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低温破乳剂HBP-02的研究与应用 李少平 李国兵 （中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司） 摘 要 针对华北油田高一联、河一联等联合站原油（石蜡基原油）脱水温度高、能耗大等问题，通过技术创新，采用树脂型聚氧烯醚及硅氧烷为原料合成出了新型低温破乳剂HBP-01，并与具有星型结构的支链型破乳剂BC-068 进行复配，进一步提高了药剂的低温脱水效果，研制出了最佳的低温破乳剂配方HBP-02。本文介绍了HBP-02的室内研制、性能评价及在高一联和河一联的现场应用情况。 关键词 低温破乳剂 星型结构破乳剂 架接合成技术 石蜡基原油 原油脱水
1 前言 随着原油的不断开采，大部分油田进入高含水期，产液量增大，致使原处理设备和流程负荷加重，原油脱水的热能和电能损耗增加，原油生产成本上升。为了降低原油脱水过程中的热能损耗，近年来在脱水工艺和设备上取得了成效，一些联合站采用了高效三相分离器或旋流分离器等高含水原油游离水脱出技术，脱水工艺由一级或两级高效三相分离器脱水工艺替代了原二段热化学脱水工艺，但无论是哪种脱水工艺，由于脱水仍采用常规破乳剂，致使原油脱水温度居高不下。本文主要针对华北油田高一联等联合站原油进行了低温破乳剂的研究工作，通过技术创新，研究出了适合于石蜡基原油使用的低温破乳剂，该药剂在50℃～55℃下，对高一联等联合站原油的脱水率均在95%以上。 2 HBP-02的研制 2.1 药剂研制设想 根据对原油性质的分析和破乳剂结构对其脱水率影响等的调研分析认为,一个好的破乳剂结构中必须要有一定的高活性元素（含磷、含硅或含氟等元素）和多分支结构，才能保证药剂有较高的表面活性和较强的扩散、渗透和絮凝能力。据此设计的破乳剂分子结构为：以树脂型聚氧烯醚及硅氧烷为原料，利用架接合成技术合成出新型低温破乳剂HBP-01，再与星型结构的破乳剂（BC-068）复配，以增加药剂的分支结构，研究出低温破乳剂HBP-02。 2.2 药剂室内合成与复配 2.2.1 实验药品 树脂型起始剂：自制，硅氧烷：工业品，环氧乙烷：工业品，环氧丙烷:工业品。 2.2.2 主要设备 GDX-0.5高压合成釜，多用有机玻璃制备仪，真空装置。 2.2.3 药剂合成 将一定量的RA聚醚与一定量的硅氧烷及引发剂置于带有加热、搅拌装置250mL反应瓶中，开启搅拌，然后缓慢升温至反应温度，保温反应3h后，降温并缓慢加入计算量的溶剂、互溶剂，继续搅拌30min，物料混合均匀后出料得棕红色透明液体破乳剂。 2.2.4 HBP-01配方的确定 用一定量的RA聚醚，分别与不同比例的硅氧烷反应制得含硅聚醚（HBP-01～06），并用河一联等四个联合站原油进行了脱水试验，确定了脱水效果较好的配方HBP-01。 2.2.5 HBP-02的复配 HBP-01破乳剂对河一联等四个联合站原油的脱水率均在95%以下,为了进一步提高药剂的低温脱水效果,经过技术攻关,将HBP-01与具有星型结构的BC-068破乳剂进行了不同比例的复配试验, 由于BC-068破乳剂具有比HBP-01更多的支链结构，使得药剂能迅速进入油水界面膜，在HBP-01的高活性硅的作用下，迅速破坏油水界面膜，达到快速脱水的目的，又由于HBP-01具有较强的抗剪切和絮凝能力，使得脱出的小水滴能很快地聚结成大水滴，进而从油相中分离出来，达到较高的脱水率。通过对原油的脱水试验,研究出了脱水效果好于单剂的药剂配方HBP-02。 2.2.6 HBP-02的性能评价试验 采用河一联等四个站原油对HBP-02脱水效果评价试验结果见表1。
表1 河一联等四个站原油（含水30%）使用HBP-02破乳剂脱水试验数据表
