渤海某油田斜板除油器乳化液治理_刘洋.pdf

化学工程与装备 2023 年 第 2 期 144 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 2 月 渤海某油田斜板除油器乳化液治理 渤海某油田斜板除油器乳化液治理 刘 洋1，刘少鹏2（1中海油能源发展股份有限公司审计中心，北京 100020；2中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）摘 要：摘 要：本文针对海上某油田斜板除油器油室中的乳状液成因进行分析，发现斜板除油器乳化液的产生与生产流程中的硫化亚铁有密切关系。乳化液主要是由硫化亚铁在斜板除油器中将黏土矿物、污油等物质吸附聚集，产生弹性乳化液，导致收油管线发生堵塞。为了解决乳化液问题，开展了硫化亚铁分散剂现场试验，结果表明，分散剂能够显著减少乳化液的产生，有效解决斜板除油器中乳化液堵塞收油管线的问题，当分散剂加注浓度为 3000ppm 时，可将污油罐中的乳化液脱水率从试验前的 12%提高到 75%，保证油田污水处理效果达标。关键词：关键词：乳化液；硫化亚铁；斜板除油器 前 言 前 言 渤海某油田位于渤海东部海域，该油田原油具有密度大、粘度高、胶质沥青质含量高的特点，随着油田开发进入高含水后期，油井产液中发现了伴生硫化氢和硫酸盐还原菌，生产流程处理设备和管线腐蚀问题逐渐凸显。同时在该油田污水处理系统的斜板除油器中发现大量乳化液，导致斜板除油器油室液位计和收油管线堵塞，由于污油无法及时回收，导致水质波动频繁，严重影响生产系统的正常运行；斜板除油器中的乳化液进入污油罐后，进一步导致污油罐中原油脱水困难和外输原油含水超标，给油田现场生产造成较大的影响。为解决斜板除油器乳化液问题和污油罐中原油脱水困难的问题，需要对斜板除油器乳化液成因进行分析，并提出行之有效的解决方案。1 乳状液成因分析 1 乳状液成因分析 笔者首先对渤海某油田斜板除油器中的乳化液进行取样分析，如图 1 所示，斜板除油器中的乳化液呈现黑色胶泥状，该乳化液的流动性差，极易堵塞管线，这是造成斜板除油器管线堵塞的主要原因。图 1 斜板除油器乳化液照片 图 1 斜板除油器乳化液照片 1.1 乳化液离心分析 为了观察乳化液中物质组成，对乳化液样品进行萃取和离心。取 50mL 乳化液加入到 100mL 离心管中，随后在离心管中加入 50mL 石油醚，上下震荡 200 下后，在 1500r/min转速下离心 10min。如图 2 所示，经过萃取离心后的乳化液中乳化层含量为 60%，并呈现灰褐色。将上层的萃取剂石油醚取出后，发现离心管底部的乳化液呈果冻状固体，具有良好的弹性，无法流动，其外观与以硫化亚铁为乳化核心的乳化液较为类似。图 2 斜板除油器乳化液离心后下层固体物质照片 图 2 斜板除油器乳化液离心后下层固体物质照片 1.2 乳化液酸处理分析 笔者尝试在乳状液中加入破乳剂进行处理，但破乳剂对乳状液无法处理该乳状液，石油醚和水均无法溶解该乳化液。说明该乳化液与常规油井产出的油包水或水包油类乳化液性质不同。为了验证斜板除油器中的乳化液是否由硫化亚铁所形成的，笔者将离心后的灰黑色乳化物放置在稀盐酸中搅拌，并发现乳状液完全溶解，并释放出具有臭鸡蛋气味的硫化氢气体。结合该物质外观及实验现象可初步断定乳状液含有硫化亚铁。由此，推测斜板除油器中堵塞管线的乳状液可能是以硫化亚铁为乳化核心所形成的乳状液。DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.02.077 刘 洋：渤海某油田斜板除油器乳化液治理 145 2 硫化亚铁成因分析 2 硫化亚铁成因分析 如图 3 所示，渤海某油田注水缓冲罐出口污水接触空气后迅速变黑，并且能闻到臭鸡蛋气味的气味，该水样在放置24 小时后有黑色固体沉淀产生的现象。根据黑色固体沉淀物的性状初步判断其黑色固体沉淀为硫化亚铁。为了验证黑色固体沉淀性质，取注水缓冲罐出口污水样品过滤，将黑色固体沉淀分离，再用盐酸对黑色固体物质进行溶解，发现其黑色沉淀物质完全消失，并释放出硫化氢气体。通过对回注污水中的黑色沉淀进行 XRD 分析，发现黑色固体主要为硫化亚铁，说明在生产水系统中存在的黑色固体物质为硫化亚铁。图 3 回注污水样品照片（左为刚取样时照片，右为放置 24 小时后照片）图 3 回注污水样品照片（左为刚取样时照片，右为放置 24 小时后照片）表 1 回注污水中的黑色沉淀 XRD 分析结果（质量比，%）表 1 回注污水中的黑色沉淀 XRD 分析结果（质量比，%）C Si S Cl Ca Fe Sr Ba 8 1 24 1.2 7.8 28.8 0.17 1.27 由于渤海某油田污水生产流程中出现了大量的硫化亚铁，为了研究硫化亚铁的来源，笔者对油田生产污水中的S2-、Fe2+含量进行了系统性检测。如表 2 所示，原油系统生产管汇中 S2-含量为 0.5mg/L、Fe2+含量为 0.3mg/L，而注水缓冲罐出口污水的 S2-含量上升至 4.0mg/L、Fe2+含量上升至6.0mg/L。