李金玲 黃作男 王建華 洪小平 蔣容

1大慶油田有限責任公司第四采油廠

2中國石油集團渤海鉆探工程有限公司管具與井控技術服務分公司

隨著三元復合驅(qū)技術的推廣應用，采出液的組成成分更加復雜，油水界面膜更加穩(wěn)定，表觀黏度更大、導電性更強，油珠之間聚集阻力更大，這些理化特性變化，造成采出液乳化嚴重，破乳脫水困難[1-3]。

脫水工藝是油氣集輸系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)[4-5]。電脫水器因其具有高效、預處理空間大、對周圍環(huán)境影響小等多方面優(yōu)勢[6-8]，被廣泛應用于各油田地面系統(tǒng)的脫水工藝系統(tǒng)。當采出液雜質(zhì)較多、穩(wěn)定性強時，容易在電脫環(huán)節(jié)產(chǎn)生“垮電場”現(xiàn)象[9-10]，導致設備脫水率降低，嚴重時甚至會損壞電脫水器，給油田企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟損失。因此，有必要對不同驅(qū)替條件下的含水油開展電脫水特性研究，為油田地面脫水工藝流程、設備的設計與改進提供指導，以提高油田企業(yè)經(jīng)濟效益。

大慶油田某聯(lián)合站接收某強堿三元復合驅(qū)區(qū)塊的采出液，同時，該聯(lián)合站還處理該區(qū)域的水驅(qū)采出液。在流程上，該聯(lián)合站具備復合驅(qū)三元采出液和水驅(qū)采出液單獨處理和混合處理的能力。在該聯(lián)合站分別運行了水驅(qū)-三元驅(qū)分開處理流程和水驅(qū)-三元驅(qū)混合處理流程，由于所取三元復合驅(qū)含水油、水驅(qū)-三元驅(qū)混合含水油、水驅(qū)含水油樣均來自于實際生產(chǎn)流程中的游離水脫除器脫后的含水油，因此相比于以往研究所用的室內(nèi)模擬配制采出液，本實驗得到的結(jié)果更能代表實際生產(chǎn)情況。油樣取出后，采用原油智能脫水試驗儀，對不同油樣分別進行了室內(nèi)電脫水實驗，分析總結(jié)了不同驅(qū)替條件下W/O 型乳狀液的電脫水特性以及破乳劑對W/O型乳狀液電脫水特性的影響。

1 實驗儀器、樣品及方法

實驗采用DTS-3原油智能脫水試驗儀。

實驗樣品分為三種：三元復合驅(qū)含水油，取自分開處理流程運行時4#游離水脫除器沉降后的油出口；水驅(qū)-三元驅(qū)混合含水油，取自混合處理流程運行時4#游離水脫除器沉降后的油出口；水驅(qū)含水油，取自分開處理流程運行時1#水驅(qū)游離水脫除器的油出口。以上樣品通過自然沉降，分離油水，并將其混合成含水率為10%的混合液。樣品驅(qū)油劑含量及pH值見表1，原油物性見表2。

表1 樣品驅(qū)油劑含量及pH值Tab.1 Content of oil displacement agent and pH value of the sample

表2 原油物性Tab.2 Physical properties of crude oil

將上述三種樣品分別放入DTS-3原油智能脫水試驗儀，電脫水溫度分別設置為45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃，電脫水時間設置為1 h，緩慢調(diào)整電壓至5 100 V 左右（為防止儀器損壞，當電流達到25 mA時暫停升高電壓，待電流下降后繼續(xù)提高電壓），每分鐘記錄一次脫水電壓、脫水電流，最后取出電脫水后原油測試其含水率。將三元復合驅(qū)含水油、水驅(qū)-三元驅(qū)含水油分別放入電脫水試驗儀，并分別加入FJ-43破乳劑（質(zhì)量濃度為350 mg/L），然后重復上述電脫步驟并測試電脫水后原油含水率。

2 實驗結(jié)果及分析

對電脫水后原油含水率測試結(jié)果進行統(tǒng)計，得到不同樣品電脫水1 h后的含水率（表3）。根據(jù)上述室內(nèi)電脫水模擬實驗數(shù)據(jù)，繪制各溫度下不同含水油脫水電壓-時間曲線及各溫度下不同含水油脫水電流-時間曲線（圖1～圖8）。

表3 各溫度下不同含水油電脫后原油含水率Tab.3 Water cut of different water-bearing oil after being dehydrated by electricity at different temperatures

圖1 45 ℃時不同含水油脫水電壓-時間曲線Fig.1 Curves of dehydration voltage and time of different waterbearing oil at 45 ℃

圖2 45 ℃時不同含水油脫水電流-時間曲線Fig.2 Curves of dehydration current and time of different waterbearing oil at 45 ℃

圖3 50 ℃時不同含水油脫水電壓-時間曲線Fig.3 Curves of dehydration voltage and time of different waterbearing oil at 50 ℃

圖4 50 ℃時不同含水油脫水電流-時間曲線Fig.4 Curves of dehydration current and time of different waterbearing oil at 50 ℃

圖5 55 ℃時不同含水油脫水電壓-時間曲線Fig.5 Curves of dehydration voltage and time of different waterbearing oil at 55 ℃

