稠油破乳技术研究进展

稠油破乳脱水是油田生产中不可或缺的环节,稠油破乳技术已成为石油工业领域重要的研究方向之一。系统阐述了各种常见稠油破乳技术的研究进展,重点总结了物理破乳、化学破乳和生物破乳技术各自的破乳机理、技术特点及应用进展,归纳总结了单一稠油破乳技术所需解决的主要问题,并对稠油破乳技术未来研究方向进行了展望。     

稠油、超稠油破乳脱水综合技术

针对稠油、超稠油破乳困难的问题,在热化学脱水的基础上,引进超声波物理场提高破乳效率.通过室内实验确定了影响因素水平、最佳工艺参数,并在曙四联针对六区稠油进行了小规模的现场应用,取得了较好的效果,为进一步的研究奠定了坚实的基础.     

新型稠油破乳剂分子结构对孤东稠油脱水的影响

以壬基酚胺树脂为起始剂,合成了7种水溶性的HD系列PO/EO嵌段共聚醚,测定了分子结构参数:分子量4350-6960,PO数60和72,EO数20-64,EO含量20%、30%和40%,再以TDI为扩链剂,制备了相应的油溶性HDI系列共聚醚,考察了两个系列的共聚醚在加量100 mg/L、温度70℃下,对由含胶质沥青质35.2%、酸值2 mgKOH/g、50℃黏度9 Pa.s的胜利孤东稠油配制的含水40%的稳定W/O乳状液的破乳脱水性能。7种水溶性共聚醚的性能均远优于常用破乳剂SP169,也优于BP221和TA1031,120分钟脱水率为82%-94%。在HD系列中,PO含量高的脱水快,EO含量高的脱出水质清,EO/PO比相同时分子量较高的脱水性能较好,对于实验含水原油,EO含量30%的共聚醚效果最好。7种油溶性的HDI系列共聚醚120分钟脱水率为90%-98%,市售BPI221、TAI1031的脱水率也大幅升高。油溶性破乳剂在稠油中渗透性和扩散性较好,更适合稠油的破乳脱水。图1表3参7。     

稠油乳状液及稠油破乳脱水问题

简述了胶质、沥青质在石油胶体(原油)和原油乳状液中的作用.讨论了胜利孤东、孤岛、单家寺、草桥,渤海绥中36-1等重质高黏原油及哈得4高黏原油中沥青质、胶质、蜡含量与原油物性之间的关系,这些原油与水形成的乳状液的特点和稳定性,这些原油脱水所用破乳剂的类型、代号、用量及脱水温度.指出具有多支链、星形结构的高分子量聚醚或其扩链产物是稠油的高效破乳剂.表3参5.     

用于稠油脱水的油水两亲破乳剂BC-068的研制与应用

研制了新疆克拉玛依九区稠油专用的破乳剂BC-068。所用起始剂为含多活泼基团的星形聚合物，合成的嵌段聚醚中起始剂与亲油头之比在1：100～268范围，EO含量为25％～55％，经一种油水两亲的两性化合物改性(扩链)，得到高分子量、油水两亲的改性聚醚破乳剂。在75℃、加剂量为100mg／L时，BC-068对九区92号站含水48．6％的稠油脱水率高达99％，脱出水清，油水界面齐，其脱水性能优于所有对比药剂，包括92号站现用药剂PR-02。加剂量降至80、60mg/L或温度降至70℃、65℃时，BC-068的脱水性能均优于PR-02，特别是在较低温度下。在92号站进行为期38天的现场试验，BC-068替换PR-02，加剂量由105mg／L逐步降至81mg／L，净化油含水由11．2％降至0．77％，污水含油由3657mg/L降至2645mg／L。此后BC-068在92号站投入使用，使原来的原油热-电-化学脱水工艺简化为热化学脱水工艺。图1表4。     

磁处理对于稠油破乳效果的影响

本文对永磁场对稠油化学破乳的影响作了实验研究。由大量对比实验结果看出,永磁场可以改进稠油破乳的效果,并能加速破乳、脱水过程。     

超声波稠油脱水研究

油田进入多次采油期后,原油会出现变稠、变重、盐含量升高及乳化更严重等趋势,常规脱水已不能满足生产需要.通过实验考察了超声强化原油预处理工艺中电场强度、超声波频率、实验温度、沉降时间、脉冲处理时间及工作方式等对破乳脱水率的影响,结果表明,声强、辐照时间和频率是影响破乳脱水率的主要因素,而实验温度、工作方式、沉降时间等为次要因素.确定了稠油超声波脱水的合理工作参数,为今后稠油超声波脱水的现场应用提供了工艺参数和技术依据.     

