油田開發(fā)全程減緩油水乳化方法初探

竇培舉*

（中海油研究總院）

竇培舉. 油田開發(fā)全程減緩油水乳化方法初探. 石油規(guī)劃設(shè)計，2014，25（4）：39～41

原油在開采、集輸過程中，經(jīng)過湍流運動和強烈混合，使原油和水發(fā)生乳化，形成了油水乳狀液。在二次采油、三次采油階段，采用了多種增產(chǎn)措施，如，酸化、壓裂、堵水、調(diào)剖及注入化學(xué)驅(qū)油劑等，油井采出液中逐漸出現(xiàn)了水包油型、油包水型及多重乳狀液的混合物，而且這種復(fù)雜乳狀液的比例越來越大，并逐漸成為采出液的主要形式。因此，給原油的開采、集輸和加工過程帶來諸多不利影響：一是，增加了計量的誤差；二是，增大了管輸?shù)膭恿ο模蝗?，加大了油水分離的難度。因此，在原油生產(chǎn)和加工過程中，破乳是必不可少的過程。

油水乳狀液的破乳方法一般分為化學(xué)破乳、物理破乳、生物破乳等［1］。化學(xué)破乳法主要采用化學(xué)破乳劑實現(xiàn)破乳；物理破乳法主要通過超聲波、微波、膜分離、加熱等手段實現(xiàn)破乳；生物破乳法主要通過微生物發(fā)酵分解作用實現(xiàn)破乳。目前，各種破乳方法在大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用中均需要進一步改進和完善，如，化學(xué)破乳劑的普適性需要進一步加強；超聲波和化學(xué)破乳劑共同使用時，其系統(tǒng)優(yōu)化尚需進一步研究；生物菌的培養(yǎng)復(fù)雜且耗時，需要進一步改進；對于微波輻射破乳，研制溫度、功率可控微波發(fā)生器是該技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的難點。因此，在油田實際生產(chǎn)中，物理法及生物法還未得到廣泛應(yīng)用。目前，化學(xué)破乳法仍為最普遍采用的破乳方法，且破乳劑的使用量越來越大，由此帶來在運輸、儲存、管理等環(huán)節(jié)，安全、環(huán)保及成本等方面的諸多弊端。

因此，若從源頭開始全程控制，即，從油田開發(fā)方案開始，至配產(chǎn)、采油、原油及采出水處理等各個環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)兼顧，采取合理措施減緩油水乳化程度，可降低破乳劑的使用量，減少處理設(shè)備的級數(shù)或規(guī)格，從而達到節(jié)約成本、降低投資、節(jié)能降耗的目的。同時，減少破乳劑的運輸、儲存和使用，還可減少由化學(xué)品引起的安全、職業(yè)健康、環(huán)保等問題。

1 全程綜合減緩油水乳化措施

1.1 加強油井防水、堵水

油井出水是油田（特別是水驅(qū)油田）開發(fā)遇到的普遍現(xiàn)象。由于油層性質(zhì)不均勻及開發(fā)方案和開采措施不當(dāng)?shù)仍?，使水在縱向和橫向上推進很不均勻，造成油井過早水淹，油田采收率降低?？刂啤p少油井出水，尤其是不正常出水，除了能保證采收率，還可以降低油水乳化的幾率。

對于油井的各種不正常出水，特別是注水開發(fā)的多油層非均質(zhì)嚴重的油田，僅僅依靠出水后在油井上采取各種堵水措施難以達到預(yù)想效果，因此，應(yīng)以防為主、防堵結(jié)合。綜合性防止不正常出水的措施主要有［2］：一是，制定合理的油田開發(fā)方案，特別是要根據(jù)油層的巖相特點，合理劃分注采系統(tǒng)，爭取分采分注，并制定合理的油水井工作制度，以控制油水邊界較均勻地推進；二是，提高固井和射孔質(zhì)量，以保證油井的封閉條件，防止水層與油層串通；三是，加強油水井的管理，及時調(diào)整分層注采強度，保證均衡開采。

1.2 合理調(diào)配產(chǎn)液量

在油田生產(chǎn)過程中，油水乳化現(xiàn)象與油井產(chǎn)液含水率密切相關(guān)，當(dāng)含水率在 60%～80%時，油井產(chǎn)液易發(fā)生油水乳化現(xiàn)象；當(dāng)含水率超過80%時，油水乳化程度反而會降低。因此，可通過合理調(diào)配油井產(chǎn)液量從而調(diào)整含水率來控制油水乳化程度，以避免嚴重乳化現(xiàn)象的發(fā)生［3］。

1.3 革新機械采油方式

機械采油方式分為有桿泵采油和無桿泵采油，其中，有桿泵采油主要包括常規(guī)有桿泵采油和地面驅(qū)動螺桿泵采油，無桿泵采油主要包括電動潛油離心泵采油和水力活塞泵采油。一般情況下，需要根據(jù)油藏特征、油井特點、環(huán)境條件，從設(shè)備可靠性、簡便性、機械效率、維修周期、投資等多個方面進行綜合對比和評價，選擇技術(shù)經(jīng)濟性最佳的采油方式。

