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・255・ 一、新木油田脱水系统存在的问题 新木油田自 99 年电脱水器停运以来，外输含水一直不能达标，年平均外输含水曾经高达 1.82％，虽然通 过系统增容、改变脱水工艺、优选破乳剂及加强管理等措施，2003 年开始外输含水达标。但从脱水系统各阶 段运行情况分析，系统仍存在以下问题 一是脱水系统负荷逐年增加 ； 二是油品性质越来越复杂，造成脱水工 艺越来越不适应生产需要。主要表现在 脱水温度越来越高 ； 破乳剂用量越来越大 ； 游离水沉降罐放水水质越 来越差 ； 外输含水逐年上升且波动越来越频繁。 表 1 脱水系统历年来运行参数变化 2000 年2001 年2002 年2003 年2004 年2005 年2006 年2007 年 新木净化油 m3100492290711081101114710761130 合资合作净化油 m3260292254244402546654714 合计12641214116113521503169317301844 脱水温度℃6462717172737172 加药浓度 mg/l687371737680100110 外输含水％0.840.760.520.420.440.460.50.88 二、对新木脱水系统存在问题的探索和研究 目前脱水工艺现状 主要研究思路 一是通过优选抗波动性和广谱性较好的破乳剂、优化加药方式及加药浓度等措施，解决油品性质复杂，含 水易波动的问题。 二是如果破乳剂不能彻底解决含水波动的问题，通过流程改造，复配特殊破乳剂，单独处理对脱影响非常 大的特殊原油。 老化油处理技术 施艳梅 李翰勇 刘洪波 陈鹏 郭达非 吉林油田公司 摘 要 油田进入开发后期，采出液性质不断变化，原油难破乳问题越来越突出。目前吉林油田多数油气 处理站热化学脱水工艺普遍存在着脱水温度越来越高，破乳剂用量越来越大的问题。所以针对特 殊时期脱水系统面临的各种矛盾开展脱水工艺优化运行技术研究，对保证脱水系统平稳、高效运 行至关重要。本文介绍了新木油田针对外输含水超标、游离水沉降罐放水水质差的且脱水成本越 来越高的问题进行的探索试验，试验结果对油田进入高含水开发期的脱水、污水处理具有很高的 指导意义。 主题词 乳状液 热化学沉降 破乳剂 老化油 脱水 ・256・ 图 1 新木油气处理站流程示意图 （一）优选破乳剂研究及试验 对乳状液性质的认识 由于脱水系统来油比较复杂（含 11 家合资合作单位输、卸油） ，乳状液宏观类型为 W/O （油包水） 型乳状液， 但内相水中还圈套着油相， 形成的是油包水／水包油的乳状液胶团， 在各种乳化剂 （如 环烷酸、胶质、沥青质、机械杂质、细菌代谢产生的生物表面活性物质、菌腐蚀管线产生的硫化亚铁胶团）作 用下，其热稳定性和机械稳定性很强，单一的常规破乳剂很难使其破乳。 根据乳状液性质，确定了两段破乳脱水的研究思路，即一段脱水 筛选高分子常温破乳剂，破除油包水型 乳状液同时改善沉降罐放水水质 ； 二段脱水 筛选高效热化学破乳剂，彻底破坏圈套式乳状液胶团。解决新木 脱水困难、含水易波动的问题。 1、破乳剂筛选 通过瓶试法筛选破乳剂 瓶试法是将一定量的取自现场的原油乳液放入试管中，加入一定浓度破乳剂溶液 振荡充分混合。恒温下分时读取分离出的水量，水量不变后分析油中含水，并以不同浓度破乳剂重复测试，直 到确定最佳破乳效果。瓶试法是速度快、重复性好的选择最佳破乳剂的方法。 通过大量的室内试验初选破乳剂型号有 一段常温破乳剂（预脱水剂）TR-PD/LH-I 和 TR-PDB/LH ； 二段热化学破乳剂 ZPR-1、ZPR-7、ZPR-8、ZPR-14、华北 913、华北 916、辽河破乳剂 1--11、辽新 破 3、5、6、10、18 共 22 种。 破乳剂定型试验 表 2 一段破乳剂定型实验数据 实验 日期 原油预脱剂实 验 结 果取液量 ml 备 注 型号及批号加药浓度 ppm静止时间 min污水含油 mg/l油中含水 4、20 TR-PD/LH-I20609014250 实际静止 停留时间 60min TR-PDB/LH 206010030.5250 空白06030038250 4、21 TR-PD/LH-I20607008250 TR-PDB/LH 206019009.5250 空白060350018.5250 4、22 TR-PD/LH-I2090121412.55000 TR-PDB/LH20901428195000 空白060175014.25000 ・257・ 表 3 二段破乳剂定型实验数据 序号 原油破乳剂不同时间脱水量（ml） 界面 状况 水相 状况 最终脱水率 