塔河油田稠油采出液脱水处理技术研究与应用 58页

图书分类号学校代码务由一起“‘“等姻产六士■穿二±也」」您“论文题目塔河油田稠油采出液脱处理技术研究与应用研究生姓名王波导师姓名黄坤（教授）工程领域名称由工胃研究方向二〇一四年十月\n西南石油大学研宄生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西南石油大学。学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西南石油大学。本学位论文属于、保密（），在年解密后使用本授权书。、不保密（请在以上相应括号内大“，，学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月曰西南石油大学研究生学位论文独创性声明本人声明：所呈交的研究生学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其他教学机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明，表示谢意。学位论文作者签名：年月日\nSouthwestPetroleumUniversityGraduationThesisStudyandApplicationofComprehensiveTreatmentTechnologyforHeavyOilProducedFluidinTaheOilfieldGrade:2011Name:WangBoSpeciality:Oil&GasEngineeringInstructor:HuangKunPetroleumEngineeringInstitute2014-10\n摘要塔河油田是国内十大油田之一，现建有四座联合站。其中，塔河油田二号联合站为稠油处理联合站，是集原油破乳、油气分离、沉降脱水、污水处理、回灌等多项功能于一体的大型联合站。随着油田的滚动开发，大型措施井的不断增多，使得采出液脱水处理难度加大，塔河油田二号联合站在生产过程中存在破乳剂用量大、沉降时间长、脱水效果不佳等一系列问题。因此，有必要对稠油采出液脱水处理技术进行研宄，以解决稠油采出液脱水这一难题，保证外输油品质量和原油后续加工处理过程的正常进行。通过大量文献资料调研，对原油乳状液产生和破乳机理、原油破乳脱水方法及发展现状形成了全面、系统的认识。对塔河油田二号联合站稠油采出液进行了取样分析，了解其基本性质、组成。在此基础上，结合塔河油田二号联合站生产实际情况，分析了站内稠油脱水困难的原因。针对于稠油脱水困难存在是问题，对塔二联稠油采出液进行分类脱水实验研宄，通过对正常稠油采出液脱水实验筛选出适合塔河油田稠油脱水的高效破乳剂，并确定了破乳剂使用的最佳温度和加药浓度；酸化稠油脱水实验寻找到更优的脱水处理工艺；老化稠油脱水实验确定了老化稠油掺入高含水正常稠油中并进行延时处理具有可行性。根据室内分类脱水实验研宄结果，对塔二联稠油脱水处理系统存在的问题，提出了适合塔河油田稠油处理的优化改进工艺，将不同区块的正常稠油高低含水来液进行分流处理、酸化稠油进行声化联合作用处理以及老化稠油循环提温延时处理等技术处理手段，消除了高低含水稠油相互作用、酸化稠油、老化稠油对处理系统的影响，其现场应用情况良好，有效的解决了塔二联稠油脱水处理的难题。关键词：稠油；脱水；破乳；优化\nAbstractTaheoilfield,oneofthetoptendomesticoilfields,hasfourmulti-purposestationsatpresent.Amongthem，，狂，，，，，，\n目录第丨章绪论研宄背景及意义本文研究的主要内容研究技术路线第章国内外原油脱水处理相关技术稠油概述稠油资源及分布情况稠油的一般特性稠油的分类原油含水的危害原油乳状液及破乳原油乳状液的产生及其稳定性破乳剂的破乳机理原油破乳剂发展概况国内主要原油破乳脱水技术原油釆出液破乳脱水新技术第章塔二联稠油采出液脱水处理问题分析塔二联稠油采出液物化特性稠油采出液基本性质稠油簇组分分析原油點温关系塔二联稠油脱水处理生产工艺原油脱水存在问题塔二联稠油脱水情况塔二联原油脱水困难的原因分析第章塔河油田稠油采出液室内脱水实验稠油采出液脱水破乳剂筛选概况稠油采出液破乳脱水实验研究\n4.2.1正常稠油的破乳剂筛选对比实验正常稠油的不同加药浓度对比实验进站综合油样的不同加药浓度对比实验老化稠油掺入高含水稠油中不同加药浓度对比实验酸化稠油的破乳对比实验酸化稠油的破乳脱水温度对比实验酸化稠油的超声波强化破乳脱水实验第章塔二联稠油采出液脱水工艺优化研究与应用正常稠油高、低含水分流处理工艺工艺原理工艺优化及应用酸化稠油声化联合处理工艺工艺原理工艺优化及应用老化稠油循环升温延时处理工艺工艺原理工艺优化及应用小结第章结论与建议结论建议\n西南石油大学工程硕士研究生学位论文第章绪论研究背景及意义随着工业和社会经济发展，世界原油消耗量与日俱增，我国石油需求强劲增长。根据《年国内外油气行业发展报告》的统计数据，年我国原油净进口量首次突破，对外依存度超过，成为了仅次于美国的世界第二大石油消费国。由于技术水平和经济条件限制，在石油工业发展的初期，主要利用的是易于开发的常规原油，目前轻质油可釆储量仅剩￥。为了避免常规原油资源短缺对我国造成冲击，必须寻求其它替代能源。文献报道】，世界稠油（包括浙青）资源丰富，已探明的地质储量高达，超过常规原油储量的倍。我国稠油资源探明和控制储量已达是继美国、加拿大和委内瑞拉之后的世界第四大稠油生产国。如此巨大的资源量决定了稠油在今后国家发展中必将占据重要的战略地位。目前，我国己在个盆地发现了余个稠油油田，主要分布在辽河、新疆克拉玛依、胜利、河南、华北以及大庆等油区。国内十大油田之一的塔河油田就是一个以生产稠油为主的油田。塔河油田位于天山南麓，塔克拉玛干沙漠北部边缘，属干旱沙漠地区。该区域为塔里木河冲积平原，地势较为平坦，局部丘地和波状沙丘，海拔高度左右，距轮台县城西南约。该油田自年投入开发以来，已先后开发了个区块。区、区、区、区、区、区等基本为中质原油；区、区、区、区、区、区、区、于奇区等以重质稠油为主，其中区为特超稠油。在有些稠油区块，如区、区也分布有轻质或中质原油。在己开发的块内，部分区块油井不含，部分区块油井含，如区、区、区、区、区、区、区等；其中少数油井出含量很高，如区、区，天然气中的浓度达以上。目前塔河油田原油产量已接近己建成计转站余座、联合站座，在建联合站座。塔一联设计处理量为，主要处理塔河油田少量轻质油和中质原油，并将其混配为掺稀用油；塔二联设计处理量为，主要处理塔河油田的稠油采出液；塔三联设计处理量为，主要处理塔河油田中质原油，并将其混配为掺稀用油；在建的塔四联设计处理量，投产后主要负责处理塔河区北、区部分产液，分担塔二联稠油处理系统的处理负荷。塔一联隶属于釆油一厂，塔三联隶属于采油三厂，塔二联以及建设中的塔四联隶属于采油二厂。目前塔一联、塔三联负责处理并生产掺稀用油，通过管输和车倒输送至釆油二厂掺稀油管网掺入井筒，再与稠油混合后，单井混合釆出液集输至塔二联进行集中处理。塔二联肩负着处理整个塔河油田全部稠油采出液的任务。塔二联是集原油破乳、油气分离、沉降脱水、污水处理、回灌等多项功能于一体的大型联合站。在原油脱水处理工艺上主要采用重力沉降、热化\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研究与应用学破乳和电脱水器进行原油脱水。然而，塔河油田稠油富含胶质、浙青质，點度高、密度大，属于重质稠油，其原油乳状液稳定性能强，油水分离比较困难，脱水效果不佳。且随着大型措施井尤其是酸压井的不断增多，酸化油和落地油回收量增大，进一步增大了脱水难度。塔河油田二号联合站在生产过程中经常出现净化原油含水率超标的异常现象，造成净化原油储罐憋罐，给原油处理带来极大的影响。为解决该问题，采油厂曾先后组织多家破乳剂厂家蹄选、匹配破乳剂进行原油稳定脱水处理攻关。通过破乳剂筛选试验表明，稠油脱水效果波动较大，净化原油含水率超标现象时有发生，没有得到根本有效的解决。因此有必要对塔河油田稠油采出液综合处理技术进行研宄，以解决目前塔河油田稠油处理系统存在的一系列问题，并为其它油田稠油脱水处理提供参考，具有十分重要的现实意义。本文研究的主要内容目前，塔河油田的稠油开采主要采用“裯油掺稀降粘”开采方式，即是将塔一联和塔三联处理后的稀油注入稠油生产单井，在油井底部与地层稠油相似相容，再生产出稠油采出液，塔河油田的稠油采出液脱水处理，主要在塔二联进行。论文以塔二联的进站稠油采出液为研究对象，对塔河油田稠油采出液进行取样实验分析，并结合稠油处理站实际情况，对獨油釆出液破乳脱水技术进行研究，挑选出性能最优的破乳剂并确定其破乳条件，论证正常稠油、酸化稠油、老化稠油脱水处理的可行性，结合实际生产运行情况，研究、优化处理工艺，降低处理站的操作费用，提高系统处理能力。主要研究内容包括以下几个方面：资料收集查阅国内外相关文献，了解原油乳状液形成及破乳机理、稠油破乳技术现状和破乳剂发展现状；对塔河油田稠油处理联合站生产现状进行调研，分析稠油脱水处理系统存在的问题及其产生问题的原因。塔河油田稠油物性分析对塔河油田各种类型的稠油采出液进行取样分析，了解塔河油田各类稠油釆出液的基本性质、组成和影响稠油脱水的主要因素。稠油破乳脱水室内实验对正常稠油、酸化稠油、老化调油采出液进行分类脱水实验研究，通过室内实验研究脱水处理效果，蹄选出合适的破乳剂，并确定破乳剂使用的最佳温度和加药浓度等。塔二联稠油脱水处理工艺改进及应用根据室内实验结果，针对塔二联稠油脱水处理系统存在的问题，提出适合塔河油田稠油处理的优化改进工艺，结合实际生产情况，应用到现场生产，并对其在脱水处理现场应用情况进行考察分析，解决塔河油田稠油采出液脱水处理的难题。\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文研究技术路线根据上述研究内容，本论文拟采用的研究技术路线如图所示。资料收集国内外文献调研塔二联生产情况调研‘丨塔河油田稠油物性分析稠油破乳脱水室内实验问题分析脱水工艺改进方案及应用结论及建议图研宄技术路线\n塔河油田稠油釆出液综合处理技术研宄与应用第章国内外原油脱水处理相关技术稠油概述稠油是一种比较黏稠的石油，通常是指點度高，密度相对较大，胶质、浙青质含量都相对较尚的重质原油。