通过量筒瓶试法和中试测验，考察了不同加药质量浓度下高黏油用原油消泡剂 RD-XPJ的消泡和抑泡性能。瓶试数据说明，消泡剂 RD-XPJ 的消泡/抑泡性能均优于市面所售消泡剂AD-1、AD-2、AD-3、AD-4，表现出快速消泡和高效抑泡性能。连续 20 天的中试数据显示，随着 RD-XPJ 的加药质量浓度优化，减小到最低加药质量浓度 13 mg·L-1，脱气塔内液位仍低于警戒线 2/3 处，保障原油处理流程稳定，可替代现场在用消泡剂。

关 键 词：

        乍得 Baobab 油田；高黏油；油基消泡剂；量筒法；脱气塔

 

        BN 油藏位于乍得国家的 Bongor 盆地 Baobab 油田东北部，为层状边水构造-岩性油藏，目的层为PI1~PI4 砂岩组，油层厚度大、丰度高，开发方案设计为常规稀油开发，然而方案实施过程中，靠边水的 N1-19 井、N1-18 井 PI4 砂岩组试油试采出高黏油，影响油田产能建设。自建立原油处理站后，高黏油用消泡剂一直使用国外的原油消泡剂，不仅价格高，还对设备防腐要求高，交付周期长。因此，需要研制出国产的快速消泡和抑泡型产品，在保障现场稳定生产同时，降低生产成本。

1     实验部分

1.1  材料与仪器

1.1.1 实验材料

         聚硅氧烷，型号黏度 500、1 000 mPa·s，安徽艾约塔硅油有限公司；改性短链聚醚，型号 L-61和 L-40，江苏省海安石油化工厂；硅烷偶联剂，型号 KH-550 和 KH-570，南京轩浩新材料科技有限公司；斯盘 80 和吐温 60，江苏省海安石油化工厂；液碱，江苏泰楚化工有限公司。

        现 场 在 用 消 泡 剂 （ 生 产 用 加 药 质 量 浓 度20 mg·L-1）；绿色消泡剂 AD-1、AD-2、AD-3、AD-4，分别为脂肪酸类、纯硅油类、纯聚醚类型、硅脂类，均为市售产品，其中 AD-1、AD-3 均为透明液体消泡剂，AD-4 为半浑浊液体消泡剂，AD-2 为水基白色液体消泡剂；自研消泡剂 RD-XPJ，为接枝改性后的油溶性聚醚硅油溶液，呈透明微黄色液体。

        实验用油为乍得的 Bongor 盆地 Baobab 油田的混合油，混合油来源于 Baobab 油田 2.1 期的 CPF 站中未投加消泡剂的脱气塔前端。

1.1.2  实验仪器

         小型高压反应罐，型号 CGS299-100-40，成都铂鑫气体设备有限公司；振动水浴摇床，型号PB-1400，美国 Boekel 公司；恒温水浴槽，型号HHW21.600AII，天津泰斯特仪器有限公司；移液枪，型号100~1 000、10~100 μL各1支，艾本德Eppendorf公司；量筒，型号 500、1 000 mL 各 2 支，四川蜀玻（集团）有限责任公司；烧杯，型号 1 000 mL，四川蜀玻（集团）有限责任公司。

1.2     实验方法

1.2.1 量筒瓶试法

         按《原油消泡剂技术要求》（Q/SHCG 46—2012）评价消泡剂的消泡/抑泡性能。考虑到 Baobab 油田2.1 期的原油黏度高，需保持在井口温度 50 ℃下，采用量筒瓶试法评选。选取新鲜的实验用油，保持油温在 50 ℃，量取 500 mL 原油后，滴加相应加药质量浓度的消泡剂，静置数秒，记录指定的消泡时间下的原油总体积，再次补加 50 mg·L-1的消泡剂，记录原油体积。另重新量取 500 mL 原油，滴加相应加药质量浓度的消泡剂，采用长细管从量筒底部鼓泡 N2，气体流速调整为 5 L·min-1，记录指定的抑泡时间下原油的体积 V，评价消泡剂的抑泡性能。

