油田反相破乳剂及其配套技术在油田现场的应用研究

殷硕，郝兰锁，吴涛

油田反相破乳剂及其配套技术在油田现场的应用研究

殷硕，郝兰锁，吴涛

（中海油天津化工研究设计院有限公司，天津 300131）

通过瓶试和现场试验，研究了反相破乳剂及其配套水处理药剂在海上和陆地油田污水系统中的处理性能。结果表明：反相破乳剂TS-W11具有良好的反相破乳作用；反相破乳剂及其配套药剂处理技术具有良好的普适性，可实现解决油田现场水处理问题的目的。

反相破乳剂；配套技术；油田

原油在开采过程中会产生大量的水，同时产液中存在活性石油酸、油湿性固体颗粒（石蜡、沥青质等）以及黏土等天然乳化剂，维持了原油乳化的平衡，使其乳化得以稳定存在［1-3］。

破除水包油型乳化通常需要反相破乳剂［4］。乳化油滴界面膜一般具有负电性，带有正电荷的聚季铵盐类反相破乳剂可以中和乳化油滴界面膜负电荷，压缩破坏双电层，减弱界面膜强度，使得乳化液滴相互碰撞聚结，同时可以产生桥联和絮凝作用，促使乳化油滴形成粒径大的油珠，在水的浮力作用下逐渐从水中分离出来，从而达到反相破乳的目的［5-6］。

针对油田采出液的特点，笔者团队自主开发生产了新型的反相破乳剂TS-W11，并在海上和陆地油田现场进行了瓶试及现场试验，取得了良好的试验效果［7-8］，且整理得出一整套的污水处理技术，可实现大规模的市场推广。

1 油田反相破乳剂在海上油田的应用研究及应用情况

1.1 现场工艺概述

南海某油田已经进入高含水开采期，采出液综合含水率大于80%，采出液处理设备工作负荷大，污水处理时间短，对反相破乳剂提出了较高的要求。为确保该平台的污水处理效果，实现节能降耗目标，在该油田开展了反相破乳剂的应用研究。

1.2 现场评选实验

油田反相破乳剂的现场评选实验采用瓶试 法［9-10］，从油田现场管汇取采出液，静置分层，下部含油污水作为O/W乳状液试样。将100 mL含油污水放入100 mL带刻度的离心管中，置于恒温水浴中预热至试验温度75 ℃（现场水温），预热30 min后，加入一定浓度的反相破乳剂，振荡离心管 100次，使药剂与试样混合，观察并记录管中乳状液的变化，观测水的澄清度（见图1），并检测水中油质量浓度，结果如表1所示。

图1 TS-W11不同加量处理效果

表1 TS-W11不同加量处理后污水中油质量浓度

从图1可以看出，TS-W11有轻微的挂壁现象，但这不影响下层水的清澈程度，与空白相比，该药剂在不同加药质量浓度下，下层水的清亮程度均明显增加。可以判断，TS-W11在不同加药质量浓度下，都呈现出较好的清水效果。由表1可以看出，药剂的最佳加药质量浓度为10～15 mg·L-1，加药量继续增加并不会增加药剂的净水效果。同时在不同时间段多次实验表明，该药剂能适应现场采出液量的波动引起的加药质量浓度的波动，处理效果稳定。

1.3 现场应用情况

由于在现场应用评价试验中取得了理想的实验结果，TS-W11在南海油田得到了应用，应用后排海污水中油质量分数远低于国家控制指标。注入质量浓度由原来的19 mg·L-1降低至10 mg·L-1，外排水OIW由原来的16 mg·L-1降低至10 mg·L-1以下，净水效果优越，如图2所示。

图2 TS-W11在南海油田现场应用期间水中油质量浓度

2 油田反相破乳剂及其配套技术在陆地油田的应用研究

反相破乳剂TS-W11及其配套技术不仅能很好地应用于海上平台，在陆地油田联合站水处理系统也能取得较好的效果，下面介绍系列药剂的筛选与技术方案在陆地联合站的研究工作。

2.1 联合站概况及主要问题

某联合站于1986年建成投产，共有5个油田，油井约1 530多口，日产液约为9 800 m3，年产原油100多万t，每天污水量2 600 m3左右，处理后污水全部回注。

污水处理系统自投产应用两年后，系统腐蚀问题就凸现出来，大部分污水处理系统管线两年多就被腐蚀穿孔，结垢现象严重，更换频繁。同时由于处理量上升，污水处理后油含量超标也困扰着油田的发展。

2.2 水质超标问题的解决

在联合站取样和调查时，发现污水中机械杂质和原油质量浓度较高，特别是机械杂质质量浓度高于160 mg·L-1。机械杂质样品成分分析结果见表2。

由表2可知，机械杂质主要成分是有机物（原油和细菌尸骸）以及铁的腐蚀产物。取除油器出入水样加入盐酸，可以看到，水样逐渐明显变清，而且有大量的气泡产生，气体有臭鸡蛋味，说明杂质中有大部分不溶于水的硫化铁。