国际上常称桐油为重质原油（我国习惯称之为桐油，相对點度极髙（超过的重油称为浙青（或浙青砂油（。由于地下稠油黏度很高，开采过程中流动阻力较大，采用常规技术难以经济有效地开发。为此，国内外相关领域的科研工作者开展了大量研究，结合多年实践经验，研发出多种稠油开采新技术，其中以热采技术应用最为广泛，大大提高了獨油产量。然而，在增加稠油采收率、减少稠油油田开发费用、提高稠油集输效率以及降低稠油处理难度等方面仍需要进一步深入研宄，这是广大科技工作者极为重视且必须解决的研宄课题。稠油资源及分布情况稠油在世界油气资源中所占比例较大。据统计，世界稠油、超稱油和天然浙青的储量约为，占目前世界剩余油气资源总量的。从全球范围看，稠油主要沿环太平洋带和阿尔卑斯带展布，主要集中在加拿大、美国、委内瑞拉、前苏联、中国和印度尼西亚等国，其中加拿大阿尔伯塔盆地稠油资源居于首位，中国探明和控制储量达到，是继美国、加拿大、委内瑞拉之后世界第四大稠油生产国。我国稠油资源分布广泛，己在松辽盆地、二连盆地、勸海湾盆地、南阳盆地、苏北盆地、江汉盆地、四川盆地、珠江口盆地、准葛尔盆地、塔里木盆地、吐哈盆地等个盆地发现余个稠油油田。我国稠油资源分布情况如表所示。表我国调油资源分布统计表油田名称储量，所占比例稠油总储量塔河油田辽河油田胜利油田丨中原油田克拉玛依油田吐哈油田其他油田\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文稠油的一般特性稠油与普通原油有一定的差别，其一般特性如下稠油中浙青质、胶质含量较高，其黏度和密度较大，这是稠油区别于普通轻质原油的主要特征。稠油具有显著的黏温特性，随温度增加，其點度急剧下降。稠油中稀有金属，特别是镍（和铒的含量较高。稠油中含有较多的氧、氮、硫等杂原子。通常情况下，稠油的石錯含量较低，只有极少数油田是浙青质、胶质和石蜡含量均较高的“双高”原油，即高黏度高凝固点原油。表所示为我国几个主要稠油油田的稠油性质。表我国几个油田铜油的主要特性油田特性塔河油田胜利油田辽河油田克拉玛依油田比重—°點度凝点，。胶质浙青质蜡，％硫，％金属，——一稠油的分类为了便于对稠油资源进行评价和表征，利用现今适当的油田采油技术进行开采，各国制定了不同的标准，如联合国研宄幵发署提出了按黏度或點度密度分类的方法（见表进行分类，我国根据国内的具体油藏情况，制定了相应的稠油分类标准（见表表联合国研宄开发署重质油分类标准第一指标第二指标分类地下脱气原油點度，密度（°重度（丨重质原油丨浙青\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研宄与应用表我国稠油分类标准稠油分类主要指标辅助指标名称类别點度（密度（°或〗普通稠油“―亚类特稠油超稠油注：有者指油层条件下點度。无者指油层温度下脱气油點度。原油含水的危害油田开采出来的原油中通常含有大量的水，且水中往往溶解或携带有一定的盐类和其它机械杂质，这不但会影响到原油产品的质量，还会增加原油后续处理和加工的难度与操作成本。具体来说，原油含水的危害主要表现在以下几个方面采出液规模增大。原油含水会使得采出液总量增大，从而降低了管道和设备有效利用率，增加了地面集输系统的运行负荷和处理难度，特别是在油田高含水期，这一问题尤为突出。增加燃料消耗。在原油集输处理的过程中，往往需要对其进行加热。然而，采出液中水的存在会大大增加燃料的消耗，这是由于水的比热差不多是原油的两倍，特别是对于含水较多的原油，采出液规模的增加会导致燃料消耗的成倍增长。此外，在原油加热过程中，水分由于升温而蒸发，其中溶解的无机盐和携带的机械杂质会附着沉积在加热设备内壁，从而影响其换热效果，使得消耗的燃料增多。增加动力消耗。一方面，采出液含水导致采出液规模增大，集输过程的动力损耗自然也会随之增加。另一方面，与无水原油相比，采出液中油、水两相形成的型乳状液黏度显著增加，这就使得集输过程的阻力增大，从而增加了动力消耗。引起设备、管道的结坂与腐烛。原油采出液中所含水的矿化度通常较高，严重影响设备、管道的正常运行。如采出液中的氯化盐类发生水解会生成具有强烈腐烛作用的氯化氢（引起金属管道和设备腐烛穿孔；碳酸盐类容易在管道、设备的内壁沉积结柜，使其流通面积减少，严重时甚至完全阻塞管道；另外，对于矿化度较高的含水原油，若采用管式加热炉或火筒炉加热，不但会因结塘降低换热效果，还可能使得炉管或火筒因过热而发生变形、鼓泡，甚至破裂，从而引发火灾等事故。影响原油后续加工的正常进行。在原油常压蒸馆过程中，由于油、水分子量不同导致的油、水气体体积差异，会对产品数量和质量造成影响，且极易引起冲塔事故。\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文若含水不均勾，则可能因设备内压的突然升高而发生超压爆炸事故。此外，石油加工多在高温下进行，溶解在水中的无机盐引起的腐烛、结塘会更加严重。原油中水的存在不仅会显著改变原油的物理化学性质，增加原油加工处理的难度，而且水中溶解的盐类和携带的机械杂质也会对原油的生产、储存、运输以及加工精炼等过程造成不利影响，因此必须将原油中的水分分离出来。原油孰状液及破乳原油乳状液的产生及其稳定性世界开采出来的原油有近以原油乳状液的形式存在。乳状液是两种互不相溶的液体均勾混合后形成的一种多相分散体系，其中一种液体以微小液滴（直径一般在以上）的形式分散在另一种液体中，前者称为内相，又称不连续相或分散相；后者称为外相，又称连续相或分散介质。对于原油乳状液，其中一相是水或水溶液，称为水相；另一相是与水不相溶的有机相，称为油相。根据热力学理论，油和水不能自发形成乳状液，除了油和水两个互不相溶的液相外，还必须具备一定的外在条件，即乳化剂和充分的混合或搅拌。这一作用一方面来源于原油开采和油气集输过程中，在天然气参与的情况下的紊流混合、激烈搅拌；另一方面来源于采出液在流经油嘴、管道、阀门、机泵时的搅拌作用。乳状液的类型通常有水包油型（、油包水型（、套圈型三种。其中，套圈型乳状液较为少见，它是由油、水两相一层一层交替分散形成的，主要有油包水再包油（和水包油再包水（两种结构形式【。除高含水期外，采出液中绝大多数为型乳状液。原油乳状液是十分复杂的分散体系，从热动力学角度看，属于是热力学不稳定体系，分散的液滴可能发生聚并导致分层、絮凝、凝结、破乳等现象】。相应地，通常我们将乳状液本身具有的阻止体系中被分散液滴聚并的能力称为乳状液的稳定性。多数乳状液在一定时间内是比较稳定的，不仅油水界面张力较大，而且形成的膜强度加大，具有动力学稳定性。根据动力学稳定性程度，原油乳状液可分为游离型乳状液、中度稳定型乳状液和稳定乳状液三类。原油乳状液的稳定性受多种因素影响，大体可分为内部因素和外部因素两大类。内部因素主要包括原油组分、界面张力、界面膜、液滴大小及其分布、水的矿化度、值等；外部因素主要有剪切作用、温度、时间等。原油组分原油中的如沥青质、胶质、石醋和固体颗粒等，都是天然的稳定剂、乳化剂其中，沥青质是形成原油乳状液的主要因素，其极性和表面活性较强能够吸附在油水界面上，聚集形成牢固的界面膜。胶质本身形成的界面膜强度较小，但它能溶解沥青质，阻碍其缔合、聚结，改变其胶束状态，从而起到稳定原油乳状液的作用，。腊与浙青质能够通过协同作用使乳状液稳定，同时，滞留在水滴之间的錯晶可阻止水滴合并，\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研究与应用提高原油乳状液的稳定性。原油中的微小固体颗粒能够在界面形成刚性结构，阻碍乳状液液滴的聚并，使乳状液稳定，由于固体粒子的粒子大小、粒子间的相互作用和粒子的润湿性并不完全相同，因此其稳定乳状液的效果也不相同，。此外，原油中的固体粒子通常带有一定的正负电荷，使得液滴之间因静电排斥而无法聚并，进一步增强了乳状液的稳定性。界面张力乳状液的稳定性与油水界面张力密切相关。这是由于乳状液是一个多相体系，其相界面很大，总界面能较高，根据热力学定理，物质总是具有由高能态转变为低能态的趋势，因此，为降低体系的总界面能，液滴具有自发聚并以减小体系相界面的倾向。向乳状液中加入表面活性剂可以降低乳状液的界面张力，从而明显提高其稳定性，。但低的界面张力并不是决定乳状液稳定性的唯一因素，因为在液滴聚并减小界面面积、降低界面能的同时，会加剧乳状液的动力学不稳定性，而无法形成稳定的乳状液。因此，降低油水界面张力虽使乳状液易于形成，但单靠界面张力的降低还不足以保证乳状液的稳定性’】。界面膜原油中的天然乳化剂吸附在油水界面，形成具有一定强度的粘弹性膜，即界面膜。界面膜对原油乳状液稳定性的影响主要体现在界面膜的點度和强度方面界面膜的强度和黏度越大，形成的乳状液越稳定。根据受压时界面膜的流动性，可将其分为三种类型，即固体刚性膜、液体流动膜和过渡膜。其中，固体刚性膜是由分子量高的浙青质构成的，其界面黏度较高，酸性条件下强度高；液体流动膜是由胶质构成的，在压力作用下易发生变形，其界面點度较低，在碱性条件下强度高；过渡膜是在界面张力较低时形成的界面膜，其界面點度低，不会发生变形。液滴大小及其分布对于表面活性物质含量较多的原油采出液，液滴尺寸越小，形成的乳状液越稳定。这是因为液滴尺寸减小，使得油、水界面面积增大，吸附的表面活性物质增多，乳状液趋于稳定。但是，当乳状液中含有的表面活性物质较少而不足以使所有界面都形成粘弹性界面膜时，液滴尺寸的减小反而不利于乳状液的稳定。此外，乳状液的稳定性还与液滴粒径的分布有关，粒径分布越均勾，乳状液就越稳定。温度界面张力、界面膜的性质、乳化剂性质以及粒子运动等均受温度影响，因而温度与原油乳状液的稳定性关系密切。一般而言，原油乳状液的稳定性随温度升高而下降。这是因为界面膜點度随温度升髙而减小，导致其强度降低；同时，温度的升高会使得浙青质、胶质等乳化剂在原油中的溶解度增大，降低了界面膜强度；另外，温度越高，液滴的布朗运动越剧烈，液滴间碰撞聚并的可能性越大，最终导致乳状液稳定性下降值由于乳状液在形成过程中，需要有机酸和碱的参与，因此水相的值与乳状液的\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文形成和稳定直接相关，。无机酸和碱的存在会对物质在界面膜上的电离产生影响，从而改变界面膜的物理性质，影响界面膜的稳定性。