渤海油田油井酸化返排液對原油脫水的影響

中海石油（中國）有限公司天津分公司

渤海油田油井酸化返排液對原油脫水的影響

馬躍 黃曉東 唐曉旭 王忠樹 王彥青

中海石油（中國）有限公司天津分公司

酸化是渤海油田最重要的增產(chǎn)增注技術(shù)。酸化后，返排出來的殘酸直接進入生產(chǎn)流程，對油氣水處理流程產(chǎn)生較大影響，導(dǎo)致外輸原油含水超標，注水水質(zhì)不合格。為了確定殘酸返排液的乳化機理，通過對返排殘酸組分的分析，并結(jié)合分析結(jié)果進行了各組分對原油乳化穩(wěn)定性及破乳效果的影響實驗。實驗表明，返排液的p H值、固體懸浮物和鐵離子含量是影響破乳的主要因素，為此應(yīng)建立相應(yīng)的破乳方法。通過對酸化返排液進行有效地處理，對降低外輸原油含水、提高油品質(zhì)量、確保注水水質(zhì)合格、保證油田正常生產(chǎn)、降低生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟效益具有重大意義。

酸化；原油乳狀液；破乳脫水；電脫水器；鐵離子

酸化是渤海油田最重要的增產(chǎn)增注工藝技術(shù)。酸化施工后，返排酸液直接進入生產(chǎn)流程，產(chǎn)出液乳化嚴重、脫水困難，對油氣水處理流程產(chǎn)生較大影響，甚至?xí)?dǎo)致外輸原油含水超標，注水水質(zhì)不合格，油井酸化后殘酸的處理問題一直未得到徹底解決。對酸化返排液進行有效地處理，對于保證油田正常生產(chǎn)、提高油品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟效益具有重大意義。本文旨在研究油井酸化過程中各種可能因素對原油乳化穩(wěn)定性的影響[1-2]，確定酸化返排液乳化機理，進而建立相應(yīng)的破乳方法，從而實現(xiàn)對酸化返排液的有效處理[3-5]。

1 酸化返排液組分分析

以渤海油田C9井為例，分別測定了酸化返排原液的p H值、含油量、懸浮固體含量（簡稱固含量）以及鐵含量，結(jié)果見表1。

表1 C9井酸化返排原液的基本物性

由表1中數(shù)據(jù)可以看出：返排初期，返排液p H值較低，隨著返排時間的增加，返排液的p H值逐漸增加，同時返排液含油量越來越高；返排液固含量和鐵含量較高。

2 實驗

2.1 懸浮固體含量對原油穩(wěn)定性的影響

為了分析懸浮固體對乳狀液脫水的影響，將返排液濾出固體烘干、磨碎后的粉末加入蒸餾水中，經(jīng)高速攪拌后配成水溶液，然后與原油按油水比3∶2（V/V）混合后，放置在恒溫水浴中觀察乳狀液的穩(wěn)定性，脫水溫度85℃。結(jié)果見表2。

表2 固含量對乳狀液穩(wěn)定性的影響（85℃）

由表2中數(shù)據(jù)可知：水相中懸浮固體的存在嚴重影響乳狀液穩(wěn)定性，在懸浮固體含量為500 mg/L時，配成的乳狀液在85℃下2 h未脫出水。

懸浮固體主要由K2SiF6、Na2SiF6、K3AlF6、Na3AlF6、Fe(OH)3等化學(xué)反應(yīng)物沉淀和儲層礦物微粒組成。這些固相顆粒吸附在油水界面，使原油乳狀液更加穩(wěn)定。對于不同懸浮固體含量的乳狀液，加入200 mg/L的破乳劑，觀察脫水率，結(jié)果見表3。由表3中數(shù)據(jù)可知，盡管懸浮固體顆粒有一定的乳化能力和穩(wěn)定乳液的能力，但是加入破乳劑后，所有樣品2 h后的脫水率均達到100%，表明由固體顆粒引起的乳化體系對破乳劑比較敏感，完全可以采用常規(guī)的熱-化學(xué)方法進行破乳脫水，但脫出水可能由于含有懸浮固體而比較渾濁[6]。