以上试验结果表明,新研制药剂HBP-02对四个站原油的脱水效果均优于目前现场用药,90min的脱水率在95%以上。 3 现场试验 3.1 低温破乳剂 HBP-02在高一联的现场试验 3.1.1 高一联原油脱水工艺概况 高一联合站平均日处理液量1598t，综合含水约85%。采用大罐热化学沉降和电脱水的脱水工艺流程进行原油脱水处理。破乳剂投药量约45kg/d，坏油罐脱水温度54℃～58℃，出口原油含水20％左右；电脱水器温度60℃～65℃，脱后原油含水≤0.5%。其脱水工艺流程见图1。
3.1.2 HBP-02低温破乳剂在高一联的应用情况 HBP-02低温破乳剂是在高一联现有的工艺流程下进行的，采取目前的脱水加药工艺，加药方式、投药量与原药剂相同，只对目前在用的脱水破乳剂进行更换，并进行了电脱水器温度降低的脱水试验。 为保证脱出原油及水质质量，试验采取积极稳妥的方法，分两个阶段进行。根据室内试验的情况，脱水温度采取逐步降低方式，在现场电脱水温度60℃～65℃基础上，第一步首先进行60℃脱水试验，再进行58℃、56℃的试验。 试验数据归纳整理见表2。
表2 HBP-02原油破乳剂在高一联的现场应用情况
3.1.3 高一联现场试验结论 通过上述试验数据可以看出，在加药浓度不变，加药方式不变，使用HBP-02低温破乳剂，脱水温度降低5℃～10℃，降低至55.5℃～56.5℃的条件下，电脱水器运行正常，脱后原油含水均低于0.3%。实现了原油在析蜡点温度以下2℃～4℃的高效脱水。可见高一联原油采用HBP-02低温破乳剂能够达到低温脱水的目的。 3.2 低温破乳剂HBP-02在河一联的现场试验 3.2.1 河一联原油脱水工艺概况 河一联合站日处理液量1400m3～1500m3，综合含水为70%左右。目前采用一级油气分离器、大罐热化学沉降和电脱水的脱水工艺流程进行原油脱水处理。破乳剂投药量1.0Kg/h～1.5Kg/h,坏油罐脱水温度51℃～57℃，出口原油含水20％左右；在5月至10月初不点脱水炉，电脱水器温度与坏油罐相同，其它月份电脱水器脱水温度在60℃～65℃之间，脱后原油含水≤0.8%。站内每天下午4点左右开电脱水器处理油样，根据处理量于22点至次日2点关闭电脱水器，其它时间油样在坏油罐中沉降并根据油水界面放底水。由于河一联原油在5月至10月初，站内不需加热既可使原油脱水至合格，因此，本次试验在河一联只进行了降低药剂投药量的试验内容。河一联脱水工艺流程见图2
3.2.2 HBP-02低温破乳剂在河一联的应用情况 为了保证该站原油处理系统平稳运行，不影响正常生产，确保脱后油含水合格，试验在现场生产工艺流程及操作参数不变的情况下进行。试验内容：（1）在现用药剂条件下（投药量1.2Kg/h，约为20mg/L），坏油罐出口和电脱水器出口原油含水的测定；（2）投加CH-1027不同投药量（1.2 Kg/h、1.0 Kg/h、0.8 Kg/h和0.7 Kg/h， 投药浓度约为20mg/L、16.5mg/L、13mg/L和11.5mg/L）条件下，坏油罐出口和电脱水器出口原油含水的测定。试验共进行了十五天，在现场试验期间整个原油处理工艺系统运行平稳。试验结果见表3。
表3 HBP-02原油破乳剂在河一联的现场应用情况
3.2.3 河一联现场试验结论 在河一联现有脱水工艺条件下，HBP-02破乳剂与现场用药剂在相同脱水条件下相比，坏油罐出口原油含水有较大幅度的降低，其低温脱水效果远远好于现场用破乳剂。将HBP-02药剂的投药量由目前现场投药量的1.2Kg/h降低到0.7Kg/h,也可以保证脱水系统运行正常，脱后原油含水＜0.3%。 4 研究与应用结论 以树脂型聚氧烯醚及硅氧烷为原材料，利用架桥合成技术合成出了新型破乳剂HBP-01，又采用了复配工艺创新，用HBP-01与具有星型结构的破乳剂BC-068进行药剂 复配，研究出的低温破乳剂HBP-02，在50℃～55℃的室内脱水温度下，脱水率均在95%以上，与国内应用效果较好的破乳剂相比,脱水率提高15%以上，低温脱水效果显著；其在河一联和高一联的现场试验结果表明，在保证现场脱水系统运行正常的情况下，HBP-02可以使河一联药剂投药量由目前现场用药剂的1.5Kg/h | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
