魯克沁稠油低溫破乳劑的研制及應用

熊開俊，南長明 (吐哈油田公司工程技術(shù)研究院，新疆 哈密 839009)

吳洪特，岳前升 (長江大學化學與環(huán)境工程學院 湖北 荊州 434023)

魯克沁稠油低溫破乳劑的研制及應用

熊開俊，南長明 (吐哈油田公司工程技術(shù)研究院，新疆 哈密 839009)

吳洪特，岳前升 (長江大學化學與環(huán)境工程學院 湖北 荊州 434023)

針對魯克沁稠油特性，采用酚醛胺樹脂與PO(環(huán)氧丙烷)-EO(環(huán)氧乙烷)-PO三嵌段聚合、環(huán)氧氯丙烷擴鏈改性，使低溫脫水效果有明顯提高，再通過破乳劑單劑復配得到稠油低溫破乳劑CHP1105，其配方為VCHPA-3∶VAP221∶VSP169=40∶40∶20。對于魯克沁現(xiàn)場稠油在40℃、加藥量為100mg/L情況下，90min脫水率可達98%以上，脫水快，脫出水清，界面齊，可滿足現(xiàn)場脫水要求。

稠油；嵌段聚醚；擴鏈；復配；破乳劑

破乳劑是原油開采、輸送、煉制過程中極為重要、必不可少的一類油田助劑。目前使用最多的破乳劑是不同結(jié)構(gòu)的環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷嵌段共聚物[1]。隨著我國石油工業(yè)發(fā)展，特別是稠油產(chǎn)量的增加，強化采油措施的實施，稠油采出液性質(zhì)復雜多變；不同油區(qū)、不同油井的稠油組成及開采方式存在差異，稠油物性變化較快，原有的破乳劑品種已不能充分滿足需要，必須研制新型高效破乳劑，特別是稠油破乳劑[2-5]。

稠油是富含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、密度大、粘度高的重質(zhì)原油。由于膠質(zhì)、瀝青質(zhì)具有界面活性，含水稠油乳化后形成的界面膜耐熱，機械強度高，乳狀液穩(wěn)定性好，使用熱采、乳化降粘等技術(shù)采出的稠油乳化性增強，破乳脫水困難[6]。目前，我國油田大多采用電-熱-化學破乳脫水技術(shù)，其中化學破乳尤為重要，其核心是研發(fā)、篩選質(zhì)高價廉的破乳劑。下面，筆者針對魯克沁稠油特性探討破乳劑單劑的合成改性，再結(jié)合復配技術(shù)研制低溫稠油破乳劑，以滿足其在室內(nèi)篩選評價和現(xiàn)場試驗要求。

1 低溫破乳劑的研制

針對魯克沁稠油，擬采用以聚醚為主體的破乳劑，按“改頭、換尾、加骨、交聚、復配”的改進思路，研制與之相匹配的破乳劑來增強破乳效果，減少用量。首先合成酚醛胺樹脂，與環(huán)氧丙烷環(huán)氧乙烷加成聚合，用交聯(lián)劑擴鏈，再用多元醇環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷聚合物與之復配，使破乳劑具有較強的廣譜性，能適應稠油的破乳要求，使稠油破乳劑的脫水溫度下降、脫水速度快、水清，減少破乳劑用量。

1)原料與規(guī)格 多乙烯多胺，進口，工業(yè)級；甲醛，市售工業(yè)級，質(zhì)量分數(shù)36%；烷基酚，工業(yè)品(吉化公司)；環(huán)氧丙烷(PO)，工業(yè)品(岳陽石化)；環(huán)氧乙烷(EO)，工業(yè)品(揚子石化)；環(huán)氧氯丙烷，試劑，分析純；二甲苯，化學試劑；氫氧化鉀，試劑，分析純；冰醋酸，試劑，分析純。

2) 酚醛胺樹脂的合成 將定量的多乙烯多胺投入反應瓶中，再將烷基酚投入，攪拌10～20min至均勻。在(40±5)℃緩慢滴加甲醛，滴加畢，加溶劑，升溫到(120±5)℃回流脫水3h后，真空脫溶，即得紅棕色粘稠的樹脂。

3)聚醚的合成 將一定量的樹脂和催化劑加入到高壓釜內(nèi)，密封，氮氣置換3次，開啟攪拌升溫。按工藝要求滴加PO-EO-PO，注意反應平穩(wěn)，環(huán)氧丙烷反應時(130±5)℃，環(huán)氧乙烷反應時(120±5)℃。反應完畢后，老化至釜內(nèi)壓力為零，即可得到聚醚破乳劑產(chǎn)品CHPA。反應機理如下：

式中，G為多乙烯多胺；M為[PO]x、[EO]y、[PO]z；x，y，z為聚合度。

4)破乳劑成品的制備 將定量的破乳劑干劑CHPA用溶劑稀釋后投入反應瓶中，與環(huán)氧氯丙烷反應，得到擴鏈后破乳劑單劑(CHPA-1、CHPA-2、CHPA-3、CHPA-4、CHPA-5)。將擴鏈后得到的脫水率較高、脫出水色較清、界面齊的品種進行復配，篩選出滿足魯克沁稠油的低溫破乳劑。