稠油破乳剂BC-058

1.稠油破乳剂的室内研制 根据草桥稠油的原油物性和现场的工艺要求,研制BC-058稠油破乳剂作如下设想:①该破乳剂应含有多个活泼基,在稠油中易分散,活性好;②为有较快的脱水速度和较大脱水率,破乳剂分子应具有合适的嵌段顺序和链段长度;③为进一步提高破乳剂的脱水性能,还应用扩链剂对破乳剂分子进行扩链。据此,设计的破乳剂分子结构为:含多活泼基团的高分子树脂为起始剂的多嵌段聚醚     

裂解焦油破乳脱水的研究

由于焦油中胶质体,沥青质含量较多,极易乳化,此外,焦油的相对密度与水接近,还含有很多炭粒,就更难破乳,为了选择合适的破乳和试验条件,笔者作了大量试验,从试验结果可看出破乳剂的种类对破乳脱水影响不大,而操作条件影响较大。     

U-40稠油破乳剂的研究与应用

红浅稠油开发区稠油乳状液综合含水约70%。原有的化学破乳剂XJ-936、XJ-420的破乳脱水效果欠佳,外交油含水和污水含油上升。因此,用高分子酚醛树脂、异氰酸酯、胺醇、氢氧化钾合成了破乳剂U-40。与其他3种破乳剂相比,U-40破乳剂的加药浓度小,脱水速度快,30min和90min的脱水率分别为51.7%和75.9%。在红浅1-1区、红浅1-4区的现场应用表明,加药浓度减少,脱水温度降低,两区块每日外排污水含油分别为24472、16646mg/L,油线含水分别为15.7%、10.7%。U-40破乳剂与反相破乳剂配伍性较好,加药浓度为90～120mg/L、脱水温度75℃时,10个月的净化油含水小于0.49%,平均值为0.28%,外排污水含油平均值为200mg/L。     

添加增效剂改善稠油油藏开发效果研究及应用

介绍了稠油注蒸汽添加增效剂及泡沫剂开采技术的机理及现场应用效果。室内研究表明,增效剂水溶液在一定温度下反应,使原油黏度大幅度下降,油-水界面张力从30.5mN/m降到12.3mN/m;热水添加增效剂驱,岩心残余油饱和度降低4.7个百分点,并且较大幅度地提高了采油速度;蒸汽添加增效剂驱、增效剂及泡沫辅助蒸汽驱技术不仅能改善蒸汽的波及体积,采收率提高17.5个百分点,而且还能明显地提高采油速度。现场已开展37井次的试验,应用增效剂及泡沫剂辅助蒸汽驱技术,使阶段油汽比平均提高114%,采注比平均提高116%,工艺成功率100%,有效率100%,累计增油17003.34t,获得较高的经济效益。蒸汽吞吐后期不适宜转蒸汽驱的边际油藏及蒸汽驱效果不理想的稠油油藏均可考虑转注热水添加增效剂及泡沫剂技术开发。     

介电常数法在原油破乳剂脱水性能评价中的应用

研究了介电常数法在原油破乳剂脱水性能评价方面的运用情况;通过采用原油净化油分别与蒸馏水和原油污水配制不同水含量的原油乳状液,研究了原油乳状液中的水含量和矿化度对介电常数的影响。实验结果表明,原油乳状液中水含量的变化对介电常数的影响很大,当原油乳状液中的水含量达到30%(w)时,介电常数突跃变大;在一定范围内,原油乳状液的矿化度对介电常数的影响较小。经实验发现,针对某油田区块现场原油的物性及污水水质的特点模拟配制原油乳状液,通过实验绘制脱水后油相介电常数-原油破乳剂脱水率的标准工作曲线,可快捷、准确地评价原油破乳剂的脱水性能。     

超稠油快速破乳剂的研制与应用

针对辽河油田高粘、超稠原油破乳困难、脱水时间长而开发了一种高效新型破乳剂。运用表面活性剂结构与性能的关系,结合辽河油田超稠油的组成特点,创新设计破乳剂的分子结构。经室内评价和现场应用,充分显示了该破乳剂具有对稠油、超稠油快速破乳的特点。     

