随着油田的逐步开采，综合含水升高，大量含油污水进入集输系统，增加了集输系统和污水处理系统的压力，采用清水型破乳剂，从源头解决污水含油高的问题，既不影响原油的脱水，又减少了污水中原油的损失，是一种处理高含水期原油的较理想方法。针对冀东油田采出液性质，通过评价冀东油田现用的 5 种单剂破乳剂对 G63 转来液混合液的脱水效果，筛选出 2 种单项效果较好的单剂 1#、18#，复配了一种清水型破乳剂，命名为 JL-19 破乳剂。经室内试验和 G63 转现场应用效果证明，JL-19 破乳剂能够使乳化油含水降至 1%，游离水含油降至 256 mg·L-1，有效地减了污水处理系统的压力，减少了原油损失。
关 键 词：
清水型破乳剂；机理；原油含水
随着油田的不断开采，综合含水逐渐升高，有的油田综合含水甚至达到 90%以上。在油田化工和资源环境等领域，采出液中有时会出现稳定的化合物，这类采出液分散状态复杂，不是单一的乳状液形态，而是两种或者多种综合体形态，更为夹杂其他入井液的复杂分散状态。单一形态的破乳剂已不再适应油田不断变化的生产需求，主要表现在预脱水器水出口污水含油量较高，污水处理系统来水水质差，污水处理困难，导致注水水质不达标，外排水超标，而破乳剂能有效解决源头脱水问题，因此被广泛地应用在这些领域。而选择具有清水功能的破乳剂，在兼顾原油脱水的情况下，也能降低游离水中的含油量，减轻了污水处理系统的压力，是一种针对高含水期原油处理的有效方法，具有很重要的环保效益，值得研究。
1 破乳剂的研究发展史
原 油 破 乳 剂 的 相 关 研 究 起 始 于 1914 年Barnickel 的专利发表，该领域的发展至今已经历了 97 年。
油田开发生产中各阶段都存在不同的问题，注水井、采油井各类措施的技术应用逐渐增多，应用化学驱油技术将产生大量顽固的不易破解的原油乳状液，而且措施中入井液复杂多样，很多入井液中的成分对产出液的物性有着很大的影响，从而导致产出液的油水分离困难，油含水和水含油也不断地上升，这成了油田发展的一大攻关难题。油田产出液的油水分离从起初最简单的自然沉降到后来使用国外的无机物和普通有机物研制的破乳剂，但这一类破乳剂使用时，一旦产出液发生变化，就会导致该产品不适应油田生产现状，反而容易与地层中存在的各类成分反应，不易脱离。后续为了解决原油变化而导致的破乳剂产品的不适，国内外的专家投入大量精力逐渐研发出了多种高效破乳剂。20 世纪 60 年代末至 20 世纪 80 年代是其发展高峰期，蒋明康等提出，破乳剂改性一般是以嵌段聚醚型破乳剂进行化学改性。刘佐才等则在稠油领域研制出 8 个复配产品，即使用两种或多种破乳剂循环复配。后期专家们又提出了改头、换尾、加骨、交联、复配的五条十字技术路线的研究思路。
通过专家们所指明的方向，国内由 13 家具有科研能力的化工厂开始研发和生产破乳剂产品，更多的破乳剂产品销售公司从化工厂购买破乳剂干剂，通过复配、加溶剂来生产破乳剂。目前国内外破乳剂产品多达几十种，但是都有着专一性强、广泛适应性差的问题。为了提高该类产品的适用性，进行了添加剂的使用，通过附加一些催化剂使其破乳效果更佳、使用范围更广，21 世纪开始，无机或有机添加剂复配破乳剂、聚醚非离子破乳剂、三聚物破乳剂得到了广泛的应用，其中非离子破乳剂使用效果较好，广泛应用于油田原油脱水。
2 清水型原油破乳剂的作用机理
具有清水作用的破乳剂要具有两个特点：一是能够使 W/O 型乳状液脱出污水含油低；二是能够破坏 O/W 型的乳状液，使游离水中乳化油与水分离。破乳剂的作用机理主要有反相破乳、絮凝-聚结破乳、碰撞击破界面膜破乳、电荷中和等机理。破乳剂的破乳有些是遵循其中一种机理，更多的是几种机理同时起作用。