1.2.2 现场生产工艺

         单井中原油通过进气歧管进入一级加热，提高原油温度至 65 ℃后，到达三相高压分离器（即一级分离器），在其中分离出油、气和水。剩余部分油气水经加热炉热交换器的二级加热后，流入脱气塔，分离出油、气，然后经沉降罐 36 h 沉降分离出油、水，经处理后的原油流进原油储罐，经检测储罐原油的含水率低于 0.5%后外输，流程见图 1。

          

1.2.3 含气原油物性

        参照标准 ASTM D4007-11，测定 Baobab 油田2.1 期的原油物性参数：含蜡 8.2%、硫化物 3.5%，倾点 33 ℃，API 密度为 27.8，表观黏度 14.7 mPa·s，综合含水 15%~16%，含气 11%。

2       结果与讨论

2.1    实验合成

2.1.1 实验原理

         在原油采出和处理过程中，温度升高和压力降低都会破坏原油的气液平衡，使原油中的轻烃液体挥发成轻烃气体。轻烃气体受原油黏度、管道空间、流动形态等因素的影响，很难顺利逸出原油表面，在管道内原油中形成气泡，引起原油体积膨胀，生成泡沫。含有大量泡沫的原油流进 Baobab 油田2.1 期的 CPF 站内管道中，在脱气塔的前端加药点处投加原油消泡剂，快速解决原油泡沫问题。化学消泡剂的作用过程主要分 3 步：降低气液界面张力，顶替和增溶起泡物质；破坏液膜的双电层而“拆除” 液膜；促进液膜的排液速度，使液膜加速变薄而破灭。

        由于消泡剂的表面张力小于原油泡沫的表面张力，可在原油液膜间扩散渗透，渗透性增大，当与泡膜厚度相当时即会取代原有的液膜，形成一个“水/油/水”桥梁，见图 2。

         

        该油桥受两侧高表面张力液体径向牵引，不断变薄，最终其应力失衡起到消泡作用，在消泡过程中形成的油桥及其被拉伸的行为符合DENKOV 等提出的“架桥-拉伸”机理。

2.1.2  合成步骤

          RD-XPJ 原油消泡剂是由扬州润达油田化学剂有限公司研制，主要由聚硅氧烷（黏度 500 mPa·s、黏度 1 000 mPa·s）、改性短链聚醚（L-61、L-40）、硅烷偶联剂 KH-550、硅烷偶联剂 KH-570、表面活性剂（斯盘 80、吐温 60）和液碱合成。其中，聚硅氧烷、改性短链聚醚、硅烷偶联剂是主要活性成分，起到化学接枝桥接作用，对消泡和抑泡有促进作用；表面活性剂具有一定的乳化作用，降低液相界面张力，促进破泡过程。称取 8 份聚硅氧烷（V 黏度 500mPa·s/V 黏度 1000mPa·s=3/1）、15 份改性短链聚醚（VL-40/VL-61=1/1）、4 份硅烷偶联剂 KH-550、3 份硅烷偶联剂 KH-570，放置于实验用小型高压反应罐中，然后滴加 0.5 份的全氟磺化类催化剂和 1 份液碱，密闭高压反应罐，给罐中液体通 N2除氧，排氧时间 30 min，升温至 90 ℃，增压至 0.3 MPa，关闭 N2阀门，密封搅拌反应 120 min后，缓慢释放罐内气压至 0.1 MPa，降温低于 45 ℃后，滴加各 0.5 份的斯盘 80 和吐温 60 以及 66 份S-1000 溶剂油，搅拌 30 min，得高黏油用原油消泡剂 RD-XPJ。采用红外光谱图分析，C—H 键吸收振动峰在波数 3 150 cm-1和 1 450 cm-1处，Si—O—CH3键吸收振动峰在波数 1 050 cm-1处。

2.2   消泡剂性能评价

        量取实验用油 500 mL，对消泡剂评价消泡性能，另重新取同体积的新实验用油（需静置物理除泡至无原油泡沫存在）对消泡剂评价抑泡性能，重点评价不同加药质量浓度下不同消泡剂的消泡/抑泡性能，数据列于表 1 至表 6、图 3 至图 14 中。

         
 
 
 
  
 

 

 

原标题：高黏油用原油消泡剂的研制与应用

原作者：安进   吴超    袁海兵   欧阳向南    肖超国