此外，水相值还影响到乳状液的类型。一般而言，在有酸存在或值较低的情况下形成型乳状液；在有碱存在或值较高的情况下形成型乳状液。破乳剂的破乳机理原油乳状液被破坏，失去稳定性，达到油、水两相分离状态的过程称为破乳。近年来，国内外研宄人员对乳状液的破乳机理开展了大量研宄，主要集中在液滴聚结过程的精细考察和破乳剂对界面流变性质的影响等方面。但由于原油采出液的组成较为复杂，且对发生在油水界面上的物理化学过程进行研究难度较大】，因而对破乳剂的破乳机理至今尚无统一论断，比较普遍的理论有相转移反相变形机理、絮凝聚结机理、增溶机理、中和界面电荷机理等。相转移反相破乳理论认为，向乳状液中加入能够使其形成相反类型乳状液的表面活性剂，即反相破乳剂，能使原有的乳状液转相，在转相过程中，界面膜破裂，实现油水分离；絮凝聚结机理认为，在机械能和热能的共同作用下，加入到乳状液中的破乳剂分散其中，可以使细小液珠发生絮凝，形成松散的鱼卵状团粒，并逐步聚结成大液滴直至油水分离，实现破乳；增溶机理认为，某些有机溶剂对原油中的天然乳化剂有很强的溶解能力，从而使得乳化原油破乳；中和界面电荷机理认为，某些电解质破乳剂加到乳状液中后，能中和乳状液界面膜电荷，使水滴间的静电排斥力减弱，破坏受同性电荷保护的界面膜。原油破乳剂发展概况原油破乳剂是油田常用的化学试剂之一。自世纪年代以来，所使用的原油破乳剂主要为柴油、氧化煤油、普通阜类和烧碱等，这类破乳剂破乳效率低下，存在许多缺点。国外对原油破乳剂进行了大量的研究，逐渐将非离子表面活性剂引入原油破乳剂的领域，后期还研发了具有缓烛效果的两性离子破乳剂。我国原油破乳剂的研发起步比较晚，从其结构上看与其他发达国家类同。目前，国内外的原油破乳剂品种繁多，按表面活性剂类型可分为：阴离子型、阳离子型、非离子型、两性离子型。阴离子型破乳剂价格较低，但破乳效果不佳，现已很少使用，早期使用过的幾酸盐类、磺酸盐类以及聚氧乙炼脂肪醇硫酸酯盐类等都属于这一类型的破乳剂；阳离子型破乳剂主要是针对型乳状液，以季铵盐型为主，一般用作破乳辅助剂，而不单独使用；两性离子型破乳剂主要对于结构性质较复杂的原油乳状液有较好的应用效果，主要用作协同脱水剂、预脱水剂、污水除油剂等；非离子型破乳剂是当前油田化学中最常用的一种破乳剂，就其分子组成而言，主要是通过“改头、换尾、加骨、交聚、复配”等方法制得的聚醚类破乳剂。油田常用的非离子型破乳剂主要有以下几种型破乳剂型破乳剂属于院基紛醛树脂（树脂）嵌段聚酸，由树脂与聚氧乙稀、\n±荅河油田稠油釆出液综合处理技术研究与应用聚氧丙炼等聚合成，是一种新型低温油溶性、非离子类破乳剂，其亲油亲水平衡值为，分子体积不大，在原油凝固点高于°的情况下有较好旳溶解、扩散以及渗透效应，可促使乳化水滴絮凝、聚结、沉降，在温度低至°时仍具有较好的破乳效果。型破乳剂型破乳剂属于以胺类为起始剂的嵌段聚醚，所用的胺为多乙稀多胺。该类型破乳剂具有多枝型结构，分子链长且支链多，亲水能力较强，能迅速地渗透到油水界面膜上，并占有较多的表面积，因而破乳效果较好，对于原油含水率髙于的原油乳状液尤为适用，也适用于石蜡基原油乳状液。另外，型破乳剂低温性能也较好，能在较低温度条件下达到快速破乳的目的。大庆油田水驱阶段普遍使用的就是这种类型的破乳剂。型破乳剂与型破乳剂一样，型破乳剂也是以多乙烯多胺为引发剂而合成的一种多枝型、非离子类破乳剂。不同之处在于：型破乳剂为二段结构，分子小，支链短。该类型破乳剂还具有较好的防赔降凝作用，这是由于其分子为多支结构，极易形成微小的网络体，这些网络能够嵌固原油中的石錯单晶体，使其不能自由运动，更不能相互连接形成网状结构，所以可降低原油的點度、凝固点。该类型破乳剂对于浙青质原油乳状液的破乳效果较好。型破乳剂型破乳剂是以醇类为起始剂的嵌段聚醚，外观呈淡黄色膏状物质，具有线型结构，其主要成分为聚氧乙稀聚氧两烯十八醇醚，值在之间，易溶于水。从分子结构看，其亲水基主要是含有醚基（、轻基（等能与水作用形成氧键的基团，憎水部分主要由烃链组成。该类型破乳剂适应于浙青质和胶质含量低、亲油性表面活性物质较少、相对密度较低的石錯基原油。然而，由于分子中不含支链和芳香结构，其结构形式单一，型破乳剂的破乳能力通常较弱。型破乳剂型破乳剂属于酷胺酸树脂嵌段聚醚，其主要成分是聚氧丙炼聚氧乙炼酷醛多乙稀多胺嵌段共聚物，具有与型破乳剂相似的多分支结构，含有芳香核，对稠油的破乳脱水适用性较好。除上述几种常见的聚醚类破乳剂外，在实际应用过程中还会用到一些非聚醚类破乳剂，如聚酰胺胺（破乳剂、非聚醚类阳离子有机胺酯（破乳剂等。此外，复配原油破乳剂也是较为常用的一种方法，它是利用破乳剂之间的协同效应，将两种或者两种以上的破乳剂单剂按一定比例复配，或在破乳剂中加入少量的无机或有机助剂，提高破乳剂的破乳脱水效果，使其具有一剂多用的功能。复配破乳剂能较好地克服单一破乳剂专一性强、广谱性差的缺点，其破乳效果通常优于复配所用的任一单剂。另一方面，对于难得的或进口的破乳剂可用易得的破乳剂进行复配来替代，较好地解决了部分破乳剂的来源问题。当然，破乳剂的协同作用也是有限的，复配时需根据一定的原则选\n西南石油大学工程硕士研究生学位论文择合适的破乳剂单剂，经过反复实验确定各单剂的类型及用量。一般来说，若原油中胶质和浙青质含量高、原油比重大、黏度高，则复配时优先考虑油水界面乳化层少、破乳能力强、脱水速度快的破乳剂；若原油中石蜡含量高、筋青质和胶质含量低、原油比重小，则较易脱水，但脱水后污水较浑，复配时需要用到具有三段结构的破乳剂和另一种脱水速度快、净化油质量好的破乳剂。近年来，随着原油的不断开釆，油田釆出液的成分日趋复杂，形成的原油乳状液性质多变导致破乳困难，需要不断研发新型高效的破乳剂提高破乳脱水效果。针对超稠油、老化油、酸化油等非常规原油的新型单剂破乳剂或复配原油破乳剂将是今后破乳剂研发的重点，实现经济高效、绿色环保是破乳剂发展的基本方向。国内主要原油破乳脱水技术重力沉降法重力沉降法属于物理破乳法的一种，其原理是利用油水密度差及油水互不相溶的特性使油水分离。具体的说就是将高含水的采出液引入沉降罐中静置，一段时间后，密度较大的水在重力作用下自然沉降下来，形成油在上、水在下的分层体系，从而实现油水分离这种方法是最简单、最基础的原油脱水处理过程，可有效脱除原油中大部分的悬浮水，但耗时长、效率低，无法满足连续工作的需要，常作为原油釆出液初级处理工艺。此外，对于黏度大、油水密度差小、含水率低的原油，采用该方法脱水无法达到处理要求为了提高原油脱水效率，往往需要在采取重力沉降法之前对原油采出液进行加热处理，即所谓的加热沉降分离技术，也称为热沉降法。由加热器和沉降器组成的一体化设备一一原油加热沉降器，就是热沉降法脱水普遍采用的设备，其自动化程度高，可改变加热温度和原油采出液流量，从而得到不同的分离效果。化学破乳法化学破乳法即是通过向原油乳状液中添加一定量的化学破乳剂，实现油水分离。原油破乳剂多为表面活性剂，其分子结构中既有亲水基又有亲油基，将其加入到原油乳状液中时，具有亲水基的一端朝向水相，具有亲油基的一端朝向油相。由于破乳剂的界面活性高于原油中成膜物质的界面活性，能吸附或部分置换界面膜中的乳化剂，而新生成的界面膜的亲水能力很强，使得界面膜强度降低，有利于乳状液破乳。化学破乳法是原油破乳脱水过程中应用最为普遍的一种方法，它可以单独使用，也可以与其它方法联合使用，以提高破乳脱水效果和更好地适应不同的使用场合。但目前破乳剂的使用中仍存在破乳效果不理想、适应性差、破乳剂用量大等一系列问题，有待进一步的研究电化学破乳法电化学破乳法是一种深度脱水工艺，其脱水速度快、脱水效果好且可减小破乳剂用量，对热化学沉降后的低含水原油或经过三相分离器处理的低含水原油具有很好的适用性，常作为油田脱水工艺的最后环节。\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研究与应用原油电脱水主要有交流脱水、直流脱水两种方式，有时也釆用交流、直流电场联合作用的方式进行脱水。其原理是利用水滴在电场中的聚结作用（包括偶极聚结、电泳聚结和振动聚结三种形式）使原油乳状液破乳脱水。在交流或高频电场中，乳化液中的水滴以振荡聚结和偶极聚结为主；在直流电场中，电泳聚结起主导作用，同时伴有偶极聚结现象；在交直流二重电场中，上述形式的聚结都存在。各种聚结的结果，原油乳化液被破坏，水珠相互合并，粒径变大，并从原油中沉降分离出水。机械破乳法机械破乳就是通过外力作用促使原油乳状液破乳脱水，在实际生产中应用较多的是离心分离。离心分离技术是利用高速旋转的设备产生离心场，使乳状液中的油、水两相因密度差异而受到不同的离心力，从而达到油水分离的目的。由于离心设备以极高转速运行时，产生的离心力极高，可以达到几百倍重力加速度，因此能够在较短时间内较为彻底地将油水分开，且所需离心设备体积较小。实际生产中常用的水力旋流器，就是基于离心分离原理工作的。水力旋流器设计为切向入口，原油采出液以较高的速度进入水力旋流器，在外筒壁的约束作用下作自上而下的高速旋转运动，其中的水相密度较大，所受离心力也较大，而向器壁方向运动并聚结在旋流芯管四壁区，最终从底部流出口排出旋流器；密度较小的油相则旋转向下继续运动，进入圆锥段后，因旋液分离器的内径逐渐缩小，液体旋转速度加快产生祸流，使得沿径向方向的压力分布不均，并在近轴线处形成低压区甚至真空区，导致液体趋向于轴线方向移动。同时，由于旋液分离器底流口大大缩小，液体无法迅速从底流口排出，就会在压力作用下向处于低压区的旋流腔顶盖中央的溢流口移动，形成向上的旋转运动，并从溢流口排出，最终实现油水分离。过滤脱水法过滤脱水法是利用油水对固体物质亲合状况的不同，采用亲水憎油的过滤材料制成破乳过滤柱，吸附乳状液中的水分子，从而实现油水分离。破乳过滤柱采用的过滤材料应具有良好的润湿性。由于这种润湿性，加压原油乳状液流经滤料层时，其中的水分子会吸附在滤料表面，在液流的剪切力作用下油水界面膜破裂，到达破乳的目的。起初，破乳后的小水滴在吸附过滤材料的亲水吸附力作用下，牢牢地吸附在过滤材料上，并与其它水滴发生聚并，体积不断增大，当达到某一程度后，自身重力和液流的曳力成为主要作用力，使得水滴脱离过滤材料向下运动，落到下层过滤材料上，再次经历被吸附、过滤和聚结等过程。当水滴离开过滤柱时，绝大部分乳化粒子状的小水滴已聚结成相当大的水珠，从而使油水得到分离。