對于陸上油田，抽油機（常規(guī)有桿泵）應(yīng)用較為普遍；而海上油田，電潛離心泵應(yīng)用較多。電潛離心泵屬于多級離心泵，其對輸送介質(zhì)的剪切遠遠高于其他類型的泵。為了減輕采油機械對原油的剪切，進而降低油水在提升過程中的乳化程度，可考慮采用電動潛油螺桿泵來代替電潛離心泵。

電動潛油螺桿泵是近年來采油設(shè)備發(fā)展的新突破，其結(jié)合了電潛離心泵和地面驅(qū)動螺桿泵的優(yōu)點，輸送介質(zhì)范圍廣，可使用小直徑油管，不存在管、桿磨損，啟動扭矩大，適用于斜井、稠油井以及高含砂、高含氣井的開采。作為有桿泵，電動潛油螺桿泵對于輸送介質(zhì)具有顯著的低剪切性。同時，電動潛油螺桿泵維修量小，且能耗較低。但是，與電潛離心泵相比，電動潛油螺桿泵工作壽命較短，一次性投資相對較高。

1.4 優(yōu)化油田化學(xué)品添加

油田化學(xué)品用途廣泛，品種繁多，包括鉆井用化學(xué)劑、油氣開采用化學(xué)劑、提高采收率用化學(xué)劑、油氣集輸用化學(xué)劑和水處理用化學(xué)劑等。隨著石油工業(yè)的發(fā)展，油田化學(xué)品耗量越來越大，其用量在近10年間增長了約50%，預(yù)計未來我國油田化學(xué)品的消耗量將以年均10%的速率遞增。

油田化學(xué)品用量的增加，雖然有正面的效果，但是，同時也帶來了負面影響，特別是到了油田開發(fā)后期，各種化學(xué)劑累積形成的復(fù)雜混合物隨原油進入處理系統(tǒng)，不同化學(xué)品之間可能相互削弱，甚至對原油脫水造成不可忽視的影響。如，緩蝕劑種類較多，有氧化膜型、沉積膜型和吸附膜型等多種類型，不同類型緩蝕劑對破乳劑的影響不同，在使用時需慎重篩選，以降低不同化學(xué)劑對破乳脫水的影響。另外，在更換化學(xué)藥劑時要做配伍實驗，以免影響破乳效果［4］。

1.5 改進地面工程設(shè)施設(shè)計及生產(chǎn)操作［5］

一是，在油井生產(chǎn)中，當(dāng)油氣水混合流體通過小口徑的油嘴時，會出現(xiàn)流速猛增、壓力驟降、溫度降低，油水乳化程度迅速提高。在工藝流程允許的情況下，若能適當(dāng)提高油氣水分離器的操作壓力，減少油井油嘴前后的壓差，可有效減少油水乳狀液的生成。

二是，常規(guī)離心泵對油滴具有強烈的破碎作用，選擇低剪切離心泵和容積式泵可以減輕破碎作用，從而降低乳化程度。

三是，優(yōu)化設(shè)備布置及配管設(shè)計，盡可能減少增壓設(shè)備，改進設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計、管件選型，以及管道的長度、走向、管徑、保溫伴熱等，使油氣水混合物在流動中溫降小、壓降低、改向少，以盡可能地減少油水乳化程度。

四是，閥門對剪切乳化的作用較大，應(yīng)進一步研究并推廣低剪切閥門。

五是，生產(chǎn)操作中也可以采取一些措施，如，避免從泵的出口向入口長期打回流、避免操作參數(shù)（壓力、溫度、流量）的突變等。

2 建議

一是，在確定采油方式時，建議將“是否易造成乳化”列入評價體系。

二是，油水乳化是三次采油提高采收率的重要機理，因此，至少目前此類油田化學(xué)劑的使用不可避免。但是，聚合物驅(qū)采出液的處理已成為世界級難題，并且，含聚合物采出水對環(huán)境的潛在威脅也不容忽視。因此，建議開展環(huán)境友好型的化學(xué)劑研究和提高采收率方法研究。

[1]姜佳麗,茍社全,達建文,等.原油破乳研究進展[J].化工進展,2009,28(2): 214-219.

[2]王鴻勛,張琪.采油工藝原理[M].北京: 石油工業(yè)出版社,1989: 240-241.

[3]補成中,熊友明,俞進,等.文昌13-1油田定向井避免油水乳化合理配產(chǎn)研究[J].中國海上油氣,2008,20(6): 390-391.

[4]羅霞,陳偉.化學(xué)添加劑對原油破乳脫水的影響[J].石油化工腐蝕與防護,2009,26(3): 14-15.

[5]楊治華.海上油氣集輸中減緩油水乳化的幾種有效措施[J].中國造船,2006,47(增刊): 415-418.