名称加药浓度（ppm）5min15min30min3h 1新破 660ppm痕迹121819.5齐清85.9 2ZPR-160ppm痕迹61219齐清83.7 3ZPR-860ppm痕迹61118齐清79.3 4ZPR-760ppm痕迹4917齐清74.9 5新破 560ppm痕迹51416齐清70.5 6460ppm痕迹2.5615齐清66.1 71060ppm痕迹2.5515齐清66.1 8新破 360ppm痕迹121215齐清66.1 9新破 1060ppm痕迹71115齐清66.1 10660ppm痕迹2.5714齐清61.7 11960ppm痕迹3614齐清61.7 12新破 1860ppm痕迹111014齐清61.7 1391660ppm痕迹122013齐清57.3 14160ppm痕迹2613齐清57.3 15360ppm痕迹23.513齐清57.3 16760ppm痕迹2.54.513齐清57.3 17ZPR-1460ppm痕迹2312齐清52.9 18560ppm痕迹3512齐清52.9 1991360ppm痕迹2.53.510齐清44.1 201160ppm痕迹1.5310齐清44.1 21860ppm痕迹449齐清39.6 22空白0ppm0痕迹0.58齐清35.2 23260ppm痕迹347齐清30.8 表 4 两段破乳剂配伍试验数据 序号 原油破乳剂不同时间脱水量（ml） 界面 状况 水相 状况 最终脱水率 名称及批号浓度 （ppm）5min30min60min120min 1新破 6PD70201467.5齐清83 2ZPR-1PD70200.5157齐清81.6 3ZPR-8PD70200.535.57齐清81.6 4ZPR-8PDB70200125齐清78.4 5新破 6PDB7020痕迹134.5齐清70.5 6ZPR-1PDB70200114齐清62.7 7空白00244 38.8 室内试验结论 在油样、 加药浓度、 脱水温度、 沉降时间都相同的情况下， 辽河产的一段破乳剂 RT － PD/LH-I（预脱水剂） 和二段新破乳剂 6 ＃脱颖而出，且两种破乳剂配伍性最好。 不同温度、不同加药浓度重复试验表明，使用初选的任何一种二段破乳剂脱水，加药浓度不能低于 70ppm，脱水温度不能低于 65℃。 ・258・ 2、两段脱水工艺现场中试 预脱水剂加药点在各队来液计量汇管处连续投加，浓度 20mg/l，脱水温度 40℃。新破乳剂辽新破 6 执行原破乳剂加药工艺，加药浓度 70mg/l，脱水温度 65℃。 （1）中试效果 通过两个月的现场中试，预脱水剂和破乳剂配合使用，节能效果和提高污水水质效果都非常好。 表 5 两段脱水工艺中试效果对比表 对比项目应用前应用后效果评价 游离水沉降罐出口含水32.5026.50降低脱水炉负荷，日节约自用 油 1.3 吨热化学沉降脱水温度73℃70℃ 游离水沉降罐放水含油490mg/l102mg/l降低滤后水含油，每天从污水 回收油 2.87 吨污水滤后水含油285 mg/l46 mg/l 一级热化学沉降罐出口含水5.402.65 结论 节能及提高污水水质效 果显著 破乳剂加药浓度80mg/l70mg/l 预脱水剂加药浓度0mg/l20mg/l 3、初步认识 两段脱水工艺虽然起到了节能降耗和提高水质的作用，但并不能扼制外输含水波动，在油井措施液、落地 油、污油等集中进系统情况下，外输含水仍会长时间波动。 必须研究对脱水影响较大的特殊原油单独处理工艺。 （二）特殊原油单独处理系统的研究和试验 1、对外输含水波动原因的再认识 1 特殊原油集中进系统是造成外输含水波动的直接原因 通过对 2007 年几次外输含水波动原因分析发现，落地油、措施井产液等集中进系统，是造成外输含水波 动的直接原因。 表 6 特殊原油脱水试验数据 试验油样 80ml油样含水％脱水温度 加药浓度 ppm 30min60min90min24h试验日期 合资合作单位华新来液29恒温 65℃1000.21154.12 回收的落地油15恒温 65℃35000004.12 压裂井排液两天后产液20恒温 65℃10000146.11 取 200ml 落地油加 80ml 自来水，震荡后，80ml 水被全部乳化。将该样置于恒温水中，沉降 15 小时只出 30ml，还有 50ml 沉降不出来。用该样加破乳剂脱水，120 分钟出水 15ml。 （2）热化学沉降罐内油水中间层不断积累是造成外输含水波动的内在原因 根据多次脱水试验分析，热化学沉降罐内油水中间层物质来源及成分为 措施井的采出液（油井酸化产物， 压裂破胶后反排液等） ； 回收的落地油携带的机械杂质、砂土等 ； 水井放溢流泄压进系统携带的悬浮物 ； 高含 水采出液携带的岩石胶结物（油层越浅越多）和注入水悬浮物 ； 末端热化学沉降罐回收老化油、污水回收油循 环积累的中间层物质。 