原油采出液破乱脱水新技术高频脉冲电脱水法高频脉冲电脱水是在常规电脱水法基础上发展起来的一种新的破乳脱水技术】。与常规电脱水方法不同，高频脉冲电脱水法在常规交、直流电场的波形上，叠加了一个高频脉冲信号，利用脉冲放电在液体中激发产生髙频脉冲振动波，该振动波在液体中传播\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文时，分散相周围或内部的流体流速发生变化，界面张力诱导界面流动。乳状液中两相的电导率、介电常数不连续，导致了面电荷的累计，增加了液滴碰撞聚结的机会，有利于原油破乳脱水，但脉冲脱水的效果受脉冲电场的频率和原油含水率的影响较大。与常规电脱水装置相比，新研制出的高频脉冲原油脱水供电装置在电场平稳和处理效果等方面具有明显的优越性，在生产中取得了良好的效果，为三次采出液的处理问题提供了一种新的解决途径。超声波法超声波脱水主要是利用超声波的机械作用、空化作用和热作用使乳状液破乳从而实现油水分离。首先，在超声波的机械作用下，乳状液中的粒子发生振动，其碰撞聚结机会增大，进而形成大粒径的液滴，并在重力作用下实现沉降分离；其次，超声波在液体中传播时，液体吸收能量并将其转化为热能，乳状液温度升高，有利于破乳；另夕卜，超声波在传播过程中，会在乳状液内形成局部负压，产生空穴或气泡，气泡在压力作用下振荡、压裂成更多的小气泡，构成新的空化核。在此过程中，乳状液的局部区域出现高温、高压现象，并伴随着强烈的冲击和射流，使得乳状液中的蜡、胶质和沥青质等的结构发生改变，降低了原油黏度，有利于原油破乳。近年来，超声波破乳技术在油田原油处理方面得到较为广泛的应用，产生了巨大的经济效益。由于超声波破乳法具有无污染、无排放、能耗低等优点，且油和水中均有较好的传导性，适用于各种类型的乳状液，因此具有相当好的发展前景。微波破乳法目前，对于微波破乳的机理，特别是微波破乳的非热效应还没有统一的认识，，比较普遍的看法是：乳状液中的极性分子在微波辐射产生的高频变化的电磁场作用下高速旋转，导致油水界面膜的电位破坏，液滴可以自由运动而发生碰撞聚并。同时，由于微波辐射的选择性，原油乳状液中热学性质和介电性质不同的各组分受热状况存在显著差异，系统受热不均，出现局部过热现象。过高的温度导致界面膜结构中的胶质、沥青质的热解，界面膜机械强度降低，易于实现破乳】。微波破乳法虽然具有破乳速度快、脱水效率高、无污染等优点，但要实现大规模的工业化应用还有许多理论和技术问题需要研究解决。例如缺乏充分的、有力的实验证据支撑以及理解现有微波破乳理论与假设机理，实用性强、价格低廉的温度、压力、功率可调微波设备还有待开发。磁处理原油脱水法目前关于磁处理技术在原油脱水领域的应用尚无成熟理论，对该方法的认识还停留在实验阶段。研宄人员普遍认为虽然稠油中各烃类分子在不停的振动，但由于受分子间相互作用力的制约而处于相对稳定状态。在外加磁场条件下，由于磁感应共振，增强了分子振动，分子间相互作用减弱，导致分子的聚集状态发生改变。原本以缔结相溶解在稠油中的浙青质和胶质，随着分子间聚合力的减弱转变为分散相分散在稠油中，从而使稠油的黏度降低，有利于原油的脱水。\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研宄与应用通过对原油、水（水溶液）、原油乳状液及破乳剂进行磁处理前后的对比实验表明：磁处理可改善原油乳状液的流变性和脱水性能，减小油水界面张力，降低原油的點度、相对密度和凝点，提高破乳剂活性，有利于原油脱水工艺。生物法生物法脱水就是应用生物破乳剂进行原油破乳脱水。所谓生物破乳剂即是那些新陈代谢过程中可以消耗表面活性剂，并对乳化剂起生物变构作用的微生物，或是在代谢过程中能够分泌出一些具有破乳功能的表面活性剂的微生物，。生物脱水法是一种环境友好型的破乳脱水新技术，其效率高、脱水效果好、运行费用低，但会增加污水处理的难度，目前还没有大规模现场应用的先例。紧凑型静电预聚结法紧凑型静电预聚结原油脱水技术是应含水油田、边际油田、深水油田以及绿色油田开发的客观需要而出现的一项新技术。即是在原油乳状液脱水处理的过程中，将水颗粒静电聚结长大与水颗粒重力沉降两个过程分开、予以先后实施的原油脱水方案。从而克服传统的电脱水器占地面积较大、工作效率和处理性能难以提高的不足之处。国外研宄人员研发出的一些代表性产品在油田现场得到了应用。将静电预聚结功能与常规的三相分离器内部整流段有机的结合起来，提高了原油乳状液脱水的效率、降低了化学破乳剂的用量、改善了采出水的水质。\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文第章塔二联稠油采出液脱水处理问题分析塔二联稠油采出液物化特性调油采出液基本性质塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏原油以重质稠油为主，兼有轻质油、中质油与少量凝析油。重质原油密度介于平均为属于超重质原油；原油动力黏度很大，代表井为塔河区井，在测试为，流动性能极差；凝固点介于，平均在°，该区原油重质组份含量高；平均含硫，平均含醋量为含盐量介于，平均为。选取塔二联油样，测得其基本性质如表所示。表塔二联稠油基本性质表检测项目检测值检测项目检测值检测项目检测值地面密度，含盐量，初馏点，。凝固点，。含硫量，％终馏点，°燃点，。含錯量，％总馆量，％稠油族组分分析选取塔二联稠油油样进行了簇组分分析，分析结果如表和图所示。表塔二联稠油簇组分分析祖分组分序号？二质量分数，％累计质量分数，％序号；质量分数，％累计质量分数，％名称名称\n塔河汕稠油采出液综合处理技术研宄应用续表组分丨序号二质量分数，％累计质量分数，％序号二质量分数，％累计质量分数，％名称名称—质分数■」组分名称图塔二联稠油簇组分分布对塔二联稠油进行取样族组分分析表明：塔河油旧稠油焼经、芳烃的含量较低，胶质、沥青质含量较高，易在油水界面形成强度较高的界面膜，使稠油點度增加，阻碍了型稠油乳状液向型乳状液的转相，浙青质含量越高，型稠油乳状液越稳定，转变为型乳状液的过程越困难\n西南石汕大学工程硕研究生学位论文原油黏温关系塔河油原油物性纵横向具有明显分异性。原油黏度范围较为宽广，地面脱气原油动力黏度介于。而且原油點度随温度的变化比较明显，在原油温度小于°时，每升高丨原油黏度降低约三分之二。塔二联调油黏温关系如表和图所示。表塔二联稠油點温特性表温度，。點度，戸誦度。。。‘■祖皮，。图塔二联稠油黏温关系曲线塔二联稠油脱水处理生产工艺塔河油二号联合站于印月曰建成投产，原设十处理油量为，设计处理液量。随着油规模的：断扩大，于年、年和年扣继进行了扩建，扩建后设计处理油量为，设计处理液量主要负贵搭河区、区、、区生产油气水的处理。塔二联两套原油处理系统，早期采用了“两段热化学沉降脱水电脱水器脱水”相结合的工艺流程；后期采用了“两段热化学沉降脱水”工艺流程。一段采用大罐沉降工艺，沉降吋间长，对于增大原油处理量有较好的适应性，动态热化学脱水强化了沉降罐水洗破乳的作用。二段采用继续提温沉降放水兼作原油外输储罐生产合格原油。塔河油二号联合站工艺流程如图所示。\n塔河汕田稠汕采出液综合处理技术研究与应计转站来油」—’一广…大气装置加热炉三相分离器一次沉降灌’二；土丨：二：‘…二■■■，■■‘——淨化罐油气分离器維炉脱水系：二次請外输栗機；——益置次歸灌“：〒換热器■电权水器量换热器：净化邏“…麗遞、—；鬚‘耽水系二次沉降福―高臓§丨■■一飄汚油池：：升‘■‘过滤器！：、接收躍污水池丨？悬：餐外输至号联回權井离心系图塔河油田二号联合站工艺流程图计转站来液进站加药，经加（换）热器后温度升至°，进入三相分离器迪行油、气、水三相分离，分离后的原油进入原油脱硫塔脱硫，然后依次进入一次沉降罐、二次沉降罐进行热化学沉降脱水；脱水至含水勺后的含水油经脱水泵增压后加热，升温至进压力热化学脱水器脱水；脱水后含水￡的净化油经过换热器降温至后班净化油維储存；然后经外输菜加压、计量外输。原油脱水存在问题塔二联稠油脱水情况伴随着各油区的滚动开发，大型措施井的不断增多，尤其大型酸压井的增多，酸化油和落地油问收量增大。这部分高乳化并且含泥稠油的进入，导致塔二联原油处理系统脱水设备油水界面无法建立，脱水效果变差；冋掺至一次沉降罐高含水原油及净化油曜底部含油污水量增大，致使原油处理系统重复处理量增大，处理效果明显降低。大量不合格原油循环处理造成恶性循环，原油脱水及污水处理工艺无法满足处理要求已经成为制约塔二联原油处理的瓶颈。年月，塔二联原油处理系统投运，一次沉降罐油水界面逐月上升，并以月均的速度增长，年后趋于稳定。随着塔二联原油处理量不断增加，原油物性不断复杂化，一次沉降罐油水界面由投产吋的上升到年的左右，二次沉降罐油水界面亦从无增长到左右，汕水界面的逐渐上升，反映出油水过渡层在不断增厚，对原油破乳脱水以及净化油质量产生不良影响，致使沉降脱水设备不能正常工作，经常出现沉降罐油水界面模糊不清、储耀高液位运行、脱水器频繁跳间、净化油含水超\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文标等情况。严重时电脱水器根本不能运行甚至停用，并且每月均出现次净化油含水超标现象。随着油水过渡层的增厚，一次、二次沉降罐的处理量不断减少，溢流原油含水升高，净化油罐沉降脱水时间延长，放底水水量加大，从而造成循环量加大，增加了原油处理系统的负荷。整个站处理系统超负荷运行，储罐超过安全高度，严重时甚至出现冒罐，造成极其严重的生产事故。因此必须定期从二次沉降耀以及污油回收池内倒运大量油水过渡层，对其进行额外处理，以确保电脱水器、溢流沉降罐等设备正常运行，确保原油含水达标。不仅给生产运行带来严重的安全隐患、严重影响外输油质量，而且增加原油处理运行成本。塔二联原油脱水困难的原因分析影响原油脱水质量的关键因素包括采出液的物性、处理温度、乳化液的破乳程度、脱水沉降时间等而塔二联稠油采出液的处理因其物性以及处理工艺的差异，影响着原油处理系统的脱水困难产生原因各有不同，具体分析归纳有以下几个主要因素。采出液的天然物性的影响塔河油田区、区稠油油品物性极差，胶质、浙青质、蜡含量较高，胶质、沥青质、石婚具有天然的乳化吸附作用，能够形成具有高黏性、高弹性的油水界面膜，增强了原油乳状液的稳定性。