清水型稠油破乳剂的研制与应用

针对辽河油田稠油破乳污水含油量高的难题开发了一种高效清水型破乳剂。探讨了破乳剂在破乳过程中的清水机理,结合原油的组成特点,运用表面活性剂结构与性能关系,设计并合成了一系列具有不同嵌段数量、嵌段顺序和链段长度的聚醚破乳剂,室内评价与现场应用表明,该药剂不但脱水率高,而且还具有清水能力强的特点。     

纳米SiO2改性稠油高效破乳剂的研制及应用

针对稠油脱水困难的问题,利用纳米SiO2的表面效应对现有常规聚醚破乳剂进行改性,采用表面接枝聚合法合成了纳米SiO2改性破乳剂。纳米SiO2具有粒径小、比表面积大的特性,通过对其进行表面改性处理,消除了纳米SiO2团聚现象,然后将其与常规聚醚破乳剂进行表面接枝聚合,合成了稠油高效破乳剂。室内评价结果和孤东四号聚合站的现场应用结果表明,纳米SiO2改性破乳剂比常规破乳剂破乳脱水效果好,不但破乳脱水速度快,而且脱出水清,脱水性能提高20%。     

新型低温高效破乳剂的研制与应用

以多胺、多元醇聚醚为主要成分,用交联剂进行交联扩链,研制出适合孤东#联合站原油物性和油水处理工艺的低温高效破乳剂SLDE-01.室内评价表明,SLDE-01破乳剂在脱水率、脱水速度、油水界面等指标均明显优于MPR-2.矿场试验结果表明,SLDE-01破乳剂对孤东4#联合站原油破乳沉降脱水效果显著,加药量由250降至200 kg/d,外输油含水基本控制在10%左右,满足现场要求,解决了孤东4#联合站原油脱水难题,并且年节约资金79.38万元.     

新型油溶性低温高效破乳剂的合成与应用

由于大量新滩稠油进入孤东四号联合站处理,原油物性发生变化,且采出液进站温度降低10℃左右,原用破乳剂MPR-2破乳脱水效果不佳,造成原油沉降脱水困难,外输原油含水严重超标。针对上述问题,合成了SLDE-01破乳剂,室内评价表明,SLDE-01破乳剂是一种油溶性低温高效破乳剂,在脱水率、脱水速度、油水界面等指标上均明显优于现场使用的MPR-2破乳剂。现场试验表明,SLDE-01破乳剂对孤东四号联合站原油的破乳沉降脱水效果显著,加药量由250 kg／d降至200 kg／d,外输油含水基本在10％左右,满足了现场要求,解决了孤东四号联合站原油脱水的难题,并且年节约资金79,38万元。     

油田化学剂对原油破乳剂YT-100脱水效果的影响

实验考察了可能进入原油集输系统的多种化学剂、工作液对原油破乳脱水的影响。所用破乳剂为长庆油田广泛使用的水溶性改性聚醚YT-100．加量100mg／L，个别情况下加量在50～150mg／L范围；原油为马岭石蜡基低硫原油，含水20％～45％，不合任何化学剂，在实验条件下（33℃，2h），不加破乳剂时脱水率为零，加入破乳制时脱水率在83．3％～98．0％范围。低固相聚合物钻井液（加量≤10％）、硼交联瓜尔胶压裂液破胶液（≤10％）、pH4～6的土酸乏酸液（5％）不利于破乳脱水；溶剂型清蜡剂CX-2（≤0．5％）有利于破乳脱水：杀菌剂（150mg／L）的影响随化学类型而定，季铵盐类的SJ-66有利于而多元醛类的SJ-99有害于破乳脱水；阻垢剂（30，100mg/L）有利于破乳脱水，聚磷酸盐类的ZG-930比聚羧酸类的ZG-108更有效；聚合铝／聚合铁复合絮凝剂XN-90（0．2％）对破乳脱水的负面影响很大，加大破乳剂量可减轻其影响；聚合物HPAM（5，10mg／L）完全不影响破乳脱水，弱凝胶（5，10mg／L）使脱水率降低。NaOH严重影响破乳脱水，加入0．3％NaOH使脱水率由92．4％降至零；盐酸促进破乳脱水，加入5％盐酸（1：1）使脱水率由93．6％增至100．0％。因此，酸有利破乳而碱不利于破乳。表1参3。