渤海某油田脫水研究及破乳劑應(yīng)用

徐 超,王 晶,劉少鵬

(中海油(天津)油田化工有限公司，天津 300452)

油田常用的外輸泵為離心泵，離心泵泵送流體要求均質(zhì)、穩(wěn)定、含氣少，否則外輸泵易產(chǎn)生不規(guī)則震動(dòng)、氣蝕，易導(dǎo)致外輸泵的故障[1-6]。渤海某稠油油田油氣水分離難度較大，且油氣水分離工藝條件苛刻，要求在短時(shí)間內(nèi)迅速脫水、脫氣，同時(shí)油氣水混合體過外輸泵時(shí)不喘振。經(jīng)過深入分析，找到了以上問題的解決辦法，針對(duì)性的篩選出高效破乳劑且在油田成功應(yīng)用。

1 背 景

渤海某油田，日產(chǎn)氣量約3萬m3左右，日產(chǎn)液量9000 m3左右，產(chǎn)液綜合含水約80%。該油田只有一個(gè)自由水分離器進(jìn)行脫水脫氣，經(jīng)計(jì)算，物流在分離器停留時(shí)間只有8 min，同時(shí)流程處理溫度低，只有60 ℃。油氣水在自由水分離器中進(jìn)行分離后，脫出的天然氣去火炬燒掉，脫出的污水進(jìn)入污水系統(tǒng)處理，還沒有完全脫氣脫水的油水混合體進(jìn)入原油緩沖罐并通過外輸泵進(jìn)行外輸。

該油田在生產(chǎn)過程中存在的問題：(1)自由水分離器分出的污水量不足，需要從1500 m3脫水量提高到4000 m3脫水量；(2)外輸泵有喘振和漏液情況，破乳劑需要避免或減小喘振及漏液。

前期開展了2次破乳劑評(píng)價(jià)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，均沒有解決以上問題，在多脫出水的同時(shí)，外輸泵喘振及漏液加劇。通過對(duì)2次破乳劑不足之處的深入分析，最終找到了破乳劑篩選的關(guān)鍵因素，并最終通過該方法篩選出了針對(duì)性破乳劑，并在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中取得成功，保障了油田生產(chǎn)安全。

圖1 某油田原油系統(tǒng)示意圖

表1 某油田原油物性

表2 某油田生產(chǎn)狀況

2 常規(guī)破乳劑的篩選、試驗(yàn)及問題分析

2.1 常規(guī)破乳劑篩選

常用的破乳劑室內(nèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：《水包油乳狀液破乳劑使用性能評(píng)定方法SY/T 5797-93》；《原油破乳劑使用性能檢測(cè)方法(瓶試法)SY/T 5281-2000》。根據(jù)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)注單位時(shí)間脫水量指標(biāo)，篩選破乳劑。表3的試驗(yàn)條件為：試驗(yàn)溫度60 ℃，原油含水率約60%，油水總體積80 mL，混合方式為手搖50次。

表3 常規(guī)破乳劑篩選表

根據(jù)評(píng)價(jià)情況，破乳劑BH-33、BH-152脫水速度均快于油田在用破乳劑BH-35，因此對(duì)這兩種破乳劑進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

2.2 常規(guī)破乳劑試驗(yàn)

在該油田分別進(jìn)行了破乳劑BH-33、BH-152現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中，自由水分離器從1500 m3脫水量增長到了3200～3500 m3脫水量，但是原油外輸泵喘振和漏液加劇，中含水導(dǎo)致外輸流體油水乳化及含有部分氣體，造成外輸泵的喘振和漏液。外輸泵橫向最高振幅達(dá)到60 mm/s，漏液量達(dá)到5 L/min。試驗(yàn)被迫停止，切換回原破乳劑BH-35，脫水量雖然降低至1500 m3/d，但外輸泵很快恢復(fù)正常，最高振幅為4 mm/s，漏液量為0 L。具體數(shù)據(jù)見表4。