圖6 55 ℃時不同含水油脫水電流-時間曲線Fig.6 Curves of dehydration current and time of different waterbearing oil at 55 ℃

圖7 60 ℃時不同含水油脫水電壓-時間曲線Fig.7 Curves of dehydration voltage and time of different waterbearing oil at 60 ℃

圖8 60 ℃時不同含水油脫水電流-時間曲線Fig.8 Curves of dehydration current and time of different waterbearing oil at 60 ℃

從圖1～圖8中可以看出，三元驅(qū)含水油電脫水難度最大，且遠大于混合油和水驅(qū)含水油的脫水難度。

無論處于何種電脫水溫度，三元復合驅(qū)含水油的脫水電壓始終較低，維持在300～350 V，無法建立起有效的脫水電場，且脫水電流始終較高，維持在23～25 mA。結(jié)合表3可知，此時電脫水后原油含水率皆不達標。水驅(qū)-三元驅(qū)混合油的脫水電壓緩慢升至5 100 V 左右，脫水電流初期較高，然后逐漸穩(wěn)定在3～5 mA。水驅(qū)油樣品的脫水電壓快速上升至5 100 V 左右，脫水電流先升高后下降，最后可逐漸維持在2～3 mA，此時電流較低且穩(wěn)定，表明有效電場已經(jīng)建立。三元復合驅(qū)含水油脫水電流比混合油和水驅(qū)油樣脫水電流高5～10 倍，且電壓一直處于低水平，無法建立穩(wěn)定有效的脫水電場，這表明三元驅(qū)含水油脫水難度遠遠高于其余兩種含水油，這種現(xiàn)象與現(xiàn)場生產(chǎn)運行情況相符。

結(jié)合表3并對比圖2、圖4、圖6可以發(fā)現(xiàn)，適當控制脫水溫度可有效提高混合原油的脫水效果。

對于水驅(qū)油，隨著溫度由45 ℃升高至55 ℃，建立穩(wěn)定電場所需的時間變化不大；當溫度升至60 ℃時，建立穩(wěn)定電場所需時間減少。對于混合油，當溫度小于55 ℃時，隨著溫度升高，建立穩(wěn)定電場的時間隨之減少，同時脫水率隨之變大；溫度達到60 ℃時，電場穩(wěn)定時間延長，且脫水電流略為升高，因此55 ℃為綜合效果最佳溫度。而對于三元驅(qū)含水油，溫度從45 ℃提升到60 ℃時，脫水電壓不升高，脫水電流不下降，且脫水1 h 含水率不達標。

繪制50 ℃、55 ℃溫度條件下不同含水油無破乳劑、添加FJ-43 破乳劑時的脫水電壓-時間曲線和脫水電流-時間曲線（圖9～圖12）。

圖9 50 ℃時不同含水油脫水電壓-時間曲線（加劑/不加劑）Fig.9 Curves of dehydration voltage and time of different waterbearing oil at 50 ℃(with/without agent)

圖10 50 ℃時不同含水油脫水電流-時間曲線（加劑/不加劑）Fig.10 Curves of dehydration current and time of different waterbearing oil at 50℃(with/without agent)

圖11 55 ℃時不同含水油脫水電壓-時間曲線（加劑/不加劑）Fig.11 Curves of dehydration voltage and time of different waterbearing oil at 55 ℃(with/without agent)

由圖9～圖12 中的曲線可以看出，對于混合油，添加破乳劑后其脫水電壓、脫水電流無明顯變化，建立穩(wěn)定電場所需時間幾乎不變，50 ℃下無破乳劑時所需時間為31 min，加破乳劑時所需時間為30 min。

圖12 55 ℃時不同含水油脫水電流-時間曲線（加劑/不加劑）Fig.12 Curves of dehydration current and time of different waterbearing oil at 55 ℃(with/without agent)

對于純?nèi)獜秃向?qū)含水油，加破乳劑效果明顯，電壓20 min 左右即可升至5 100 V 左右，脫水電流急劇下降，最后維持在2 mA～3 mA，電場建立時間要快于混合油。此外，結(jié)合圖2、圖4、圖6、圖8可以得出，55 ℃是最適宜于三元復合驅(qū)含水油脫水的溫度。因此破乳劑對三元驅(qū)脫水電場穩(wěn)定效果作用明顯，溫度升高有利于破乳劑發(fā)揮效果。

3 結(jié)論

通過對取自大慶油田某聯(lián)合站實際生產(chǎn)流程中的三元復合驅(qū)含水油、水驅(qū)-三元驅(qū)混合含水油、水驅(qū)含水油進行室內(nèi)電脫水模擬實驗，可得到具體結(jié)論如下：

（1）三元含水油電脫水難度最大，且遠大于混合含水油和水驅(qū)含水油，其脫水電流高于后兩者5～10 倍以上，在電脫水儀中無法建立穩(wěn)定電場，電脫水1 h后原油含水率仍然不達標。

（2）對水驅(qū)-三元驅(qū)混合含水油，隨著溫度升高，脫水率增大，但當溫度超過55 ℃時，脫水率提高幅度逐漸變小，所以溫度55 ℃時脫水效果最好。隨電脫水時間延長，混合含水油的脫水率升高。

（3）適宜的破乳劑對三元含水油脫水電場有明顯穩(wěn)定作用，有助于降低三元含水油脫水難度。