原油破乳剂

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什么是原油破乳剂[1]

  原油破乳剂是指对原油乳状液脱水、脱盐等处理而开发的化学药剂,它主要通过破坏和影响乳状液界面膜强度或替换界面膜使乳状液脱稳而达到脱水等目的。

原油破乳剂的作用机理及性质[2]

  油井产出的油水乳状液的液滴表面分布着天然的乳化剂,如胶质、沥青质、有机质等,这些物质常常与淤泥和粘土、无机盐、蜡质等结合在一起,在油水界面形成一层膜,其机械强度越大,液滴直径越小。油水乳状液也就越稳定。原油破乳剂的破乳实质是使原油破乳剂吸附到油水界面,将原有的乳化剂(皂、胶质等)从油水界面顶替下来,但并不形成牢固的保护膜,即原来的固体粉末(如沥青质粒子或微晶石蜡)完全被原油或水润湿,进入润湿它的那一相,从而破坏保护层,分散层相互靠近并聚结变大,最终实现油水分离的过程。原油破乳剂的性质主要体现在扩散吸附性、润湿成膜性两个方面。对于某种乳化原油。如果对于某种原油破乳剂在这两个方面都有良好的性能,那这种原油破乳剂对这种乳化原油会有很好的破乳效果。

  (1)扩散吸附性原油破乳剂的扩散吸附性是指原油破乳剂分子进入油水乳状液并向油水界面膜上扩散的速度和吸附的能力。如采它的扩散吸附性好,它对膜的破坏作用就充分完全,宏观上表现为用药量少、脱水速度快和脱水量大。也正是因为原油破乳剂对不同的原油乳状液在扩散吸附性方面有较大的差异,才使得原油破乳剂对乳状液的稳定性影响强弱不同,导致出现了品种繁多的原油破乳剂。

  (2)润湿成膜性原油破乳剂分子进入油水界面后,能否有效破坏界面膜是破乳的关键所在。具体表现在原油破乳剂对界面膜上的沥青质、石蜡以及其他固体颗粒的润湿反转能力,占据顶替原界面重新成膜从而降低原乳化膜的强度的能力。因此,原油破乳剂润湿能力越强,其破乳脱水性就越好。

原油破乳剂的类型及应用[3]

  随着原油朝重质化方向发展,研究工作也更加深入。研究机构、油田和化工厂家密切合作,我国研发的破乳剂已完全满足了油田原油脱水的需要,主要类型归纳如下。

  1.酚醛树脂或烷基酚醛树脂聚氧乙烯聚氧丙烯醚

  合成起始剂时常用的烷基酚为壬基酚或以含九个碳为主的混合烷基酚。如AF-3111、AF-831、AF-6231、AF-2036等,此类产品依实际要求可做成油溶型,也可做成水溶型,在破乳的同时兼具降粘、防蜡的作用。

  2.多乙烯多胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚

  所用的胺主要有多乙烯多胺、乙二胺等。如AE-8051、AE-169、AP-134、AP-136等。此类产品具有水溶性,脱水速度快,耐低温等特点。

  3.酚胺醛树脂聚氧乙烯聚氧丙烯醚

  以烷基酚、乙烯胺类化合物和甲醛的缩合产物为起始剂。如TA-1031、ST-12、ST-13等。此类产品适于低温脱水,破乳效果好,适应性较广,具有降粘、防蜡的作用,是目前油田使用较为主要的类型。

  4.聚醚与甲苯异氰酸酯交联生成的高分子聚氨酯类

  作为高分子的聚醚,分子量一般为2×103~1×104。女口PO I-2420、PO I-1420、PO I-2006等。此类产品适于稠油破乳脱水。

  5.聚氧乙烯聚氧丙烯磷酸酯类

  聚氧烯烃醚与三氯磷酰(POCl3)、五氧化二磷(P2O5)的反应产物。如ZPC、ZPT、PA-320等。此类产品在油、水两相均有良好的分散性,对该界面也有较好的润湿性,破乳速度快,是很好的混合型原油破乳剂。

  6.两性离子聚合物

  将环氧氯丙烷进行开环聚合得到氯代聚醚,然后用低分子胺将其季铵化。如CW-01,此产品不仅具有良好的破乳效果,而且具有缓蚀作用,还能有效的抑制H2SCO2、HC1和NaCl对金属的腐蚀。

  7.超高分子量破乳剂

  采用三乙基铝一乙酰丙酮一水三元催化体系,通过阴离子配位聚合得到的环氧烷类聚合物,分子量高达5×105~5×106,破乳效果极好。如UH-6535。

  8.复配破乳剂

  使用两种或多种破乳剂进行组合,利用破乳剂间的协同作用可以提高破乳剂的性能,降低破乳剂用量,加快脱水速度,节约能源,同时也使经济效益得到大幅度的提升。目前此类破乳剂在油田的使用已十分普遍。

原油破乳剂存在的问题与展望[4]

  (1)由于国内研究部门长期以来遵循“改头、换尾、加骨、交联、复配”的研究思路,在获得了比较好的应用效果的同时,也限制了进一步的发展,新结构的破乳剂的研发严重滞后。研发后劲不足。随着聚合物驱、三元复合驱油等工艺技术在国内油田的大面积应用。原油乳状液中不仅水含量增加,而且稳定性增强,原油乳状液呈现W/O/W或O/W/O等多重乳状液的特征,破乳难度加大。但是近年来国内却鲜有性能优良、适合于三次采油采出液破乳的破乳剂产品出现。新产品的开发严重滞后。

  (2)在机理方面,对三次采油技术采出液破乳机理的研究较少,对破乳剂影响油水界面膜稳定性的关键因素认识不清,这也使破乳剂的研究工作缺乏有力的指导。

  (3)原油破乳剂目前仍无统一的产品命名规则,产品牌号混乱。大量复配剂的出现打乱了原来的剂名体系,同一型号的产品往往具有不同的名称,生产者无法提供药剂的结构信息,应用者难以将以往的经验有效地结合到新的应用中。同时,给产品的质量检验也带来了一定难度。

  近年来,新的破乳方式方法不断涌现,生物破乳剂异军突起。生物破乳技术(Microbial De-emulsification,简称MDE)是通过加入微生物发酵培养液而使乳化液破乳脱水的方法。与传统破乳方法相比,生物破乳具有生产工艺简单,成本低,能耗小(不需要对原油二次加热),易商品化等优点。更重要的是,生物破乳剂易被降解,不污染环境,对加工设施无腐蚀作用。因此,它在原油脱水,含油污水的分离及污水处理等领域的开发和应用前景十分广阔。

参考文献

  1. 任朝华,罗跃.原油破乳剂的合成方法[J].精细石油化工进展,2011(3)
  2. 周国萍.原油破乳剂的研究历史和发展现状[J].化学工程与装备,2011(11)
  3. 曲红杰,孙新民,毕红梅,高金玲.原油破乳剂的研究应用及发展方向[J].内蒙古科技与经济,2007(6)
  4. 何佳,邓大智,郑凯.原油破乳剂的研究与发展[J].青海石油,2009(4)
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