新型高效破乳剂的技术研究与应用_王涛

界面张力较低时出现。就界面膜的强度而论，沥青质膜 瓶试验法”，在容量为 100 mL 具塞量筒盛入 100 mL
第5期
王 涛等 新型高效破乳剂的技术研究与应用
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含水原油，恒温 15 min，加入破乳剂 ，手摇 200 次，静 件，在现场进行大量的筛选试验，通过对破乳剂干剂脱
置于恒温水浴中，在 15 min、30 min、60 min、90 min 时 水温度、加药浓度、起动速度、脱水时间、污水含油率、
编号
加入浓度 （/ mg·L-1）
15/min 脱水量/mL 脱水率/%
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Abstract :Along with the quick development of Changqing oil field,various application of stable production are adopted in the secondary oil recovery later stages,such as acidification fracturing, water plugging, profile control, polymer flooding and air foam flooding. Because of Pouring into oil displacement agent and having a high proportion of thick oil ,some con－ ventional demulsifying agents can not make sure that crude dehydrating plant set runs steady ,this paper studied the effect of the treating fluid on crude oil emulsion,and a new high-efficiency demulsifying agent GT-3 was developmented by experiment. Key words:high-efficiency；demulsifying agent；emulsion；stability
化膜强度加大，从而使破乳难度加大，脱水效果降低。
研究发现，胶质和沥青质中具有羰基、芳香碳—碳
1.1.2 三次采油、压裂等措施中聚合物对原油破乳的 双键的化合物对乳状液的稳定性有重要作用。原油中
影响 聚表二元驱、空气泡沫驱、微生物驱等三次采油 的固体颗粒物和石蜡吸附在油水界面，从而使原油乳
措施中主要成分为表面活性剂、碱等，压裂液主要成分 状液更加稳定。破坏乳状液最有效的途径就是使用高
［FeS（1-x）］、立方硫化亚铁（FeS）、陨硫铁（FeS）、磁黄 可以迅速到达油水界面，在油水界面上占有的表面积
铁矿［Fe（1-x）S］、Fe3S4 和黄铁矿（FeS2）等多种成分和 大于线型破乳剂分子，因而用量少，破乳效果好。而且 形态不同的硫化亚铁颗粒。此种颗粒在油水界面上形 多支链结构的分子容易形成微网络，可容纳落入的石
条件下强度弱或转变为流动膜。原油刚性膜主要是由
沥青质构成的。
3 单剂的筛选与评价试验
（2）液体流动膜，它受压易扭曲变形，压力消除后
很快复原，界面粘度较低，在碱性条件下强度高。原油 3.1 试验方法
流动膜是由胶质构成的。
在 本 项 研 究 中 ， 所 有 室 内 破 乳 试 验 依 据《SY/T
（3）过渡膜，这类膜不会扭曲变形，界面粘度低，在 5281-2000 原油破乳剂使用性能检测方法》均采用“小
成了刚性界面膜，一般的脱水药剂很难对其破坏，大大 蜡微晶，阻止其连接成网络结构，使油相的粘度和凝固
增加了破乳难度。
点不致升高，破乳脱水过程较易进行。但用于高粘度原
2 开展新型破乳剂技术研究思路
油的破乳脱水时，多支链型破乳剂的效果并不比线型 破乳剂好。原油破乳的关键是改变油水界面的性质，降