塔河油田原油产量逐年增加，在原油脱水处理过程中，受高黏度、高密度稠油的影响，原油破乳剂很难与其充分混合，破乳效果较差。高黏度的稠油釆出液中，由于水力摩阻较大，水滴运动受阻，使得水滴发生碰撞和聚集的可能性降低，从而增加了原油破乳脱水的难度。油田生产助剂的影响与国内其他油田一样，塔河油田在开发过程中，大型措施井、尤其是大型酸压井不断增多，开采过程中加入了大量的生产助剂，如酸液、清防蜡剂、解堵液以及降黏剂等，其中大部分是表面活性剂。此外，地层中含有的一些脂肪酸盐等，也属于表面活性物质，在地层的高温、高压作用下，形成吸附性更强的新的表面活性剂。同时，含水原油经过喷油嘴、集输管道时，其中含有的浙青质、胶质、石蜡、树脂等天然表面活性物质和水湿性颗粒，会促使型乳状液的形成，导致原油破乳脱水困难。塔河油田稠油区块开采采用掺稀油生产工艺。在开釆过程中，由于稀油资源紧缺，使用的水溶性、油溶性降點剂以及流动改性剂等稠油开釆药剂，直接影响采出液的脱水速度。悬浮物机械杂质的影响在油田开采过程中，油井自然生产原油从油层中携带的泥沙以及油井大型酸化压裂原油携带的泥沙，极易吸附在油水界面膜上。由于这些泥沙通常带有负电性，因而在采用非离子型破乳剂对其进行破乳时效果不佳。同时，吸附在界面膜上的污泥等机械杂质，能够增强界面膜的机械强度，使其不易破裂，增加了原油脱水难度。\n塔河油田稠油釆出液综合处理技术研宄与应用破乳剂的影响原油破乳剂的使用，促进原油乳状液界面膜强度削弱或破裂，使原油中的水滴聚结、合并沉降下来。但是，破乳剂选型不正确、破乳剂用量不当、加药位置不合理等，使得部分破乳剂不能发生乳化作用，而沉降聚集在油水界面层。对于同一种破乳剂，在增加其用量的过程中，界面张力呈现先下降后上升的趋势，因此随着处理系统运行时间的增力口，聚集在油水界面层的破乳剂不断累积，油水界面张力逐渐增大，不仅不能起到破乳作用，反而会形成油水乳化剂，在原油中形成顽固的乳化颗粒，从而形成稳定性较强的油水乳状液，造成原油采出液的二次乳化。细菌的影响在塔河油田油井的产出液分析实验中，发现存在各种不同类型的细菌，它们具备耐温、耐盐和降解原油的功能，能够在塔河油藏这种高温、高矿化度及超稠油的极端环境中生存。由于在油田水驱、聚驱釆油过程中，没有釆取恰当的措施进行杀菌，使得油藏中含有的硫酸盐还原菌和腐生菌进入到生产处理系统，并大量繁殖。在这些呈絮状或团状的细菌表面，吸附有一定量的机械杂质和乳化颗粒，进入脱水和污水处理系统，与其它絮状物一起浮于油水层之间，并随着时间的延续而不断累积，影响原油破乳。设备结构的影响在塔二联的生产过程中，污水处理系统回收处理系统老化油，包括污水接收罐、污水除油器、滤料耀等设备运行产生的污油。污水处理过程加入的处理药剂，在收油时，由于污水处理设备设计不合理，往往将形成的絮状物残余药剂、悬浮颗粒腐蚀产物及细菌衍生物，一同回收到一级沉降耀进行处理。沉降罐进样口、出样口位置设计不合理，沉降罐进液不均，破乳剂与来液混合程度不充分，都会造成原油脱水困难。这是因为破乳剂分子难以渗透到多相多重原油乳状液界面膜上，部分乳状液不能完成破乳，在水分、原油重组分及固体杂质的夹带下，下沉到油水相之间，在沉降耀中不断形成中间乳化层，不仅阻碍了上层液面水滴的继续下沉，而且减少了来液在沉降罐的停留沉降时间。在冬季生产中，原油储罐在高库存运行时，原油沉降时间延长。然而，因为北方冬季气温较低，原油沉降过程中，罐壁不断向外散热，原油长时间停留使得原油温度降低，黏度增大，不利于水滴聚并沉降；在处理系统前段，原油脱水处理不达标，进入净化油罐就很难进一步沉降脱出水分，造成外输原油不达标。油田注水助剂的影响在油田开发中、后期，由于油层压力下降很大，往往采用注水采油来维持油层压力。为节约用水、减少环境污染，塔河油田在对采出水进行初步处理后回注油层。然而，釆出液在联合站污水处理时，为防止水中腐蚀性气体及微生物对设备、管线的腐烛，使用了一定量的化学药剂，如缓蚀剂、杀菌剂、絮凝剂、阻据剂等。这些化学药剂随处理后的污水进入地层中，对原油生成油水乳化层具有积极的促进作用。\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文表塔二联回注污水分析数据表取样位置：塔二联取样口注水类别：污水分析项目分析结果分析项目分析结果悬浮固体含量，硫化物（计）含油量，侵蚀性，平均腐蚀率，总铁含量，硫酸盐还原菌，个三价铁，—铁细菌，个值腐生菌，个温度，°溶解氧，粒径中值，其他生产因素的影响在油田生产的过程中，由于生产需要，为增加原油产量，在增储上产期间，无论是来液量，还是油品性质，都有较大的变化。处理负荷的增加、处理工艺未及时调整、岗位工人调节不到位、原油沉降时间不够、药剂选型与剂量加注未及时响应等，都有可能造成脱水困难，原油含水超标。\n塔河油田调油采出液综合处理技术研究与应用第章塔河油田稠油采出液室内脱水实验掘油采出液脱水破乳剂筛选概况随着塔河油田油气开发的不断发展，塔二联原油处理系统负荷不断增加，原油脱水问题日益显著，开展采出液破乳脱水试验，解决原油含水超标问题迫在眉睫。原油破乳剂选择是否正确是影响原油脱水的主要原因，破乳剂对含水的影响是众所周知的，如果破乳剂选型不正确或不能随油品性质的改变而调整，势必出现更多的高含水原油，影响外输原油含水指标，因此定期对原油处理系统来液开展化验分析、筛选优质的破乳剂显得非常必要。为解决塔河油田稠油采出液破乳脱水难、加药浓度高、对助剂的选择性强等问题，自年开始，每年定期组织开展破乳剂“阳光实验”，通过“阳光实验”优选出破乳剂小样，再进行现场工业放大样，放大样合格后正式投入现场工业应用。针对塔河油田稠油采出液不断变化的物性，年年共计开展蹄选实验次，通过对多家破乳剂厂家的种破乳剂小样进行室内蹄选实验，蹄选出种破乳剂小样，并进行工业放大样试验。部分药剂投入现场应用，在一段时间内取得了较好效果。塔二联稠油釆出液历年破乳剂筛选情况如表所示，历年破乳剂年平均加药浓度如表和图所示。表塔二联稠油采出液历年破乳剂蹄选情况类别年年年年年年年厂家数量】蹄选小样放样数量表塔二联铜油采出液历年破乳剂年平均加药浓度年份年年年年年年年年浓度，\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文丧皿板今年年年年年年年年年份图塔二联稠油采出液历年破乳剂年平均加药浓度对比多年来，针对塔二联稠油采出液破乳脱水过程中出现的问题，开展了破乳剂“阳光实验”，随着采出液物性的不断变化选择出适当的原油破乳剂，逐步克服了塔二联原油脱水处理的困难，确保了生产平稳运行。由图可知，塔二联原油处理系统破乳剂加药浓度逐年下调，从年的左右逐渐下调到年的上下，加药浓度趋于稳定，现场应用取得较好效果。年初，塔河区座计转站相继投产，高含錯原油进入塔二联原油处理系统，增加了稠油破乳的难度，系统频繁出现波动，净化油沉降时间延长、底水排放量大，破乳剂浓度高达。年，随着塔河区、区相继开采，这两个区块的稠油采出液油品物性差，胶质、沥青质、錯含量高，含水较低，并且产量占总产量比例较高，造成塔二联稠油采出液破乳脱水相当困难。破乳剂“阳光实验”的开展，研宄了破乳剂复配方案，并结合现场应用试验，逐步探讨研究稠油一次沉降的乳化现象，中间层积累絮状物生成的原因，优化蹄选出具有良好破乳效果的型和型破乳剂并进行复配，加药浓度也由原来的降至以下，有效避免了破乳剂加药浓度的增长，提高了原油处理系统脱水的抗风险能力，同时降低了生产运行成本，取得了良好的经济效益。稠油采出液破孰脱水实验研究正常稠油的破乳剂蹄选对比实验实验材料及实验条件油样：塔二联进站正常调油油样（、区与】、区进站油样），分析含水药剂：家破乳剂厂家的种药剂、、、、、；实验温度：。实验内容\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研究与应用分别选取种破乳剂小样对塔二联进站正常稠油油样进行脱水实验，在浓度为条件下进行初步对比蹄选，观察小时内脱水率、出水水色、界面以及乳化层厚度等指标。实验执行标准《原油含水测定法（蒸馈法》、《原油破乳剂通用技术条件》和《原油破乳剂使用性能检测方法（瓶试法》。实验方法①取塔二联、区进站油样与、区进站油样按体积比进行混合均勾，并用搅拌器搅拌使其充分乳化，放入恒温水浴加热至并保持温度恒定；②取只洁净的烧杯并编号，用量筒量取份已充分乳化的混合油样，每份，测得每份油样的总含水量为③分别向其余只烧杯中加入种不同的破乳剂，其浓度均为，充分震荡后，放入恒温水浴中进行破乳脱水，每隔一定时间测量其分离出的水层体积，直到水层体积不再变化；④对实验数据进行整理，计算各样品在不同时间下的脱水率并绘制成曲线，对实验结果进行分析。实验结果种破乳剂小样的对比实验结果如表、和图所示。表不同破乳剂作用时不同时间的稠油脱水情况总含水脱水量，界而药剂水色；不齐清齐清齐清齐清齐清齐清齐清齐表不同破乳剂作用时不同时间的稠油脱水率。，总含水，脱水率，％药剂\n西南石汕大学工程硕士研宄生学位论文续表°总含水，脱水率，％药剂丨脱‘害破孔剂类难阁种类型破乳剂小时内稠油脱水率对比实验小结在破乳剂蹄选的实验过程巾，、、三种破乳剂脱水速率较快，在内，脱水率均超过小吋内的最终脱水量以、禾口、四种破乳剂效果较好，均达到破乳剂在实验巾油水界面不清晰；在前个小吋之内，丨、破乳剂脱水率相对于、两种破乳剂脱水率较差。结合脱水速率、最终脱水量两项主要指标和出水水色、油水界面清晰程度：说明、两种破乳剂在塔二联进站正常稠油脱水实验评价效果较好。正常稠油的不同加药浓度对比实验实验材料和实验条件油样：塔二联进站正常稠油油样（、区与、进站油样），分析含水药剂：、；\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研究与应用实验温度：°。实验内容不同破乳剂用量对塔二联进站正常稠油油样进行脱水实验，讨论破乳剂用量对破乳效果的影响，并对、两种破乳剂进行评价，加药浓度梯度：、、观察小时内脱水率、出水水色、界面以及乳化层厚度等指标。实验方法①取塔二联区、区油样与区、区油样按体积比进行混合均匀，并用搅拌器搅拌使其充分乳化，测定含水率②取只洁净的烧杯并编号，用量筒量取混合油样，每份测得每份油样的总含水量为③按不同浓度向份混合油样中加注破乳剂，加注完毕后震动试管，充分分散后，放入恒温水浴进行破乳实验，每隔一定时间记录分离出的水层体积，直至水层体积不再变化；④对实验数据进行整理，计算各样品在不同时间下的脱水率并绘制成曲线，对结果进行分析。