对于高含水期的原油采出液，大都是油包水和水包油的混合液，无论是哪种状态，与地层中成分结合时，接触界面的强度都会有所增加，采出过程中，搅动越剧烈，单位越小，其状态越稳定。因此，破乳剂应具有较好的表面活性、润湿性、絮凝和聚结效果[8]。马峰华等研究表明，二段聚醚破乳剂和多段聚醚破乳剂中的环氧丙烷会在油水界面形成一层界面膜，他具有吸附水的作用，在油水界面能有较好的缓释和过滤。但环氧丙烷过多时，破乳效果反而变差，更易形成乳化液，而冀东油田目前发展阶段正处于此类情况，且属于高含水期，因此选择清水型破乳剂进行实验。
3 清水型破乳剂复配及室内实验
3.1 破乳剂产品筛选
实验前对油田现用破乳剂产品筛选，目前冀东油田使用的破乳剂产品有 1031（滨化）、8311（滨化）、SP169（荆州）、JL-11（隆化复配）、JL-13（隆化复配），编号如表 1 所示。
采取搅拌乳状液的方式开展脱水实验，油水比为 7∶3，综合含水 36%，实验温度为 55 ℃。根据初选实验结果，G63 转油站选取隆化化工公司药剂进行试验。
3.2 实验室药剂使用
根据初选实验结果以及清水型破乳剂作用机理，选择了荆州隆化化工公司提供的破乳剂 23#、8#、9#、1#和 18#。
23#属于酚醛树脂类；8#和9#属于酚醛胺树脂类；1#和 18#属于多乙烯多胺类破乳剂，为三嵌段破乳剂，1#为 PEP 型，18#为 EPE 型。油样为冀东油田 G63转油站来液混合液。
3.3 实验室破乳剂筛选方法测定方法：
用蒸馏法和分光光度法测定。
实验过程：取井站来液处油水混合样，稍静置后分层，分离上层浮油和下层污水，按照来液油水比例配成油水混合样 500 mL，置于下层带活塞的瓶中，加入破乳剂质量浓度为 100 mg·L-1，振荡摇匀后置于 55 ℃恒温水浴中静置 1 h，测定下层污水含油和上层浮油含水。
3.4 破乳剂的筛选原则
在现用的 5 种破乳剂单剂中对比筛选：脱去上层浮油中的乳化水效果最好；脱去下层污水中的石油效果最好。
3.5 实验步骤
在实验室条件下，以 G63 转油站取样为介质，分别用破乳剂 23#、8#、9#、1#和 18#进行实验，观察其效果并进行对比。将效果较好的破乳剂进行复配，通过室内评价，筛选出针对 G63 转油站来液破乳效果最好的复配产品，再与 G63 转油站现用破乳剂进行对比。
取 G63 转油站来液，原油含水为 80%， 55 ℃恒温脱水，加药质量浓度为 100 mg·L-1，选取 23#、8#、9#、1#和 18#破乳剂进行筛选实验，实验数据如表 3 所示。
从表 3 的实验结果可以看出，脱去上层浮油中乳化水效果最好的是 1#破乳剂，但对下层污水中石油去除效果不佳，18#破乳剂有较强的清水作用，但是上层浮油乳化水含量较高。
针对以上实验结果，将 1#与 18#复配使用，并与 G63 转现用的破乳剂进行了对比实验，结果见表4 和图 2。
从表 4 和图 2 可以看出，复配破乳剂可将混合液下层水含油质量浓度降低至 256 mg·L-1，混合液上层油含水降低至 1%。由此可见，1#和 18#复配破乳剂既能够较好地去除上层浮油中的乳化水，又能够有效地去除下层污水含油量，相比 G63 转现用破乳剂而言是一种较好的清水型破乳剂。
4 破乳剂的现场使用情况
