海上平臺乳化液處理探索

黃發龍

中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津 300450

隨著油田開發，生產處理平臺原油處理系統存在大量乳化液，這些乳化液呈灰黑色黏稠狀，密度較原油低，黏度大，流動性差，易聚結，通過平臺現有處理流程無法對乳化液進行有效分離，導致大量乳化液在生產流程中堆積，尤其是二級分離器的水室及不合格油罐內，極大地增加了流程處理負擔，降低生產處理效率。在流程轉運過程中，如果控制不合理，可能造成乳化液進入污水處理系統，導致平臺水處理設備污染，造成注水水質超標。同時，大量無法有效處理的乳化液極大影響了電脫供給泵、不合格油罐轉液泵的運行效率，造成流程波動、油礦關停等嚴重后果，為平臺的安全穩定生產帶來極大的生產隱患。

1 乳化液形成

乳化液是原油和地層水在共同的運動中，由于劇烈攪拌，使一種液體微小的液滴分散于另外一種液體中所形成的混合物。通常認為，乳化液形成的必要條件有三個：同時存在原油和水；有劇烈的攪拌使一相液體破碎為微小顆粒后分散于另一相中；存在乳化劑，使形成的乳化液具備一定的穩定性。在原油開采過程中，大多數的原油都含有水且含有瀝青質等天然乳化劑，原油從油層向井底流動時，由于其流速緩慢，一般不會形成乳化液。但當原油和水向井口流動時，伴生氣不斷析出，體積不斷膨脹，油與水的攪拌越來越劇烈。當油、氣、水通過油嘴時，由于節流的作用，壓力突降，流速劇增，原油和水破碎并充分混合，大大增加原油的乳化程度。同時，在原油處理過程中，由于油、水呈混合態輸送，在集輸管線和設備里，油、水的激烈攪動加劇了乳化液的形成。

1.1 乳化液的類型

乳化液的類型主要有三種：油包水型，即水以極微小的顆粒分散在原油中，水為內相，油為外相，水相微粒被含有油、瀝青、膠質的薄膜包裹；水包油型，即油以極微小的顆粒分散在水中；混合型，即油包水包油型和水包油包水型乳化液等。由于原油中含有瀝青質、膠質、脂肪酸、石蠟、泥土和砂粒等天然乳化劑，這些乳化劑絕大部分都是親油型，因此一般形成穩定的油包水型乳化液（W/O）[1]。通過對平臺乳化液性狀分析判斷，流程中大量產生的乳化液為穩定的油包水型乳化液。

在流程中的原油與水發生乳化時，其性質發生很大變化。通常情況，原油乳化后，其體積較原體積增加，密度也大幅增加，黏度也顯著增加，形成了體積膨脹、黏度較大且密度較重的半凝膠形態，單靠分離器的自然沉降無法實現油、水分離，從而造成分離器油室含水過高，水室含油過高等現象，無法達到分離器油水分離的預期效果，最終影響原油品質。

1.2 乳化液處置方法研究

因海上平臺受地域、環境、空間等影響，無法向內陸油田一樣可以多級、多設備進行乳化液處理，例如電場處理、超聲波處理、生物處理這幾種常見的國內外處理技術，除了電場處理在海上平臺局部有應用外，其余兩種并不適用于此[2]；目前，在海上平臺應用最廣的處理流程乳化液的方法有：熱重力沉降法、離心分離法、化學藥劑法。

2 平臺乳化液處置方法研究與試驗

平臺根據乳化液的形成條件及主要處理方法提出乳化液處理思路，主要分兩步，一是通過控制乳化液形成的三個必要因素中的一個或幾個，減少乳化液的形成。二是通過優化乳化液處理方法，提高乳化液處理效果，減少乳化液在流程中的聚集。

2.1 控制油井出水

根據油田開發情況，乳化液的形成主要發生在油田高含水期，通過控制油井出水可以減少油水混合，減少乳化液的形成。同時，控制油井出水也是油田開發后期的主要工作，實施必要性強。

目前控制油井出水主要有分層開采、封堵水層、合理注水等措施。但本油田屬于大型邊底水油藏，水體能量大，開采方式主要為普通合采，前期底水錐進突出，含水上升較快，實施堵水作業效果有限，無法通過有效控制油井出水來減少乳化液的生成。