2 破乳性能評價

1)破乳試驗方法 研究采用“瓶試法”[7]進行試驗，分別在50ml比色管內(nèi)加入待用的原油乳液，保證加入原油乳液體積的計量準確無誤，放入比脫水溫度低5～10℃的恒溫水浴中，預熱至水浴溫度，再恒溫15min，取出。用移液管加入一定量的破乳劑，用手水平振蕩200次，排氣，再置于恒溫水浴中，升溫至脫水溫度，記錄時間。在15、30、60和90min時觀察油水界面，記錄脫水量。用原油含水率測定儀測定原油含水量[8]，由脫水量和原油含水量計算破乳劑的脫水率：

2)稠油物性 魯克沁脫水稠油物性見表1。

表1 魯克沁稠油物性

3)乳效果對比 取魯克沁稠油乳狀液40ml于具塞量筒中，控制脫水溫度40℃、加藥量150mg/L，測試合成破乳劑與市售破乳劑脫水效果，見表2。由表2脫水效果對比可見，合成的破乳劑CHPA脫水效果較好，其擴鏈后的單劑CHPA-2、CHPA-3、CHPA-4與市售破乳劑相比，脫水效果明顯提高，其中CHPA-3、CHPA-4好于所選用的破乳劑，脫出水微掛壁，水微混，黃色或褐色，CHPA-5單劑比市售破乳劑差，可能是擴鏈過度，脫水率下降。擴鏈后的破乳劑脫水效果有改善，但仍不能滿足稠油脫水要求，需進行復配以改善乳狀液性能。

4)破乳劑復配 取上述破乳劑CHPA-3、CHPA-4與脫水較好的市售破乳劑進行1∶1等量復配，加藥量為150mg/L，控制脫水溫度40℃，觀察其脫水情況，擇其脫水效果較好的配方(見表3)。由表3可知，用擴鏈后的CHPA-3、CHPA-4單劑與破乳劑TA1031、AP221復配，90min脫水率均可達到90%以上，其中CHPA-3、CHPA-4單劑與AP221復配其脫水率可接近95%，但脫出水混，界面不齊，微掛壁。針對上述情況，在總加量不變的情況下，加配了20%的SP169，得新破乳劑CHP1105(CHP1105配方為VCHPA-3∶VAP221∶VSP169=40∶40∶20)。三元復配后脫水率可達97%以上，脫出水清，界面齊，不掛壁，脫水情況見表3。

5)現(xiàn)場應用 取現(xiàn)場稠油乳狀液，以魯克沁現(xiàn)場用的破乳劑JH-1(A)為對比藥劑，將室內(nèi)合成篩選的CHP1105破乳劑進行試驗，脫水溫度40℃，油樣含水體積分數(shù)為30%，加藥量為100mg/L，試驗結(jié)果見表4。表4數(shù)據(jù)表明，CHP1105低溫破乳效果較好，脫水快，脫出水清，油水界面齊，無粘壁狀況，破乳脫水能力明顯優(yōu)于現(xiàn)場用破乳劑。CHP1105破乳脫水效果好，主要是因為聚醚擴鏈后支鏈增多或形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鏈上的親油親水基團增多，相對分子質(zhì)量增大，破乳能力增強。

表2 脫水效果對比

表3 復配破乳劑脫水效果比較

表4 現(xiàn)場原油破乳脫水性能試驗

3 結(jié) 論

1)針對魯克沁稠油特性，進行低溫破乳劑研制、篩選，采用酚醛胺樹脂與PO-EO-PO三嵌段聚合，環(huán)氧氯丙烷擴鏈后脫水率較市售破乳劑有明顯的提高，再通過破乳劑單劑復配可以得到脫水率高，脫出水清的高效低溫稠油破乳劑。

2)CHP1105稠油破乳劑配方為VCHPA-3∶VAP221∶VSP169=40∶40∶20。對于魯克沁現(xiàn)場稠油在40℃、加藥量為100mg/L情況下，90min絕對脫水率可達98%以上，而且脫水快、脫出水清、界面齊，可滿足現(xiàn)場低溫破乳脫水要求。

[1]姜佳麗,茍社全,達建文，等.原油破乳研究進展[J].化工進展,2009,28(2),214-219.

[2]樊三林.超稠油破乳劑研究[D].大慶：大慶石油學院,2005.

[3]陳艷玲,胡江,張巧蓮.墾西特稠油化學降粘機理的研究[J].地球科學-中國地質(zhì)大學學報,1998,23(6): 605-608.

[4]李支文,高順田,高在海.稠油破乳劑BH-202的性能與應用[J].油田化學,1996,13 (3): 206-209.

[5]蔣昌啟,朱建華,劉紅研，等.超稠油化學降粘脫水技術(shù)[J].青島科技大學學報,2005,26(2): 109-113.

[6]郝立軍,梁庚白,鄧云.XFS-21稠油破乳劑破乳的性能試驗[J].石油天然氣學報(江漢石油學院學報),2005,27 (5): 656-657.

[7]SY/T5281-2000,原油破乳劑使用性能檢測方法(瓶試法)[S].

[8]GB/T8929-2006,原油水含量的測定(蒸餾法)[S].

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.08.025

TE39

A

1673-1409(2012)08-N076-03

2012-05-24

熊開俊(1971-)，男，2002年大學畢業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事油田化學方面的研究工作。

[編輯] 洪云飛