浅海油藏高效破乳工艺优化与效果分析

一、前言

随着埕岛油田进入高含水开发阶段，在石油开采过程中，原油乳状液的稳定性显著增强，导致油水分离难度加大，影响原油的品质和后续处理过程。为了提高原油的分离效率和质量，通常需要使用破乳剂和反相破乳剂来处理这些乳状液。破乳剂通过降低油水界面张力，促进油水分离，而反相破乳剂则通过在水相中形成保护膜，防止油滴聚集，稳定乳化效果。

二、作用机制与现状调查

（一）破乳剂的作用机制与应

埕岛油田中心一号平台所用水溶性破乳剂是聚醚、甲醇和水的混合物。破乳剂主要通过改变油水界面膜的性质来实现油水分离。破乳剂分子中的亲水端和亲油端能够吸附在油水界面上，破坏界面膜的稳定性，使得油滴聚集分离 [1][2]。破乳剂常用于油田开采，在油田采油过程中，用于处理采出的乳化油，快速有效地分离出油水和杂质，提高原油的质量和价值 [3][4]。

（二）反相破乳剂的作用机制与应用

埕岛油田中心一号平台所用反相破乳剂主要成分为丙烯酰胺 - 丙烯酸聚合物和水。反相破乳剂通过在油滴形成保护膜，防止油滴聚集，从而实现油水乳化的稳定效果[5][6]。反相破乳剂用于将油分散成稳定的乳状液，特别是在污水处理过程中。这种药剂在处理含油污水和提高生物处理效率方面表现出显著优势[7][8]。

（三）破乳剂与反相破乳剂的相互作用

破乳剂和反相破乳剂都具有界面活性，将它们一起加入到油水混合物中时，破乳剂分子会优先吸附在油水界面，降低界面张力，促进油滴聚集；而反相破乳剂分子则在水相中形成一层保护膜，防止油滴再次聚集。在实际应用中，这两种药剂的协同作用可以显著提高油水分离效率[9][10]。

三、研究方案

（一）中心一号平台采出液处理流程

水：采出液→段塞流捕集器→三相分离器水出口→撇油器→气浮→采出水缓冲罐→采出水提升泵→注水泵→地下

油：采出液→段塞流捕集器 $$ 三相分离器油出口→储油罐→外输泵→海三联

气：采出液→段塞流捕集器→三相分离器气出口→天然气洗涤器→高效聚结过滤器→海三联

（二）方案设计

本次研究通过测定三相分离器水出口含油浓度决定药剂的加量对于分离效果的影响，气浮水出口含油和注水泵出口含油浓度用作参考。

单因素法：控制变量法，测试水溶性破乳剂加量对于原油分离效果的影响时，控制反相破乳剂的加量一定，只改变破乳剂的加量，观察原油分离效果。控制反相破乳剂加量。测试反向破乳剂加量对于原油分离效果的影响时，控制水溶性破乳剂的加量一定，只改变反相破乳剂的加量，观察原油分离效果

四、数据分析

（一）破乳剂效果分析

单因素 ① ：控制破乳剂加量一定，改变反相破乳剂加量，根据结果所得曲线图见下列图 1 至图 3。

根据图表数据，控制水溶性破乳剂加药量为 500kg/d ，调整反相破乳剂的加 药 量， 以 50kg/d 为 梯 度 测 试， 测 试 结 果 显 示 三 相 分 离 器 A、B 水 出 口 含 油浓度随着反相破乳剂的加量增加先减小后增大。当反相破乳剂加量小于 300kg/ d 时，分离器 A、B 水出口含油浓度超高，推测是由于反相破乳剂加量较少时无法起到分离油水的作用，即反相破乳剂会有一个生效浓度。当反相破乳剂为 550kg/d 时， 三 相 分 离 器 A、B 水 出 口 含 油 浓 度 最 低 分 别 为 42lmg/L 、 423mg/L_⨀ 气浮水出口含油浓度和注水泵出口含油浓度的变化趋势与三相分离器水出口含油浓度一致，均是随着反相破乳剂加药量增加先减小后增大。