2.2 控制流程擾動

乳化液的形成需要有劇烈的攪動，通過提升流程抗波動的干擾能力與減少流程擾動兩個方面入手。

（1）采油樹油壓優化：通過摸索油田地面集輸系統和分離器的合理壓力范圍值，減少油嘴前后壓差，從而縮小壓力驟變導致的物流攪動；

（2）從平臺建造初期進行管線優化：簡化油氣集輸流程，減少彎頭、三通、閥件等局部阻力；

（3）流程參數優化：嚴控流程參數，減少人員誤操作、上游流量波動幅度大、高峰轉液等行為，確保流程運行穩定，減少流程轉液頻次等方法。

以上三點措施均可達到減少流程擾動，減輕對油水混合液的攪動，可有效避免乳化液的形成，但該方法受限條件較多，無法穩定保證減少乳化液的產生，可操作性不強。

2.3 控制破乳劑品質

生產處理平臺處理的兩個上游井口平臺產出液含水都較高，其中一個平臺產出液含水達到95%以上。而處理流程使用的油基破乳劑遇水會形成黏稠的乳狀液，現場人員懷疑過量的破乳劑在流程中與處理液發生反應生成乳化液。為了驗證此疑問，現場在同一取樣點取三等份含水較高平臺的產出液，其中一份不添加破乳劑，一份加一滴破乳劑，另一份加三滴破乳劑，然后再向三份樣品中加入等量的石油醚，同時進行離心分離[3]。由實驗得出結論：適量添加破乳劑有利于油水分離，但過量破乳劑會導致乳化液的產生，產生的乳化液性狀與生產流程中的乳化液相似。由此可知，平臺生產流程中的乳化液很有可能是高含水平臺產液與過量的破乳劑發生反應生成的，通過優化破乳劑注入方式或可減少乳化液的產生。

原高含水平臺油井產出液匯集至生產管匯，與此處加入的破乳劑混合后再與另一平臺的油井產出液匯合進入生產處理平臺進行處理?，F場將高含水平臺破乳劑注入點位從生產管匯調整至進入生產處理平臺前端，減少破乳劑與高含水產液接觸，并且逐漸降低破乳劑的注入量，同步提高含水相對較低平臺破乳劑的注入量，確保工藝流程穩定。在調整過程中，密切觀察流程破乳劑的生成情況，發現乳化液生成量逐漸減少，二級分離器水室乳化液層厚度由40～50mm下降至不足10mm，最終高含水平臺破乳劑停注，整個實驗過程中，流程運行平穩。

2.4 優化處理流程

按照常規流程，平臺乳化液在不合格油罐內靠熱重力沉降的辦法進行油水分離，部分轉至一級分離器內進行處理，此方法處理效果差，且存在較大的運行風險。通過現場試驗發現，平臺乳化液在溫度達到90℃時能很好的進行分離，因此提出利用電脫水器高操作溫度（100℃）、高電場強度的特點對乳化液進行高溫電場破乳。通過流程改造，在原油循環加熱器管程出口預留2寸接口處連接臨時軟管至二級分離器底部排放管線預留口，啟動原油循環加熱泵后將一部分乳化液通過二級分離器油室出口轉至電脫水器進行處理。經過數次現場處理發現通過此方法可有效處理平臺乳化液，且對流程影響較小，各級設備處理效果良好，電脫水器油相出口含水合格，可以實現通過此方法處理乳化液。此流程成為平臺原油儲罐底部乳化液處理的常規流程。

3 結束語

隨著油田含水不斷上升，平臺乳化液產生量增加，乳化液體積大、密度高、黏度大，極大降低了平臺生產流程處理效率，影響平臺安全平穩運行。通過對乳化液的成因分析，提出了文中四種針對性的解決思路并加以實施；通過調整破乳劑的注入點位及注入濃度，從根源上減少乳化液的生成；通過優化處理流程，利用電脫水器進行電場破乳，高效處理流程積存的乳化液。措施實施后，見效顯著，解決平臺生產流程中的乳化液積存問題，本次試驗為海上平臺的乳化液處理提供了可行性方案與經驗，可以在其他高含水油田進一步進行推廣論證。