实验结果进站正常稠油油样在两种破乳剂不同破乳剂用量条件下脱水效果如表、和图所示。表两种破乳剂分别在个加药浓度下不同时间稠油脱水情况浓度°，总含水’脱水量，界面药剂水色口清不齐清不齐清齐清不齐清不齐清不齐表两种破乳剂分别在个加药浓度下不同时间的稠油脱水率浓度°总含水脱水率，％药剂又\nM南石汕大学工程硕士研究生学位论文丨续表：次。’总含水，脱水率，％药剂一』脱；率‘■加药浓度图、破乳剂不同浓度小时内脱水率对比实验小结①三个浓度梯度，种破乳剂小样出水效果较为明显，小吋内脱水率均能达到以上；②在脱水实验巾，个破乳剂小样出水水色都比较清，然而油水界面分层都不明显；③通过不同浓度脱水率对比可以看出，小时内，脱水效果均优于表现突出。在加药浓度为吋，脱水速率表现较差，脱水率能达到当加药浓度为吋，脱水率均达到以丨：，甚至达到然而，随着加药浓度提到时，脱水效果反而变差；④实验表明，对塔二联正常稠油破乳脱水效果较好，然而加药浓度不是越高越好，较好的加药浓度为。进站综合油样的不同加药浓度对比实验实验材料和实验条件油样：塔二联一次沉降罐进口稠油综合样，分析含水药剂：、；实验温度：。\n塔河油田稠汕采出液综合处理技术研究与应阳实验内容结合塔二联实际生产情况，将、区和、区进站正常稠油油样、污油池老化稠油油样、电脱回掺老化稠油油样、酸化稠油油样，按照体积比：的比例混合成综合油样进行破乳实验，讨论破乳剂及其用量对实际生产中综合油样破乳效果的影响，评价、两种破乳剂单独使用以及按复配的脱水效果（两种药剂的复配方案，采用了通常使用的复配比例：、、、、等，多次的实验结果发现复配方案脱水效果优于其他比例的复配，所以论文中取用复配方案进行论述）。破乳剂加药浓度梯度为、、、、对两种破乳剂的三种类型进行效果评价实验，观察小时内脱水率、脱水速率、出水水色、界面以及乳化层厚度等指标。实验方法①取塔二联、区和、区进站正常稠油油样、污油池老化稠油油样、电脱回掺老化稠油油样、酸化稠油油样，按照体积比：：的比例混合均勾，并用搅拌器搅拌使其充分乳化，测定含水率②取只洁净的烧杯并编号，用量筒量取混合油样，每份，测得每份油样的总含水量为③按不同浓度向份混合油样中加注破乳剂，加注完毕后震动试管，充分分散后，放入恒温水浴进行破乳实验，每隔一定时间记录分离出的水层体积，直至水层体积不再变化；④对实验数据进行整理，计算各样品在不同时间下的脱水率并绘制成曲线，对结果进行分析。实验结果一次沉降罐进口稠油综合样在不同破乳剂和不同破乳剂用量条件下脱水效果如表、和图所示。表破乳剂不同加药浓度的稠油脱水情况浓度，总含水’脱水量，界面乳化层药剂又水色、、丨状？兄（清齐挂壁不齐挂壁不齐挂壁不齐挂壁不齐\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文表破乳剂不同加药浓度的稠油脱水率°总含水，脱水率，％药剂续表°总含水，脱水率，％药剂脱一一水‘加药浓度阁破乳剂在小时内不同浓度脱水率对比实验现象分析：①塔二联进站正常稠油油样在加入老化稠油、酸化稠油油样后，破乳剂脱水率较低，加药浓度达到时，小时的脱水率仅能达到②通过图看出，破乳剂在加药浓度达到，脱水率达到，更高加药浓度，对脱水率影响不明显；③不同加药浓度，在小时脱水过程屮均表现出挂壁现象，油水界面处产生巾间层。\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研究与应表破乳剂不同加药浓度的稠油脱水情况浓度。’月兑賴，、界面乳化层药剂水色？兄挂壁不齐挂壁不齐挂壁不齐挂壁不齐挂壁不齐表破乳剂不同加药浓度的稠油脱水率总含水〗’脱水率，％药剂又；脱〕加药浓度图破乳剂不同浓度脱水率对比实验现象分析：①塔二联进站正常稠油油样加入老化稠油、酸化稠油油样后，破乳剂脱水率较好，加药浓度达到时，小时的脱水率能达到②通过图看出，破乳剂随着加药浓度的提高小时脱水率逐渐上升，在加药浓度为吋，脱水效果表现最好；③不同加药浓度，在小时脱水过程中均表现出挂壁现象，油水界面处产生\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文巾间层。表、复配药剂不同时间下稠油脱水情况浓度°总含水，脱水量，水界面乳化层药齐、、、色状况丨清齐清齐清齐清齐清齐表丨、复配药剂不同吋间下的稠汕脱水率浓度总含水，脱水率，％药齐“乂。。—‘加药浓度图、复配药剂小时内不同浓度脱水率对比实验现象分析：①搭二联进站正常稠油油样加入老化稠油、酸化稠油油样后，、按复配后脱水率较好，加药浓度达到、吋，小吋的脱水率能达到；②通过图看出，按复配后，在加药浓度达到，\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研宄与应用脱水率达到更高加药浓度，对脱水率呈现下降趋势。③不同加药浓度，在小时脱水过程中界面清晰，油水界面处产生中间层。实验小结综合实验过程中取得三组数据，并结合脱水速率、最终脱水率、乳化层厚度、脱出水水质等指标进行综合分析，按进行复配后，对塔二联一次沉降罐进口稠油油样脱水效果较好，加药浓度在时，小时内最终脱水率达到，而且出水水色清、油水界面分层清晰。老化稠油摻入高含水调油中不同加药浓度对比实验’实验材料和实验条件油样：、区高含水正常稠油、老化稠油混合油样药剂：、复配破乳剂；。实验温度：实验内容不同破乳剂用量对稠油样品进行破乳实验，讨论、复配药剂对、区高含水正常稠油与老化稠油混合油样破乳效果，以及不同破乳剂用量对破乳效果的影响，并进行复配破乳药剂的评价，加药浓度梯度：、、，观察小时内脱水率、出水水色、界面分层以及乳化层厚度等指标。实验方法①取塔二联区、区正常稠油油样与老化稠油油样按体积比进行混合均勾，并用搅拌器搅拌使其充分乳化，测定含水率②取只洁净的烧杯并编号，用量筒量取混合油样，每份，测得每份油样的总含水量为③按不同浓度向份混合油样中加注复配破乳剂，加注完毕后震动试管，充分分散后，放入°恒温水浴进行破乳实验，每隔一定时间记录分离出的水层体积，直至水层体积不再变化；④对实验数据进行整理，计算各样品在不同时间下的脱水率并绘制成曲线，对结果进行分析。实验结果及分析、区高含水稠油与老化稠油混合油样在复配破乳剂不同破乳剂用量条件下脱水效果如表、和图所示。表、复配药剂不同时间下稠油脱水情况浓度总含水，脱水量，界面乳化层药剂水色衣状况清齐\n西南石油大学工程硕士研究生学位论文清齐清齐表、复配药剂不同时间下的稠油脱水率药剂丨；帛°总含水脱水率，％又—水率乂“沉降时间图、复配药剂小时不同浓度脱水率对比实验小结从实验对比分析，老化稠油按比例掺入高含水稠油—，在延长沉降吋间的情况下，脱水效果能够得到较大的改善，按的比例进行复配吋，药剂浓度为，沉降效果最佳，脱水率达到。酸化稠油的破乳对比实验实验材料及实验条件油样：、、西南钻后原油样等量混合，分析含水药剂：破乳剂、表面活性剂；实验温度：。实验内容将破乳剂与表面活性剂进行配置，并改变表面活性剂的加注浓度对酸化稠油油样品进行脱水实验，评价表面活性剂与破乳剂的复配效果。加注浓度表面活性剂分别加注、、。实验方法\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研宄与应用①取只干净的烧杯，分别加入酸化油样品，测得每份油样的总含水量为；②向其中只烧杯中分别加注、、的表面活性剂，振荡使混合均勾后，加注的破乳剂，向另一只未加表面活性剂的烧杯中也加入等量的③将只烧杯放入恒温水浴加热到。，并保持温度恒定。每隔一定时间观察并记录分离出的水层体积，直至水层体积不再变化；④对实验数据进行整理，计算各样品在不同时间下的脱水率并绘制成曲线，对结果进行分析。实验结果破乳剂与表面活性剂复配溶液的破乳脱水实验结果如表、和图所示。表与表面活性剂复配药剂不同时间下稠油脱水情况浓度，总含水脱水里，界面乳化层药剂水色不加药黄不齐黄不齐表面活黄齐性剂表面活黄不齐性剂表面活黄不齐性剂表与表面活性剂复配药剂不同时间下铜油脱水率浓度°，总含水’脱水率，％药齐！不加药表面活性剂表面活性剂〗表面活性剂\n西南石油大学工程硕士研究生学位论文二」一不加药—脱〔。一一乂二，一—‘表面活性剂率—表面活性剂见—丨释瓜。仙表面活性剂，脱水时间阁与表面活性剂复配药剂丨小吋内稠油脱水率对比实验小结实验表明：药剂在不添加表面活性剂与添加表面活性剂的情况下均取得了良好的脱水效果，脱水率达到在添加表面活性剂的情况下，加注浓度的破乳剂脱水最快，说叨添加表面活性剂有助于提高酸化稠油脱水速率，对最终脱水率无直接影响。酸化稠油的破亂脱水温度对比实验实验材料和实验条件油样：、、西南钻后原汕样等量混合，分析含水药剂：实验温度：°、°、。实验内容分别改变破乳温度及破乳剂加注浓度对酸化稠油油样进行破乳脱水实验，讨论破乳温度、破乳剂加注量对酸化稠油破乳效果的影响。实验方法①取只洁净的烧杯并编号，用量筒量取配置的混合油样，每份，测得每份油样的总含水量为②将份汕样分为三组，分别放入、和恒温水浴；在每一个温度下，向混合油样中分别加入不冋浓度的破乳剂，充分振荡后静置，每隔一定吋间观察并记录样品丨分离出的水层体积，直至水层体积不再变化；③对实验数据进行整理，计算各样品在不同实验条件下的脱水率并绘制成曲线，对结果进行分析。实验结果不同温度、不同破乳剂浓度条件下酸化稠油脱水实验结果如表所示。\n塔河油田稠油釆出液综合处理技术研究与应用表时酸化稠油脱水情况浓度。，总含水，脱水量，药剂表时不酸化稠油脱水情况浓度°总含水脱水量，药剂表时酸化稠油脱水情况浓度。，总含水脱水量，药剂\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文。—：脱水率〕，“取加药浓度图酸化稠汕油样在同温度、不同加药浓度条件下脱水率对比实验小结实验表明：在°、°、三个温度条件下，°为最优脱水温度；药剂加注浓度与脱水效果无比例关系，条件下破乳剂加注浓度为脱水效果最佳，脱水率达到。说明破乳剂作用温度仍在脱水过程中具有决定性作用，酸化稠油脱水吋间需要延长，药剂加注量相对正常稠油较高。酸化稠油的超声波强化破乱脱水实验实验材料及实验条件油样油样塔河油田单井酸压返排油），含水，黏度°，密度°。药剂：破乳剂。实验温度：°。