低界面张力和膜的强度。界面活性越高、降低油水界面
* 收稿日期：2012－03-21 作者简介：王涛，助理工程师，2008 年毕业于长春工程学院应用化学专业，现为采油三厂工艺所技术干部。
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石油化工应用 2012 年
第 31 卷
残液进入原油中的量不同，会使原油乳状液的 pH 值 大于胶质膜。含有适量胶质的沥青质膜，由于胶质和沥
不同，当 HCl、HF、土酸加量使原有乳状液 pH 值低于 5 青质之间的相互作用，使膜变得比较致密，强度增大。
摘 要：随着长庆油田的迅速发展，在二次采油后期，加强了酸化、压裂、堵水、调剖、聚表二元驱、空气泡沫驱等多种增 产稳产的措施，各种化学驱油剂的注入以及粘稠油比例的提高，采出液变得越来越复杂，一些常规破乳剂已不能保障原 油脱水系统的平稳运行。本文主要通过实验研究各种措施对原油乳化的影响以及新型高效破乳剂 GT-3 的研制。 关键词：高效；破乳剂；乳状液；稳定 中图分类号：TE624 文献标识码：A 文章编号：1673-5285（2012）05-0089-06
元驱、空气泡沫驱、微生物驱等三次采油技术的推广， 1 影响破乳剂脱水异常的因素分析
使采出液组分变的更加复杂，采出液的相状态不仅限 于 W/O 型、O/W 型，形成 W/O 和 O/W 两种乳状液合为 1.1 采出液组分越来越趋于复杂 一体的多重乳状液，同时界面膜强度、采出液稳定性增 1.1.1 酸化、解堵液中的酸对原油破乳的影响 酸化、 加，原油破乳难度增大，现场使用的破乳剂很难保证脱 解堵液中的主要成分是 HCl、HF 以及土酸，酸化、解堵
时，可使原油脱水速度变慢、界面不齐、脱水率降低、颜
长庆油田采油三厂靖安、五里湾等主力区块原油
色发黄，但随着 pH 值的增加，影响作用减弱。其可能 胶质和蜡的含量较高，沥青质较低，原油乳状液的油水
原因是乳状液中的 H+达到一定浓度时碱性官能团离 界面膜是液体流动膜和过渡膜。液体流动膜和过渡膜
子化，激活了原油中的环烷酸，增加乳化剂数量，使乳 在碱性条件下，该油水界面膜较稳定。
2.1 破乳机理
张力和膜强度能力越强的破乳剂，其破乳效果越好。
原油乳状液的稳定性主要取决于油水界面膜。原
要使乳状液油水界面上的乳化剂保护膜被破坏，
油中的天然乳化剂、开采时加入的表面活性润湿反转 研制的高效破乳剂必须具备高表面活性，能迅速扩散、
剂及聚合物吸附在油水界面，形成具有一定强度的粘 润湿并吸附到油水界面上，改变乳状液的界面性质，还
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Hale Waihona Puke Baidu
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4 单剂与其他化学药剂复配脱水效果 分析
4.1 甲醇与单剂复配效果分析 甲醇、乙醇、异丙醇以及异丁醇等短链一元醇具有
很好的分散性：他们不仅能影响上述沥青质状态平衡 方程的移动，而且能润湿吸附沥青质胶团中的蜡晶，使 其荣誉油相，有效降低原油凝固点和界面膜强度。原油 乳状液中甲醇与破乳剂干剂不同配比在 60 min 脱水 率的关系（见图 1）。 由图 1 可见，甲醇加入量小于 20 % 时能有效的增溶沥青质，沥青质胶体向油相解缔，乳液 的稳定性大大降低。这是因为短链醇能改变界面相的 极性环境，阻碍天然表面活性剂在界面油相侧形成胶 团，破坏了乳液的稳定性。但甲醇的量过大时，可能界
随着长庆油田开发进入中后期，为了增产稳产，针 水正常，外输原油含水不达标，脱出水含油高，后续处 对不同的地质条件采取了酸化、压裂、堵水调剖等一系 理难度大。因此，需要进行新型破乳剂技术研究，保证 列举措。这些措施保证了油田开发的顺利进行，但这些 生产的平稳运行。 作业遗留在井内的残液与采出液混合；再加上聚表二
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试验样来源：盘三转与南六转混合样 含水：25 % 取样体积：100 mL 试验温度：40 ℃ 时间：2010.9.23
