一种高温密闭脱水装置在室内超稠油脱水评价中的应用

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摘要：针对风城油田SAGD超稠油采出液高温密闭脱水工艺对破乳剂高温脱水性能评价的需求，本文在室内组建了一套SAGD超稠油采出液高温密闭脱水装置，并利用此装置筛选了对路的脱水药剂。室内及现场试验结果证实，所组建的高温密闭脱水装置能够满足室内超稠油脱水评价的需求。图5参4

关键词：高温密闭；脱水装置；SAGD；超稠油；破乳剂；脱水评价

新疆油田风城超稠油是“十二五”新疆油田开发的主力油田和未来重要的稠油产量接替区，产能预期达到400万吨/年。超稠油开发采用SAGD（蒸汽辅助重力驱油）开发方式，采出液以稳定的水包油相态存在，含油率10%-20%。其组分中含有的胶质、沥青质和粘土砂粒等固体微颗粒混合吸附在油水界面，形成界面膜稳定性极强的乳状液[1-2]。基于高温条件下油水密度差逐渐增大和界面膜稳定性的持续降低[3]，风城SAGD超稠油采出液现采用高温密闭脱水工艺[4]，即SAGD超稠油采出液先经一段预处理，使采出液由O/W态转换为W/O态，分离出的含油污水进入污水处理系统，W/O原油则进入二段热化学沉降脱水装置进行脱水。一段和二段脱水温度分别在160℃和140℃左右。但当前原油脱水性能行业评价执行标准SY/T5281-2000，即使用恒温水浴和具塞量筒来评价100℃以下的原油脱水性能，并未对高温条件下的评价方法进行阐述。为此，本文以风城SAGD超稠油采出液为实验油样，通过组建高温密闭脱水装置，探索出一种超稠油室内脱水性能的评价方法，以满足室内超稠原油高温密闭脱水性能评价的需要。

一 实验部分

1 主要试剂与仪器

实验样品：风城油田SAGD超稠油采出液，O/W型乳液，含油105002.4mg/L，含砂0.18%（w/w）。SAGD脱水原油粘度71780 mPa.s（50℃），密度0.9658g/cm3（50℃），胶质和沥青质含量30.56%。

实验药剂：FSX预脱水剂，新疆科力新技术发展有限公司；FSAGD破乳剂，新疆科力新技术发展有限公司。

主要仪器：HW-3B恒温箱，ZR-3型高温密闭活塞容器（250ml），WF-6高压多通阀，HDS101型高压手动计量泵，上述仪器均为江苏华安科研仪器有限公司制造； YDX型原油含水试验仪，山东邺城永兴仪器厂；DC-3006低温恒温槽，上海舜宇恒平科学仪器有限公司。

2 实验装置

本实验装置是一种超稠原油乳状液高温密闭脱水试验装置，主要由流体压送装置和活塞式储夜容器两部分组成。具体包括手动计量（装水）、高压六通阀、恒温箱和高温密闭活塞容器。

3实验方法

（1）原油含水率测定方法

按照国家标准GB/T 260-77《石油产品水分测定法》执行。

（2） 污水含油测定方法

按照标准SY/T 0550-93 《油田污水中含油量测定方法 分光光度法》执行。

（3）高温脱水性能评价方法

当前原油脱水性能评价标准SY/T5281-2000 《原油破乳剂使用性能检验方法 瓶试法》未对高温条件下的脱水性能评价方法进行阐述，为此，本文通过组建装置，探索出一种适应于耐温破乳剂破乳脱水性能评价方法。如下：