冀东油田集输系统主要分为两个部分，转油站初步处理和高一联的集中处理。破乳剂的加入点如图 3 所示（①、②、③为破乳剂加药节点），井站来液进入转油站加入破乳剂，在输往高一联的管道中起到破乳作用，进入高一联分别在预脱水器前和预脱水器后加入破乳剂。高一联现有预脱水器 4 台，处理液量约为 3.3×104 m3·d-1，经预脱水器分离出总水量的 70%～80%，因此改善预脱水器分离污水的水质，可以有效地降低污水处理系统的压力，实现污水处理系统的稳定达标。
方案一：G63 转三相加入 JL-19 破乳剂。将实验室内筛选破乳剂投入 G63 转使用，G63 转输往高一联 3＃预脱水器进行处理。G63 转来液温度为55 ℃，液体在三相滞留时间为 2 h。对比 G63 转使用清水型破乳剂前后高一联 3#预脱水器水出口和G63 外输污水含油数据，结果见表 5 和表 6。
从表 5 可以看出，在 G63 转使用清水型破乳剂后，并且通过容器内反应和管道破乳，使高一联 3#预脱器水出口含油值下降。
从表 6 可以看出，在 G63 转试用清水型破乳剂后，有效降低了 G63 转外输油中游离水的含油量，保证了 G63 转回灌污水的水质达标，但没有高一联预脱水数据明显。
方案二：高一联预脱加入 JL-19 破乳剂。将实验室内筛选破乳剂投入高一联预脱使用，G63 转停止加入破乳剂。高一联来液温度为 51 ℃，液体在预脱水器滞留时间为 2 h，对比高一联使用清水型破乳剂前后高一联 3#预脱水器水出口污水含油数据，结果见表 7。
从表 7 可以看出，在高一联 3#预脱前使用清水型破乳剂后，通过容器内反应，使高一联 3#预脱器水出口含油值下降，但没有在 G63 转加入破乳剂的效果明显。结合表 5、表 6、表 7 的数据对比可看出，复配破乳剂 JL-19 表现出良好的破乳效果；液体输送时，反应时间、介质温度和破乳方式对破乳效果有直接影响。
通过现场应用效果对比，方案一加药方式更能充分发挥破乳剂的破乳效果。G63 转现每天分水2 000 m3，水中含油从 1 151 mg·L-1降至 331 mg·L-1，下降了 820 mg·L-1，减少原油损失 1.6 t，运行至今累计减少原油损失 147.2 t，创造了良好的经济效益。
5 结论及建议
5.1 结论
1)实验筛选出的荆州 1#和 18#的复配产品 JL-19破乳剂适用于 G63 转的目前生产情况，该破乳剂能够将 G63 转采出液乳化油含水降至 1%，游离水含油降至 256 mg·L-1，表现出良好的破乳效果。
1)实验筛选出的荆州 1#和 18#的复配产品 JL-19破乳剂适用于 G63 转的目前生产情况，该破乳剂能够将 G63 转采出液乳化油含水降至 1%，游离水含油降至 256 mg·L-1，表现出良好的破乳效果。
2）液体温度、加药方式、反应时间对破乳剂的破乳效果有着直接的影响。
3）将该破乳剂投入现场使用后，有效地降低G63 转三相水出口含油，保障了分水站的平稳运行，每天减少原油损失约 1.6 t，能够有效降低 3#预脱器水出口含油，减轻了污水处理系统的压力。
5.2 建议
1）专一性强是原油破乳剂的特点，即使对某一种特性原油或者某区块的原油使用效果好，对其他特性原油或其他区块原油不一定有效。冀东油田油藏类型复杂多样、油品性质差异大，直接决定了破乳剂产品的多样化。随着油田开发生产的持续进行，油水井措施种类日益增多，入井液错综复杂，原油物性变化较快，因此破乳剂产品的更新需要跟紧油田发展变化。
2）通过油田近几年的发展，地层能量递减，产出液温度由原先 60 ℃以上降低到 50 ℃左右，低温破乳剂成为该领域重点研发方向。
原标题：清水型破乳剂的研制与应用
原作者：郝建华 雷颖 崔明凯
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