脱出水水质
清 浊 有油迹 清 清 挂壁 浊 挂壁 清 较浊 清 浅黄 浊 较浊
从表 1 可以看出，14、15、41、43 号四种破乳剂干 面极性环境太强，使沥青质胶团产生液晶，出现凝聚 剂最终脱水率较好，能达到 80 %以上，通过启动速度、 体，原油乳液反而变得更加稳定。 脱出水水质、乳化层厚度、油水界面情况等综合考虑， 选定41 号（DSL-13）为最优破乳剂干剂。
甲醇/破乳剂干剂（体积比） 图 1 甲醇、破乳剂单剂复配与脱水率的关系
4.2 石油磺酸与单剂复配效果分析 石油磺酸为酸性物质，与原油采出液中的碱性污
水中和，生成石油磺酸盐。石油磺酸盐是一种表面活性 剂，它与破乳剂复配后有很好的化学协同效应，能够降 低油水界面张力，改变乳状液的界面性质，提高破乳能 力。图 2 为原油乳状液中石油磺酸与破乳剂单剂不同 配比在 60 min 脱水率的关系。由图 2 可见，而石油磺酸
Vol.31 No.5 May. 2012
石油化工应用 PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION
第 31 卷 第 5 期 2012 年 5 月
新型高效破乳剂的技术研究与应用
王 涛，龙永福，周冰欣，徐艳丽，吴启元，高 挺
（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750006）
Study on a new high-efficiency demulsifying agent
WANG Tao，LONG Yongfu，ZHOU Bingxin，XU Yanli，WU Qiyuan，GAO Ting （Oil Production Plant 3 of Petrochina Changqing Oilfield Company， Yinchuan Ningxia 750006，China）
裂，水珠呈游离状态而析出，导致乳液结构的破坏。
1.1.3 硫酸盐还原菌过度繁殖产生腐蚀产物对原油破 2.2 破乳剂研究设想
乳剂的影响 在采出液中，硫酸盐还原菌过度繁殖过
破乳剂按分子结构可分为线型和多支链型两种。
程中会产生多种颗粒状物质，这些腐蚀产物包含马基 多支链型破乳剂有相对较好的润湿性能和渗透效应，
观测油水界面并读取脱水量。
乳化层厚度、最终脱水率等多项技术指标评价，初步筛
3.2 破乳剂单剂筛选试验
选出 14 种表现较好的破乳剂，进行下一步筛选，结果
根据采油三厂的现有原油脱水工艺模式及技术条 （见表 1）。
表 1 破乳剂干剂筛选
型号
2# 3# DLS-05 DLS-06 DLS-07 DLS-08 DLS-09 DLS-10 DSL-13 WD-12 JH606 JH019 JH05 DLS-25
微型碳酸盐、硅石、粘土等。这类物质含量越高，原油乳 是直链结构，使破乳剂在原油中易分散，脱水速度快；
状液就越稳定。界面膜有以下三种：
二是支链结构，使表面活性强，脱水量大。（2）用脱出水
（1）固体刚性膜，这是相对不溶性膜，界面粘度较 清与脱水能力强的破乳剂进行复配。（3）添加助剂，进
高，在酸性条件下强度高，中性条件下强度中等，碱性 一步改善脱水状况，弥补破乳剂主剂成分的不足。
弹性膜，给乳滴聚结造成了动力学障碍，使原油乳状液 要有足够的“絮凝”能力，能使水珠迅速聚并、沉降。这
具有了稳定性。原油中的成膜物质主要有沥青质、胶 些要求，单一破乳剂是不能满足的。因此，研制新型高效
质、树脂类物质、油溶性有机酸（如环烷酸）、晶态石蜡、 破乳剂则应作如下设想：（1） 破乳剂应兼有两类结构，一
分别为：EDTA、胍胶等聚合物。聚合物的存在使原油乳 效破乳剂 。它的作用在于降低油水界面张力，抵消天
状液油-水界面张力降低，增加了油水界面膜的厚度和 然乳化剂的作用；同时由于它对界面膜吸附的固体颗
强度，降低了分散相和分散介质界面自由能，使他们的 粒有润湿作用，使乳液液滴界面膜失去保护作用而破
聚结倾向降低，从而增加了乳状液稳定性。