表2 机械杂质样品分析结果表

联合站污水中含油较高，大于300 mg·L-1。分析其主要形成原因：机械杂质含量高，表面黏附大量的原油；污水处理设备没有正常运转；污水中含有水包油的颗粒。

经现场实验［9］，分别评价了反相破乳剂系列产品对除油器出口污水的处理效果，结果表明反相破乳剂TS-W11效果最好。反相破乳剂TS-W11不同加药质量浓度处理评价结果见表3。效果证明，添加30 mg·L-1的TS-W11就可以达到理想除油效果。

表3 TS-W11不同加药浓度实验结果

2.3 水中机械杂质的改善

根据上面分析结果可知，机械杂质的成分主要是硫酸盐还原菌的腐蚀产物，随着腐蚀程度得到有效控制，机械杂质会明显降低，在设备正常运转的情况下，水中机械杂质的含量可以达到标准，但处理初期还需加絮凝剂处理［11］。

实验评价了不同絮凝剂对除油器出口污水的处理效果，结果表明A1絮团形成时间短，絮团大，使用效果最佳。评价了不同A1质量浓度下的处理效果，结果见表4。实验结果表明，A1添加3 mg·L-1的质量浓度就可以满足该采油厂机械杂质去除需要。

表4 絮凝剂A1实验结果

2.4 系统腐蚀结垢问题的解决方案

为确定采油厂污水处理系统的腐蚀结垢解决方案，首先对系统的水样及垢样、气体成分进行了分析。水样分析结果表明，该联合站污水水质具有两个特点：一是腐蚀性物质含量高，即具有矿化度、氯离子、硫化物含量高，而且硫酸根非常高；二是成垢的钙镁离子含量相对较低。除油器出口和注水泵入口腐蚀性气体和细菌检测结果见表5、表6。

表5 不同地点腐蚀性气体和细菌含量检测结果

表6 联合站污水中细菌含量

检测结果表明，该采油厂各种腐蚀性气体含量均较低，对系统危害小，但是该采油厂水中含有少量的铁细菌和腐生菌，低于国家标准，它们不会对金属造成严重危害；硫酸盐还原菌含量却很高，其腐蚀性很强，是该采油厂系统腐蚀的一个主要危害因素。

通过实验研究，选定了缓蚀剂杀菌剂782B，加量80 mg·L-1，即可有效控制系统缓蚀率大于95%，硫酸盐还原菌杀灭率大于99.99%。

2.5 联合站药剂配伍性研究

缓蚀杀菌剂、油田反相破乳剂、絮凝剂在一个系统中使用，为此评价了其配伍性。

1）反相破乳剂、絮凝剂与缓蚀杀菌剂的配伍性实验。以三相分离器出口取水为研究对象，在温度为50 ℃、杀菌时间为1.5 h的条件下，通过杀菌率评价实验、缓蚀评价实验考察了反相破乳剂、絮凝剂在使用浓度和高于使用浓度时对782B杀菌性能、缓蚀性能的影响，实验结果见表7。

表7 反相破乳剂、絮凝剂与缓蚀杀菌剂的配伍性实验

由表7可以看出，TS-W11、A1对782B的杀菌效率和缓蚀效率没有影响，配伍性良好。

2）缓蚀杀菌剂与反相破乳剂、絮凝剂的配伍性实验。以三相分离器出口取水为研究对象，在温度为50 ℃、处理时间为1.5 h的条件下，通过净水评价实验考察了缓蚀杀菌剂782B对反相破乳剂、絮凝剂在使用浓度和高于使用浓度时的影响，实验结果见表8。

表8 缓蚀杀菌剂与反相破乳剂、絮凝剂的配伍性实验

由表8可以看出，782B与TS-W11、A1配伍性良好，且还具有一定的增效作用。

3 结 论

1）自主研发的反相破乳剂TS-W11不仅在海上油田取得较好的现场应用效果，在陆地联合站也有较为优越的应用效果，在较低的加量下，反相破乳剂处理之后的污水满足现场的要求，使外排水含油达到10 mg·L-1以下。

2）反相破乳剂及其他水相处理药剂在陆地联合站配伍性能良好，既能解决目前联合站存在的腐蚀结垢较为严重的问题，还能提高油田污水处理效果，达到了良好的协同作用。

3）通过进行反相破乳剂的现场应用试验研究，总结出了一整套的油田反相破乳剂及其配套处理技术，并且成功应用于油田现场。该技术能迅速分析解决油田污水处理出现的问题，并且提出解决方案。该配套技术具有一定的普适性，可进行大规模的推广，从而解决油田现场污水处理的问题，提高油田采油污水处理效果。

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Application Research of Reverse Demulsifier and Its Supporting Technology in Oil Fields

（CNOOC Tianjin Chemical Research and Design Institute Co., Ltd., Tianjin 300131, China）

The treating performance of reverse demulsifier and its supporting technology in waste water system of oil field were studied through the bottle test and field test. The results showed that TS-W11 had very good reverse demulsification capacity. The reverse demulsifier and its supporting technology had good universality and could solve the problem of oil field water treatment.

Reverse demulsifier; Supporting technology; Oil field

X741

A

1004-0935（2022）04-00508-04

2021-10-12

殷硕（1990-），男，天津市人，工程师，硕士， 2014年毕业于山东大学高分子化学与物理专业，研究方向：油田化学品的开发和应用。