单因素 ② ：控制反相破乳剂加药量一定，改变破乳剂加量。根据结果所得曲线图见下列图 4 至图 6

根据图表数据，控制反相破乳剂加药量为 500kg/d ，调整水溶性破乳剂的加药量，以 50kg/d 为梯度测试，测试结果显示三相分离器 A、B 水出口含油浓度随着水溶性破乳剂的加量增加先减小后增大。控制反相破乳剂加量为 500kg/d 时，即使水溶性破乳剂加量为 200kg/d ，三相分离器 A、B 水出口含油浓度未出现超高情况。当水溶性破乳剂为 650kg/d 时，三相分离器 A、B 水出口含油浓度最低分别为 449mg/L 、 439mg/L_⨀ 气浮水出口含油浓度和注水泵出口含油浓度的变化趋势与三相分离器水出口含油浓度一致，均是随着水溶性破乳剂加药量增加先减小后增大。

双因素法：改变水溶性破乳剂和反相破乳剂配比，分水水质情况结果见图 7 和图 8

根据图表信息显示，当改变破乳剂和反相破乳剂配比时，分水含油量随着水溶性破乳剂和反相破乳剂加药量的变化而变化。含油量较高的气泡（代表含油量较高）主要集中在低水溶性破乳剂和低反相破乳剂加药量（例如 200kg/d 和 200kg/d ），以及高水溶性破乳剂和高反相破乳剂加药量（例如 800kg/d 和 800kg/d ）。

（二）原因分析

过高或过低的破乳剂和反相破乳剂加药量都会导致分水含油量增加。这可能是由于破乳剂和反相破乳剂的过量使用，反而导致了油水分离效果的下降。这种现象表明，破乳剂和反相破乳剂的加药量需要精确控制，既不能过低，也不能过高，才能达到最佳的破乳效果。

五、研究结论

本研究通过实验分析了不同加量的破乳剂和反相破乳剂对原油破乳效果的影响，并从破乳效果和经济效益两个方面进行了综合评估。结果表明：

破乳效果：反相破乳剂加量过低会导致分离器分水水质较差，含油浓度超高的情况发生，故反相破乳剂加量不能过低。

经济效益：加药量为 500kg/d 时，年总耗费为584 万元；而加药量为 600kg/d 时，年总耗费为 701 万元，增加的 117 万元仅换来含油浓度 6% 的下降幅度。因此，推荐在实际生产中采用 500kg/d 的破乳剂和反相破乳剂加药量组合，以实现油水分离的最佳效果和经济效益的最大化。

参考文献：

[1] 李晓峰，王建国，刘志刚. 破乳剂在石油工业中的应用研究. 石油科学，15（3），642-653.

[2] 陈华， 刘勇. 破乳剂在原油处理中的机制及应用. 石油科学与工程学报，177，227-237.

[3] 李军 ， 孙宇 ， 周强 .（2017）. 破乳剂对油水乳状液稳定性的影响 . 胶体与界面科学学报 ，504，688-695.

[4] 王力 ， 张志强 . 提高采油效率的破乳剂技术进展 . 燃料 ，272，117635.

[5] 杨新， 郭勇. 利用响应面法优化原油处理中的破乳剂用量. 燃料加工技术，149，48-54.

[6] 张伟， 王磊. 不同破乳剂对油田采出液脱水效果的影响. 石油天然气学报，39（2），23-27.

[7] 刘宁， 陈刚. 新型破乳剂在油水分离中的应用研究. 石油化工，47（8），89-93.

[8] 马强 ， 周明 . 破乳剂的研究进展及其在石油工业中的应用 . 化学工业与工程 ，36（4），410-415.

[9] 李强 ， 陈华 . 破乳剂在原油脱水中的应用效果分析 . 油田化学 ，35（5），520-526.

[10] 王建 ， 张华 . 高效破乳剂在原油处理中的应用及其经济效益分析 . 石油炼制与化工 ，39（6）， 601-607.