说明流程中的存在硫酸盐还原菌（简称 SRB）滋生的情况，导致 S2-含量升高，同时生产流程中 Fe2+含量大幅升高，说明生产流程腐蚀较为严重。由于污水系统中的 S2-和 Fe2+含量大幅升高，导致污水系统中的硫化亚铁不断增多。在硫化亚铁的作用下，斜板除油器中的颗粒物和悬浮物不断聚集，形成具有弹性的乳化液，进而堵塞斜板收油管线。表 2 渤海某油田生产流程检测数据 表 2 渤海某油田生产流程检测数据 生产流程节点 SRB，个/mL S2-含量，mg/L Fe2+含量，mg/L 原油生产管汇 110 0.5 0.3 斜板除油器入口 110 0.5 0.4 斜板除油器出口 25 2.0 2.0 加气浮选器出口 25 2.5 2.5 核桃壳滤器出口 1100 4.0 6.0 注水缓冲罐出口 1100 4.0 6.0 3 乳化液的治理 3 乳化液的治理 为解决渤海某油田乳化液含量高、污油罐中原油乳化液脱水困难的问题，笔者根据乳化液形成原理，开发了用于处理硫化亚铁的分散剂，对现场生产系统中含有硫化亚铁的乳化液进行处理效果验证实验，并开展了分散剂现场加注试验。3.1 实验方法 仪器和试剂：MS3045/01 电子天平，日本岛津公司；离心机，罗宾逊 721 型，美国罗宾逊公司；TW12 恒温水浴锅，德国优莱博（JULABO）公司；硫化亚铁分散剂，工业品，中石化胜利化工有限公司。试验方法：取 100mL 斜板除油器乳化液样品倒入离心管中，分别加入一定浓度的分散剂，然后震荡 200 下，放入离心机中以 1500r/min 转速离心 10min，观察不同时间内斜板除油器乳化液的处理效果。取 100mL 回注污水样品倒入离心管中，分别加入一定浓度的分散剂，然后震荡 200 下，观察回注污水中硫化亚铁变化。3.2 分散剂实验效果分析 首先，考察了分散剂对回注污水中的硫化亚铁处理效果，结果表明，分散剂加注 100ppm 后，回注污水中的黑色硫化亚铁固体沉淀完全消失，样品清澈透明，并在放置 24h后未再变为黑色沉淀，说明硫化亚铁已被分散剂处理干净。图 4 分散剂对回注污水处理效果（左为加药前，右为加药后）图 4 分散剂对回注污水处理效果（左为加药前，右为加药后）146 刘 洋：渤海某油田斜板除油器乳化液治理 在乳化液中加入不同浓度的分散剂，震荡 200 下后放置在 60的水浴中观察，分别记录不同时间内脱水率。如表 3所示，在斜板除油器乳化液中加入分散剂后，乳化液底部出现大量明水，并随着静置时间的延长，水量持续增多。说明硫化亚铁分散剂能够有效解决硫化亚铁成因的乳化液问题，对乳化液有明显的破乳作用。室内评价结果表明，针对斜板除油器乳化液，分散剂注浓度在 1000ppm 以上时具有明显的脱水作用，当分散剂加注浓度达到 3000ppm 时，破乳速度与脱水率最佳，持续增加分散剂加注量，脱水效果提升不再明显。因此，在处理污油罐中的乳化液时，建议分散剂加注浓度控制在 3000ppm。表 3 不同浓度分散剂对乳化液的脱水率 表 3 不同浓度分散剂对乳化液的脱水率 浓度，ppm 15min 30min 1h 2h 24h 空白 0 0 0 0 0 500 0 0 0 8%14%1000 0 5%15%25%35%2000 0 7%18%28%40%3000 0 10%22%37%50%4000 0 8%21%35%45%5000 0 8%20%36%46%3.3 现场治理效果 针对渤海某油田污水处理系统生产流程特点，将分散剂通过柱塞泵加注到污油收油管线中，将分散剂注入污油罐中，同时启动污油泵将加注到污油罐中的分散剂均匀地分散到污油中。当分散剂达到设计注入量后，暂停加药，并持续开启循环泵 20min，然后静置观察污油罐中油水界面高度，以此判断分散剂的作用效果。经过 24h 现场加注试验，污油罐中的乳化液脱水率从试验前的 12%提高到 75%，大大减少污油罐中无法处理的污油量，减少了乳化液对原油系统的负面影响，确保外输原油含水达标。4 结 论 4 结 论（1）通过分析斜板除油器乳化液的成因，发现该乳化液是以硫化亚铁为乳化核心所形成的乳化液，由于乳化液的流动性差，因而导致斜板除油器收油管线堵塞。（2）当斜板除油器中的乳化液进入污油罐后，与污油作用形成了稳定性强的原油乳化液，进而导致污油罐中的原油脱水困难。（3）为解决现场污油罐中原油乳化液脱水困难的问题，开展了硫化亚铁分散剂现场加注试验，结果表明，硫化亚铁分散剂能够有效解决斜板除油器中的乳化液问题和污油罐中的污油脱水问题。参考文献 参考文献 1 李明远.原油乳状液稳定性研究 北海原油界面活性组分特性J.油田化学,1997,14(3):237-242+256.2 潘聪.一种消除硫化亚铁微粒乳化稳定的反相破乳剂破乳效果评价J.化学工程与装备,2020(06):18-19.3 曾晟,袁国清,李世洪,等.科威特油田先导污水处理装置应用效果评价J.化学工程与装备,2020(01):266-268.