表3 不同固含量時破乳劑對乳狀液的脫水效果（85℃）

2.2 返排液p H值對原油穩(wěn)定性的影響

考慮到不同時段返排液的p H值不一樣，考察返排液p H值對乳狀液穩(wěn)定性的影響。參考返排液p H值，在蒸餾水中加入鹽酸和碳酸氫鈉調(diào)節(jié)p H值后，再與原油乳化形成乳狀液，置于恒溫水浴中觀察乳狀液的穩(wěn)定性，脫水溫度75℃。結(jié)果見表4。

表4 水相pH值對乳狀液穩(wěn)定性的影響（75℃）

由表4中數(shù)據(jù)可知，低p H值時有利于乳狀液脫水（p H=2時，脫水率可達80%）；而在高p H值時不利于脫水（p H=8時，2 h脫水率僅20%），即使加入破乳劑，脫水效果改善仍然有限。主要原因是在高p H值情況下會激活原油中環(huán)烷酸、活性酸等物質(zhì)，使這些酸轉(zhuǎn)變?yōu)樵睇}，增加乳化劑數(shù)量，使乳化膜強度加大，從而油水分離難度加大，即使使用破乳劑，油水分離難度仍然很大，只有調(diào)節(jié)p H值使天然乳化劑由皂鹽還原為酸，表面活性消失，才能容易破乳。

2.3 返排液鐵離子濃度對原油乳化穩(wěn)定性的影響

按表1配制亞鐵離子水溶液，再與原油混合后形成乳狀液，置于恒溫水浴中考察乳狀液的穩(wěn)定性，結(jié)果見表5。由表5中數(shù)據(jù)可知，亞鐵離子含量越高，脫出水越少，即乳狀液穩(wěn)定性越好，當亞鐵離子含量超過500 mg/L時幾乎無水脫出。若水相中含有鐵離子，其對原油穩(wěn)定性的影響與亞鐵離子類似。

表5 水相亞鐵離子濃度對乳狀液穩(wěn)定性的影響（75℃）

2.4 油相含鐵化合物的危害

原油電導(dǎo)率是影響原油脫水過程中乳狀液泄漏電流大小的一個重要參數(shù)。隨著測試溫度的升高，乳狀液的電導(dǎo)率有逐步上升的趨勢。亞鐵離子從水相轉(zhuǎn)移至油相后，油相電導(dǎo)率明顯上升，如表6所示，因此電脫水時脫水電流會加大。

表6 Fe2+對油水乳狀液電導(dǎo)率的影響

3 結(jié)論

（1）酸化返排液組分主要是懸浮固體、原油和鐵離子，此外，還含有一定有機物質(zhì)，主要為乙二醇單丁基醚有機物。

（2）酸化返排液直接進入生產(chǎn)流程后對流程產(chǎn)生一定程度的影響，其中電脫水器反應(yīng)最為敏感，一級分離器反應(yīng)相對滯后。產(chǎn)出液乳化程度與其中懸浮固體、礦化度、p H值、鐵離子以及酸液助排劑有關(guān)，在高p H值、高鐵離子濃度、高助排劑含量的情況下，油水乳化非常嚴重，熱-化學(xué)、電脫均不能使乳狀液破乳。

（3）酸化返排液的p H值以及水相鐵離子濃度均能增強原油乳狀液的穩(wěn)定性，p H值對脫水的影響主要體現(xiàn)在高p H值區(qū)域；隨著鐵離子含量的升高，脫出水減少且渾濁，當亞鐵離子含量超過500 mg/L時幾乎無水脫出。

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（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.024

馬躍：1995年畢業(yè)于西南石油學(xué)院石油工程專業(yè)，從事油田開發(fā)、油藏動態(tài)分析和技術(shù)管理工作。

2015-03-25

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