2.3 問題分析

在進(jìn)行試驗(yàn)破乳劑BH-33、BH-152實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)外輸泵喘振時(shí)，取外輸泵出口油水樣，發(fā)現(xiàn)油水乳化嚴(yán)重，無可見明水，且乳化液表面有一定氣泡，而回切在用破乳劑BH-35，外輸泵基本無喘振，取外輸泵出口油水樣，發(fā)現(xiàn)油水是分離狀態(tài)，大量可見明水，且油表面含氣量較小。因此分析泵喘振及漏液原因?yàn)椋孩龠^外輸泵的油水混合體乳化嚴(yán)重，造成過泵時(shí)阻力增大，泵體葉輪搖晃引起喘振，且猛烈的喘振造成離心泵填料密封松動(dòng)，造成泵體漏液；②過外輸泵的油水混合體中含有未脫掉的氣體，造成泵體葉輪氣蝕及搖晃，引起喘振，且造成填料密封松動(dòng)漏液。

因此須重新對(duì)破乳劑進(jìn)行開發(fā)評(píng)價(jià)，且根據(jù)該油田特殊情況，完善破乳劑評(píng)價(jià)方法，關(guān)注破乳劑抗乳化能力及協(xié)同消泡能力。

3 完善后的破乳劑篩選、試驗(yàn)及效果

3.1 破乳劑脫水速度及抗乳化性評(píng)價(jià)

對(duì)在用破乳劑BH-35、兩種試驗(yàn)破乳劑BH-33、BH-152以及另外一個(gè)破乳劑BH-102等4個(gè)破乳劑小樣進(jìn)行評(píng)價(jià)，考察破乳劑脫水速度及抗乳化性能，即脫水結(jié)束后再次震蕩油水樣，查看油水樣再次分離情況。通過數(shù)據(jù)分析，其中破乳劑BH-102脫水速度最快，且抗乳化性能強(qiáng)勁。而前期試驗(yàn)的兩個(gè)破乳劑基本不具備抗乳化性能。表5的試驗(yàn)條件為：試驗(yàn)溫度60 ℃，原油含水率約60%，油水總體積80 mL，第一次混合方式為手搖50次，第二次混合方式為手搖30次。

表5 破乳劑脫水及抗乳化篩選表

3.2 破乳劑消泡性評(píng)價(jià)

對(duì)在用破乳劑BH-35、兩種試驗(yàn)破乳劑BH-33、BH-152以及另外一個(gè)破乳劑BH-102等4個(gè)破乳劑小樣進(jìn)行脫氣評(píng)價(jià)。通過檢測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)破乳劑BH-102脫氣率高于其他破乳劑。表6的試驗(yàn)條件為：試驗(yàn)樣品為綜合油樣，試驗(yàn)溫度60 ℃，原油含水率約60%，油水總體積80 mL，第一次混合方式為手搖5次。

表6 破乳劑脫氣篩選表

3.3 破乳劑現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果

經(jīng)過以上脫水、抗乳化、脫氣評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)破乳劑BH-102效果最突出，尤其抗乳化性能遠(yuǎn)好于其他破乳劑，因此對(duì)破乳劑BH-102進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。實(shí)踐證明，破乳劑BH-102試驗(yàn)時(shí)，自由水分離器分離的水量從1500 m3/d增長至4000 m3/d，同時(shí)含水原油過外輸泵時(shí)，外輸泵不再喘振和漏液，從外輸泵出口取樣觀察，油水分離較好，有較多可見明水，且基本無氣泡，說明該破乳劑的脫水速度、抗乳化能力、脫氣能力均較強(qiáng)，試驗(yàn)取得成功。具體數(shù)據(jù)見表7。

4 結(jié) 論

該破乳劑的成功篩選和應(yīng)用，給渤海各油田破乳劑篩選提供了一定參考性。在解決油田脫水問題時(shí)，要根據(jù)油田本身處理工況、產(chǎn)液產(chǎn)氣特性合理選擇破乳劑，有針對(duì)性的選擇和完善評(píng)價(jià)指標(biāo)，如不僅要關(guān)注破乳劑的脫水速度，必要時(shí)也要關(guān)注破乳劑抗乳化性和脫氣性，所選的破乳劑要適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)工況，避免發(fā)生如泵體喘振漏液等物理設(shè)備異常情況。