实验内容通过改变超声福射时闻和破乳剂的用景对酸化稠油乳状液进行破乳实验。实验分两组进行，一组设定超声福射吋间超声波作用时间依据超声波装置厂家建议时间频率，测定破乳剂浓度从增至时，小吋内样品的脱水率；另一组设定破孔剂加入量，测定超声福射时间分别为、、时，小时内样品的脱水率。实验方法在样品中分别加入规定量的破乳剂，并充分振荡使混合均习，放在超声波发生器屮福射一定的吋间后，放在恒温水浴中进行破乳脱水实验。每隔一定时间观察水层体积，直到水层体积不再变化为止，记下各个样品的脱水率，并对数据进行整理和分析。实验结果酸化稠汕样品小吋内，在两种作用方式不同加药量的情况下酸化桐油脱水效果如表所示。\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研究与应月表酸化稠油脱出水量浓度°总含水，脱水量，药剂】表两种作用方式不同加药量下小时内酸化稠油脱出水量°总含水，破乳剂用量，脱水量，作用方式声化联合破乳剂表两种作用方式不同加药量下小时内酸化稠油脱水率°总含水，破乳剂用量，脱水率，％作用方式声化联合破乳剂脱人水乂化联合率、一“破乳剂：。瓜々■—加药浓度图两种作用方式不同加药量下小时内酸化稠油脱水率对比表超声波作用不同时间下小时内酸化稠油样品脱出水量°总含水脱水量，作用方式声化联合\n西南石油大学工程硕士研究生学位论文表超声波作用不同时间下小时内酸化稠油样品脱水率°总含水脱水率，％作用方式；声化联合。。作用时间超声波作用不同时间下小时内酸化稠油样品脱水率对比实验小结①声化联合作用对酸化稠油的破乳脱水效果要明显优于单独破乳剂或单独超声波的脱水效束：对本实验汕样，当超声波与的破乳剂联合作用吋，的脱水率为单独破乳剂作用吋，当破乳剂加量为时，的脱水率最高，为。②采用声化联合技术对酸化稠油破乳脱水时，存在一个最佳的破乳剂加量，在这个加药量下，酸化稠油的脱水率最高，低于或高于该最佳加药量时，脱水率都会降低，而且降低幅度大。以实验油样为例，破乳剂为最佳加药量，在该加药量下，当超声波作用吋，的脱水率最高（。破乳剂加量并不是越高越好，这是因为：随着破乳剂浓度的增加，乳状液先变得不稳走，不稳定性增加到一定程度后，再增加破乳剂浓度，孔状液反而会变得稳定。③采用声化联合技术破乳脱水技术时，存在一个最佳的超声波作用时间，由图看出，当破乳剂加量为、超声波作用吋，酸化稠油的脱水率达，此时，脱后酸化稠油含水率为。④从实验数据还可以看到，超声波与破乳剂的联合作用下，酸化稠油的脱水速度明显加快。说叨在超声波作用下，水“粒子”碰撞黏合的速度加快、沉降分离速度加快，实际应用吋，超声波的这种作用可以大大缩短沉降脱水吋间，提高现有装置的处理能力。\n±荅河油田稠油采出液综合处理技术研究与应用第章塔二联稠油采出液脱水工艺优化研究与应用塔二联稠油处理负荷不断增加，原油在处理设备中沉降脱水时间缩短，净化罐静止沉降时间延长，不仅增加了原油库存，而且原油含水率时常超标，造成净化油罐生产切换困难，直接影响了原油交接，严重影响到油气集输生产运行。开展采出液破乳脱水研宄，优化原油脱水工艺势在必行。在长期稠油脱水处理生产过程中，根据前期对正常铜油、老化稠油、酸化稠油的室内破乳脱水实验研究结果，以及塔二联进站稠油的含水率划分情况（依据塔二联进站综合含水率划分为高含水正常稠油与低含水正常稠油两类，结合塔二联稠油脱水处理实际生产情况，对现有生产处理工艺进行逐步调整，优化改进生产工艺，对稠油采出液脱水研究，逐渐形成了以“先分类分流热化学沉降脱水，后合流静止沉降脱水”为基础的塔二联稠油采出液脱水处理技术。正常铜油高、低含水分流处理工艺工艺原理高含水原油以型乳状液为主，脱水速率较快，最终脱水率较差，脱水沉降时间较长；低含水原油以型乳状液为主，脱水速率较缓，最终脱水率较好，沉降时间较短。利用现有系统进行初期分流处理，最终再汇合静止沉降脱水，有效解决系统超负荷运行导致的原油沉降时间不足而发生原油含水率超标的问题。工艺优化及应用年年，塔二联相继进行两次改扩建工程，逐步形成两套原油处理系统。随着油田滚动开发，进站液量持续增加，最高达，处理油量，系统严重超负荷运行，原油在一次沉降、二次沉降脱水时间缩短，脱水效果差，净化油罐原油含水率超标，净化油罐排放底水回一次沉降罐水量增加，使系统负荷增加，处理形成恶性循环。塔二联来液各区块含水率差异较大，、区单井釆出液平均含水率为以上，在集输管线输送到联合站过程中极易形成型乳状液；、区单井采出液平均含水率低于在输送过程中容易形成型乳状液。两类乳状液一同进入进站汇管，相互作用，相互影响，导致沉降罐内油水状态复杂化，破乳脱水困难。在室内破乳对比分析发现，、区原油破乳脱水出水速率较缓，但最脱水率较好，需要沉降时间较短，也即是说比较容易脱水；、区原油，受含水率较高的影响，脱水速率较快，但最终脱水率较差，需要沉降脱水时间较差，也即是说比较难脱水。结合塔二联两套处理系统的优势，对站内部分工艺流程的改建，将分流、区高含结合水原油和、区低含水原油进行分开处理。依据稠油脱水实验研宄中正常稠油脱水破乳\n西南石油大学工程硕士研究生学位论文剂蹄选以及加药浓度对比实验，选用破乳剂，应用到实际工业生产中，两套系统加药浓度均能稳定在，现场应用与室内实验结果相吻合。破乳剂髙含水原油加热器—次沉二次沉降罐破乳剂净化油罐外输低含水原油加热器—次沉降二次沉降图髙、低含水原油分流处理工艺示意图、区高含水原油进入第一套原油处理系统：计转站来液加药后经加热器温度升至°，进入三相分离器进行油、气、水三相初步分离，分离后的原油进入原油脱硫塔脱硫，然后依次进入一次沉降罐、二次沉降罐进行热化学沉降脱水；脱水至含水后的含水油经脱水菜增压加热，升温至进压力热化学脱水器脱水；脱水后含水的净化油经过换热器降温至后进净化油罐静止沉降后排底水至原油含水率达标。、区低含水原油进入第二套原油处理系统：计转站来液原油加药后进加热炉加热，温升至°后进油气三相分离器进行油、气、水三相初步分离，含水原油脱除一部分游离水和伴生气后，去原油脱硫装置脱除硫化氢，再进入一次沉降罐和二次沉降罐进行热化学沉降脱水，含水小于的原油经脱水粟加压到加热炉升温至°后，进净化油储罐静止沉降后排底水至原油含水率达标。工艺分流后，、区来液量较低，日均为，进入原油处理系统后，在一次沉降、二次沉降罐沉降脱水时间得到延长，最终脱水率较好，脱水达标后与第二套原油处理系统脱水后原油汇合，进入净化油罐静止沉降排底水至原油含水率达标外输。同时，针对两类含水不同的来液，调整破乳剂复配方案，有效的解决了塔二联高含水原油与低含水原油混合处理带来的生产难题。酸化稠油声化联合处理工艺工艺原理原油先进行热化学沉降脱水工艺脱出游离水后，再进入超声波发射装置，利用超声波的机械振动机制、热机制和空化机制，破坏颗粒的平衡，降低油水界面膜强度和原油黏度，促使水粒子凝聚，最后再继续静止沉降脱水，使得原油中油水有效分离。工艺优化及应用酸化稠油乳化严重、泥沙含量高、成分复杂，脱水困难，长期以来，酸化稠油的破乳脱水一直是油气集输处理的难题。\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研究与应用随着塔河油田产量的不断增长，新开井、措施井逐渐增多，酸压稠油、落地稠油等处理量急剧增加。酸压稠油、落地稠油进入塔二联后，在稠油处理系统内形成乳化，产生油水界面不清、中间层增厚等现象，严重影响稠油的正常脱水，稠油处理难度增加、循环处理量增大、能耗上升。而且通过外协单位进行处理，费用较高、周期较长、原油损耗大、原油回收率低。酸化稠油处理的最初研究技术，是研发出以“破乳剂配合沉降脱水法”为基础的酸化稠油处理工艺。主要的工艺流程如图所示。—’—一次沉降趣二；一罐■地面三次沉降罐净化確图酸化油“四级沉降三次溢流”处理工艺流程图“破乳剂配合沉降脱水法”酸化稠油处理工艺主要是“四级沉降三次溢流”，处理后的酸化稠油含水率不大于，输送到塔二联进行二次破乳沉降脱水处理。在酸化稠油的实际处理过程中，存在处理规模小、设备老化、生产运行不平稳等问题。在大量酸化油进入后，处理时间缩短，效果变差，外输原油含水率不稳定（时常含水大于，后续处理周期较长，影响酸化稠油处理速度，造成酸化稠油积压。要解决酸化油站存在的问题，一方面是投资增加处理规模，另一方面是提高稠油脱水速率。投资增加处理规模，时间周期太长，不能较快的解决目前存在酸化稠油积压的问题。最终研宄在酸化油处理站引超声波脱水技术，利用在媒质中传播的弹性机械波具有机械振动、空化及热作用，来提高原油脱水速率。在酸化油处理工艺流程中，组成以“化学破乳剂为主，超声波作用强化破乳效果”的破乳脱水方式，提高破乳剂的作用效率，减少破乳剂用量。依据稠油脱水实验中酸化稠油的破乳对比实验、破乳脱水温度对比实验以及超声波强化破乳脱水实验。在酸化油处理站原有工艺流程中，使用破乳剂，加药浓度，并且在第三级沉降罐与净化罐之间增加一个超声波作用罐，第三级沉降罐输出的酸化稠油进入超声波发生装置，设定超声波频率，在超声波发生装置油样进口增加流量计与控制阀，控制油样在超声波发生装置中的作用时间，超声波作用时间取用实验最佳作用时间，作用之后的油样进入净化罐进行静止沉降脱水，\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文达到酸化稠油脱水处理外输标准。破乳剂酸化油一次沉降二次沉降三次沉降一一超声波装净化■外输图酸化稠油声化联合作用工艺流程示意图改进后的酸化稠油脱水处理工艺，声化联合作用在酸化稠油处理过程中形成良好的处理效果：脱水水质变好。超声波的机械振动作用促使水滴凝聚，有利于水相沉降分离。投用超声波装置后，酸化稠油脱出水质从以黑色主变为以白色为主。有效的降低了脱出水中的含油率，减少了酸化稠油重复处理量。外输油含水率下降。超声波与破乳剂联合作用，使得油品黏度减小，油水界面强度降低。机械振动促进了油水界面的相互运动，油水界面温度升高，界面之间的结合力减弱，界面膜破裂；油吸收声能并转化为热能，使温度升高，黏度降低，有利于悬浮的水“粒子”聚集，更易实现油水分离。酸化稠油外输含水率从原有的大于下降到小于。沉降时间大幅缩短。在酸化稠油进行声化联合处理后，酸化稠油脱水速率加快，沉降时间从之前的下降到，处理量得到有效提升，在确保外输原油含水达标的情况下实际处理量从设计的提到。加药量下降。