表 7 含热化学沉降罐回抽液的采油队来油脱水试验数据 试验油样 80ml油样含水％脱水温度加药浓度 ppm30min60min90min24h试验日期 含沉降罐回抽液的 采油队来液 35恒温 65℃100000104.3 中间层物质在热化学沉降罐内积累，达到一定厚度不外排，不但占据沉降空间，影响脱水效果，还会溢流 到下一级沉降罐，持续积累，既便是没有诱发因素集中进系统，外输含水依然会波动。 ・259・ 2、特殊原油单独处理工艺研究与应用 技术路线 通过改造建立一套脱水子系统，采用加特殊破乳剂及提高脱水温度的办法单独处理包括热化学 沉降罐内中间层的特殊原油。 技术关键 处理特殊原油破乳剂的复配。 （1）脱水子系统建立 充分利用已建工艺、设备，通过流程改造，形成脱水子系统，并新建一套独立的加药装置，流程如下 图 2 特殊原油单独处理流程示意图 （2）特殊原油破乳剂复配 模拟试验油样 落地油、污水系统回收油、热化学沉降罐回抽老化油等按生产实际模拟混合。 筛选复配方法 用瓶试法先选择出对混合液有一定脱水效果的复和型破乳剂，然后根据破乳剂可能起作用 的成份，对破乳剂成份进行比例调整，选择出一种适合的破乳剂配方，再根据混合液中所含中间层成份，试验 投加其他助脱药剂。通过反复试验筛选出大庆产 169 ＃破乳剂，添加草酸、杀菌剂助脱，脱水效果更好。其中 草酸的作用是消除部分菌腐蚀产生的无机盐类影响（硫化亚铁等） ，杀菌剂的作用是消除混合液内因温度适宜 大量繁殖细菌的影响。 表 8 特殊原油破乳剂复配试验数据 编号破乳剂用量10min60min90min120min21h备注 1杀菌剂 100 草酸 200169 ＃ 200432465050 2杀菌剂 200 草酸 100169 ＃ 2004581555测过渡带含水 10％ 3杀菌剂 50 草酸 100169 ＃ 100344445 4现场破乳剂34444测过渡带含水 50％ 516920057152240 油样 落地油 15％＋污水收油 25％＋热化学沉降罐回抽 60％。 （3）现场试验效果 破乳剂加药在特殊原油处理罐出口进联合泵房汇管处， 浓度 150mg/l。草酸与杀菌剂混合剂（粘泥抑制剂） 加药在脱水泵进口处，加药浓度 200mg/l。加药后特殊原油进脱水炉循环加热到 75℃左右，沉降时间 5-7 天。 处理后各项指标 顶部油含水 5％以下，中间层高度浓缩 含油非常少 ，污水含油 20mg/l 以下。 1、1＃2＃5000沉降罐回抽的老 化油（主要成分油水中间层） 2＃1000沉降罐备用脱水泵 备用脱水炉 6米出口 加破乳剂 加除硫剂 6米出口 掺输泵 泵 污水泵 泵 污水缓冲罐 排污0 . 1 米 污泥干化池污水缓冲罐排污管线 低水0 . 1 米 2、污水系统回收的污油 3、卸油点回收的落地油 4、卸油点回收的措施反排液 沉降水 外输泵泵进口 ・260・ 图 3 特殊原油破乳剂复配试验效果图 图 4 与现场试验同时进行的室内试验效果图 注 含水 64％的特殊原油脱水后效果 ・261・ （4）经济评价 实现特殊原油单独处理，主系统脱水温度可以由目前的 71℃降到 65℃，每天可以节约燃料油 1.65t，破乳 剂加药浓度使用预脱水剂的情况下由目前的 122mg/l 降到 61mg/l，每天可以节约破乳剂 150kg。 增加药剂费用 特殊原油循环加热平均日消耗燃料 0.75t，破乳剂平均日用量 45kg（1.28 万元 / 吨） ，粘 泥抑制剂日平均用量 90kg（0.8 万元 / 吨） 。 三、结论及下步研究方向 （一） 、有效降低了脱水处理成本 预脱水工艺与特殊原油单独处理工艺配合，扣除正常系统日节省的破乳剂费用 1920 元，日增加药剂费用 936 元。 降低主脱水系统脱水炉负荷，扣除特殊原油单独处理增加的燃料消耗 0.75 吨，日节约自用燃料 1.42 吨， 日创效益 6390 元。 扣除日增加药剂费用 936 元，直接经济效益为 5454 元 / 天，年可创效 199 万元。 （二） 、解决了困扰新木多年的脱水问题，并有效提高了污水水质 特殊原油单独处理，解决了油品性质变化较大、热化学沉降罐油水中间层积累速度快影响脱水的问题。 两段脱水工艺解决了游离水沉降罐放水水质差，造成的污水水质严重超标的问题。 两项研究结果在高含水开发阶段的吉林油田具有很大的推广价值。 （三） 、下步研究方向 1、研究外排中间层的处理工艺及合理利用，减少或杜绝对环境造成污染。 2、中间层的击穿电压很低，电脱水器内油水中间层的积累是造成脱水器倒电场的主要原因。下步试验性 的恢复电脱水器，如能实现，预计年可节省脱水费用 50 万元以上。