产生。

流程切换后，T-551A浮油流体离心化验数据见表3。从表3可以看出，通过2个月的恢复，T-551A舱内的浮油乳化含量、含油量、含水量都逐步恢复至2018年10月之前的正常水平。取样化验结果表明，油工艺舱T-101A、F-101B乳化也在逐步降低并恢复至正常水平，满足了T-102溢流补油要求。

表3 T-551A浮油化验质量分数对比（2019年）

反洗流程切换回T-301A，油工艺舱乳化问题得以解决，水系统处理效果恢复到之前水平，也能满足流程工艺要求，生产水水质处理结果能够达到注水水质标准。反洗水保持进入T-301A。

4 结论

1）通过对油田生产过程中，合格油缓冲舱T-102原油乳化异常（乳化含量从正常0.05%上升至1%）原因分析，发现油工艺舱乳化异常升高的原因为一级污油舱T-551A浮油乳化异常上升导致，浮油乳化含量从正常约20%上升至60%。

2）针对一级污油舱T-551A浮油乳化异常进行分析，确认是由于核桃壳滤器反洗水流程改造进入T-551A导致浮油剧烈扰动，产生不易分离的乳化。

3）核桃壳滤器流程切回到原流程，浮油乳化恢复正常，T-102原油合格，满足油田主机供油需求。