超声波和化学破乳剂联合作用时，强化了化学破乳剂的破乳效果，超声波使液体分子加速运动，由于扩散效应破乳剂有效、均匀的分散在液体中，提高破乳剂的作用效率，利用率更高。破乳剂用量从原有的下降到，有效的降低了药剂成本。老化稠油循环升温延时处理工艺工艺原理先用循环泵抽出沉降罐罐底老化稠油，经循环泵机械搅拌，打破老化稠油原有的乳化平衡状态，进入循环加热器升温，在此过程中，液滴热能增加，使得液滴间的碰撞频率增大；同时，随着温度升高，界面黏度降低，从而加快了膜排液速度和液滴的聚并，促使油水界面膜破坏，促进破乳。之后进入进站阀组生产汇管与高含水正常来液汇合，加注破乳剂，进入进站加热器升温，借助破乳剂、高温、水力搅拌作用进一步破坏液体的稳定结构，同时在大量的游离水的携带作用下，老化稠油油水得到有效的分离。工艺优化及应用塔二联老化稠油主要来自污油污水池回收油、一次沉降罐内形成的乳化中间层、二\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研宄与应用次沉降罐底部乳化层以及净化油罐底部乳化层。这部分原油含有污水处理的药剂、絮状物、和的乳化颗粒、泥砂和机械杂质，絮状物中又含有胶质、沥青质、蜡、无机盐、金属氧化物以及游离水，通常情况下老化稠油的胶质、沥青质的含量要比正常脱水后的原油高出很多，油水分离效果差，破乳难度较大。塔二联原油处理设计工艺中老化稠油的处理主要是通过与一次沉降罐来液进行汇合，在一次沉降罐内热化学沉降脱水。但是，老化稠油中形成的以及乳化颗粒的平衡没有被打破，进入一次沉降罐后易形成乳化程度较高的油水过渡层，在沉降罐内堆积，大量的占据了脱水处理设备的空间，降低了脱水设备的处理量。塔二联老化稠油重复处理量最高达到，严重增加系统负荷。结合老化稠油掺入高含水正常稠油的破乳脱水实验，在现有处理工艺的流程中，通过工艺流程改造，利用循环泵抽出储罐底部老化稠油，进入循环加热器进行升温到°，再进入生产阀组与、区高含水来液汇合，由进站汇管一同进入沉降加热器进行二次升温，进入原油处理系统进行二次热化学沉降脱水处理。相应调整第一套处理系统的破乳剂加注方案，选用的破乳剂复配方案，药剂浓度稳定在老化油循环泵循环加热牛产阀组含水油处理系统图老化稠油循环升温延时处理工艺流程示意图在改进后的老化稠油处理工艺中，液体在输液管道、机泵的搅拌等外力作用下，破坏了以及乳化颗粒的平衡，老化稠油升温提高了原油中分子的运动速率，破坏了液体的稳定结构，在高含水来液游离水的携带作用下，容易形成水滴的聚集。并且第一套原油处理系统负荷较低，老化稠油在系统内沉降脱水时间得到延长，脱水效果较好，使得原油处理系统生成的老化稠油逐步得以消化。通过工艺流程优化，基本消除了老化稠油对塔二联原油处理系统的影响。因此，塔二联老化稠油的及时回收与高效处理，不仅取得了可观的经济效益，而且在未增加联合站的吨液处理成本的情况下，成功地解决了老化稠油破乳脱水困难的问题。小结通过对塔二联来液的物性研究，查找出影响采出液脱水的诸多因素，结合室内破乳脱水实验研究结果，优化工艺流程，将不同区块的正常稠油高低含水来液进行分流处理、酸化稠油声化联合作用处理以及老化稠油循环提温延时处理等技术处理手段，消除了高低含水稠油相互作用、酸化稠油、老化稠油对处理系统的影响，有效的解决了塔二联稠油脱水处理困难的难题，优化改造后的工艺流程如图所示。优化改造后，塔二联稠油处理含水合格率，未出现原油处理含水超标现象，有效的保证了原油交接，生产系统运行平稳。\n西南石油大学工程硕士研究生学位论文一————换热三相分玟依■次二次水泵捵》坏泵■■；—巨■巨一——一巨一——‘彭一—一冒；化油》外》泵加热炉三相分《热一次泯二次泯水泵加热炉—…—看—城棚二姊棚■柳扭图塔二联改造后工艺流程示意图\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研宄与应用第章结论与建议结论通过本课题的研究，取得了以下结论和认识：通过大量文献资料调研表明，稠油资源丰富，在今后的能源发展中占有重要地位，但其脱水处理较为困难。国内外相关领域的专家、学者对稠油破乳脱水机理和方法进行了大量研究，并幵发研制了不同类型的破乳剂，但由于受稠油采出液组成的复杂性、处理条件的差异性等多种因素影响，稠油脱水仍是一大难题，有待进一步研究。通过室内破乳脱水实验，筛选出适合塔河油田二号联合站稠油脱水的两种破乳剂，即和破乳剂；对不同加药浓度和不同温度下破乳剂破乳脱水效果进行了研究，结果表明不同的破乳剂作用于不同的稠油乳状液，存在各自不同的最佳加药浓度、破乳温度等客观条件。对塔河油田二号联合站稠油釆出液性质和生产现状进行了考察，得出导致塔二联稠油脱水困难的因素有：采出液中胶质、沥青质含量高，各种油田生产助剂的大量使用，采出液中携带的机械杂质多，破乳剂使用不合理，设备结构设计不合理等。根据塔二联生产实际情况，结合室内实验研宄结果，提出了正常稠油高、低含水分流处理工艺、酸化稠油声化联合处理工艺和老化稠油循环升温延时处理工艺，并对三种工艺的现场应用情况进行了考察，结果表明三种工艺在塔河油田二号联合站中的应用效果较好。建议虽然化学破乳剂在实际生产中应用较为广泛，且脱水效果较好，但对于不同的原油乳状液，由于乳状液类型、组成和物化性质不同，所需破乳剂种类也不尽相同，特别是在稠油脱水处理。所以应通过大量对比实验，筛选出合适的破乳剂。此外，单独一种破乳剂作用可能得不到理想的破乳效果，可采取破乳剂复配的方式提高破乳脱水效率、减少破乳剂用量、降低外输原油含水量。大量研宄和实践表明，每一种破乳剂在不同的原油乳状液中，其破乳脱水条件存在差异，应通过实验确定其最佳使用温度和加药浓度等条件，保证在达到工艺要求的同时尽可能减少破乳剂用量和脱水处理系统能耗。目前，原油破乳脱水技术层出不穷，在稠油脱水处理时可以考虑综合运用两种或两种以上的方法对原油进行脱水处理，以提高脱水效果，减少原油处理系统运行成本。\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文致谢本文是在黄坤老师的指导下完成的。从最初的定题、资料收集，到论文写作、修改，直至论文定稿，黄老师提出了很多宝贵且精辟的建议，给予了我悉心的指导和无私的帮助。黄老师渊博的知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风将使我终生受益。在此，谨向我的恩师致以最衷心的感谢和最崇高的敬意。研究课题大部分实验工作是在塔河油田釆油二厂油田化学研宄所完成的，得到了油田化学研究所的领导与技术人员的大力支持和帮助。同时在论文的完成过程中与储运专业的其他老师及同学进行了交流，也得到他们的热心帮助，特别是塔河油田采油二厂的梅春明高级工程师和黄坤老师的研宄生李霞的关心与帮助。谨向所有教育、关心、支持和帮助过的所有老师、同学以及其他人士表示衷心的感谢和最诚挚的敬意！\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研究与应用参考文献赵丽莎，吴小川，易晨曦，等稠油开采技术现状及展望辽宁化工，，：付喜庆稠油开采国内外现状及幵发技术■内蒙古石油化工，：王秋语，何胡军国外热力采油技术进展及新方法中外能源于连东世界稠油资源的分布及其开采技术的现状与展望特种油气藏，，：苗崇良，王正东稠油油藏钻井技术北京：石油工业出版社，蔡春知油气集输北京石油工业出版社，，，，牟建海原油破乳机理研究与破乳剂的发展化工科技市场，：王世荣，李祥高，刘东志，等表面活性剂化学北京：化学工业出版社，，，，，王金利油田釆出液组成与破乳关系的研宄东营：中国石油大学，孙东方江桥地区江区块稠油脱水试验研究大庆：大庆石油学院，，，，，，，”，，，，”，，李学文，康万利原油乳状液的稳定性与界面膜研究进展油气田地面工，，：，，，\n西南石油大学工程硕士研宄生学位论文，，”，，，，”，，”，，谭晓飞超声辐射原油破乳技术的研究天津：天津大学硕士学位论文，，，，，，，，，杨小刚原油乳状液冻融稳定性的研宄天津：天津大学博士学位论文，李刚超稠油低温破乳剂技术研究成都：西南石油大学博士学位论文，，，，，，，，”，肖中华原油乳状液破乳机理及影响因素研究石油天然气学报，，；任卓琳，牟英华原油破乳剂机理与发展趋势油气田地面工程，，：曹晓春，王中信原油破乳剂的研制现状及应用大庆石油学院学报，，：，康万利，李金环，刘桂范原油破乳剂的研制进展石油与天然气化工，：兰宁榆树林油田原油脱水工艺技术研究大庆大庆石油学院硕士学位论文，娄世松，周伟胜利油田原油脱水技术研宄石油化工腐蚀与防护，\n塔河油田稠油采出液综合处理技术研宄与应用张晓华原油脱水技术研宄进展化工科技，，：陈和平，徐家业，张群正破乳剂发展的新方向石油与天然气化工，：武本成，朱建华，刘红研，等辽河超稠油电化学脱水实验研宄石油化工高等学校学报，：赖开忠制药副产品油的基础特性试验研究杭州：浙江大学硕士学位论文，张兵强中原油田毛区块稠油乳化特性及脱水工艺研宄成都：西南石油大学硕士学位论文，刘立鑫原油脱水浅析中国石油和化工标准与质量，，：张建高压脉冲直流电场影响原油乳状液破乳的机理油气田地面工程，，：张建，董守平，甘琴容高频脉冲电场作用下乳状液液滴动力学模型化工学报，，：孙培京，尹先清，肖清燕，等原油采出液脱水技术研宄进展应用化工，，：孙宝江，乔文孝，付静三次采油中水包油乳状液的超声波破乳石油学报，：王鸿膺，冯桦，雷强稠油超声波脱水实验研究石油规划设计，，：刘宏魏，高秀军，郭丽梅，等新型原油脱水方法油气田地面工程，：焦正杰北一断东三元复合驱采出液破乳方法评价研宂大庆大庆石油学院硕士学位论文，蒋华义，路庆良高凝高粘原油微波脱水降粘输送技术油气储运，，程亮，杨林，邹长军稠油物理场降粘技术研宄进展化工时刊，，：祁强，李萍，张起凯，等原油脱水新技术研宄进展石化技术与应用，，：崔昌峰，杨永军，朱成君，等新型原油生物复合破乳剂的研宄与应用石油化工腐蚀与防护，，：陈家庆，常俊英，王晓轩，等原油脱水用紧凑型静电预聚结技术（一）石油机械，：\n西南石油大学工程硕士研宂生学位论文梁尚斌塔河油田深层稠油掺稀降粘技术研宄与应用成都：西南石油大学硕士学位论文，张丽莉联合站原油脱水困难的原因及对策分析青海石油，，王宝辉，盛海霞，隋欣，等油田集输系统油水过渡层形成机理与处理方法现代化工，，：宋永亭，李阳，高光军，等高温高矿化度超稠油油藏细菌多样性分析西安石油大学学报（自然科学版，，：