（1）组建装置：完成试验装置的组建。事先通过手动计量分别向脱水罐和药剂罐注入少许水，确保容器内的活塞同其底部不接触。

（2）装样：向脱水罐中加入一定量的试验油样（150ml）和小钢球后密闭；向药剂罐中加满预脱水剂（或破乳剂）密闭。关闭装置内的所有阀门。

（3）预热：设置恒温箱至试验温度，并恒温一定时间。

（4）调压：恒温时间结束后，打开阀门7、阀门4和阀门2，记录压力表读数

P脱，关闭阀门7、阀门4。打开阀门1、阀门3和阀门5，通过手动泵向破乳剂罐活塞底部注入水的方式，使压力表读数P药= P脱。

（5）加药：调压结束后，依次打开阀门6和阀门8，通过手动计量泵将预定体积量的预脱水剂（或破乳剂）压入脱水罐，关闭阀门8和阀门6，加药完毕。

（6）混匀：拆掉阀门7和阀门8出的耐压管线，快速水平多次震荡脱水罐，使药剂充分和油样混合。

（7）加热：将脱水罐用支架固定，倒置放在恒温箱中，加热至试验脱水时间。

（8）放样：待脱水时间到后，快速从恒温箱中取出脱水罐，连接冷却管线，打开阀门8从底端放出水和油样，做油样含水率，计算脱水率。

二 结果与讨论

利用室内组装的高温密闭脱水装置对风城SAGD超稠油采出液高温密闭脱水所需药剂进行了筛选，得出耐温性能稳定、破乳效果优良的一段FSX预脱水剂和二段FSADG破乳剂。风城SAGD超稠油采出液高温密闭脱水工艺流程见图4，室内药剂脱水效果见图5和图6。

图4 风城SAGD超稠油采出液高温密闭脱水工艺流程示意图

图5 SAGD超稠油采出液一段FSX预脱水剂脱水效果

图6 SAGD超稠油采出液二段FSAGD破乳剂脱水效果

如图4所示，风城SAGD超稠油采出液采用高温密闭脱水工艺，即SAGD超稠油采出液先经一段预处理，使采出液由O/W转换为W/O态，分离出的含油污水进入污水处理系统，W/O原油则进入二段热化学沉降脱水装置进行脱水。一段和二段脱水温度分别为160℃和140℃左右。

由图5-图6可以看出，所筛选的一段FSX预脱水剂和二段FSADG破乳剂均能有效的针对风城SAGD超稠油采出液进行脱水。其中，FSX预脱水剂加药浓度宜控制在300～500mg/L，脱水时间在40min左右，污水含油在2000mg/L左右；FSADG破乳剂加药浓度不小于200mg/L，脱水时间不小于6h，油样含水小于1%。

2013年1月～3月现场试验期间，根据来液流量大小和各处理装置的容量，采出液在一段预处理时间为45min，二段热化学沉降脱水4h。现场试验运行结果表明，在一段预处理温度150～160℃，二段热化学温度130～140℃，FSX预脱水剂300mg/L，FSADG破乳剂200mg/L的条件下，预处理装置出口污水含油小于2000mg/L，热化学沉降罐出口原油含水小于0.5%，同室内实验结果基本相符。

三 结论

针对风城油田SAGD超稠油采出液高温密闭脱水室内评价所组建的脱水装置，结构简单、操作方便，室内和现场试验结果证实其能够满足室内超稠油高温脱水评价的需求。

参考文献

[1] Tabme D E，Sharma M M. Factors controlling the stability of colloid stabilized emulsion. I .an experimental investigation [J]. J Colloid Interface Sci， 1993， 157：244-253.

[2] 李明远. 原油乳状液稳定性研究Ⅱ：原油成分对原油乳状液稳定性的影响[J]. 石油化工，1993，22（9）：224-229.

[3] 王诗中.影响超稠油脱水速度的因素分析[J].特种油气藏.2007，14（4）：101-103.

[4] 黄强，蒋旭，刘国良，等. 风城油田稠油开发地面集输与处理工艺技术[J]石油规划设计，2013，24（1）：24-27，47.

作者简介：周少雄（1987 - ），男，助理工程师，云南大学应用化学专业理学学士（2009），从事油田化学品的应用研究。