破乳劑在油田集輸中的應(yīng)用

【摘 要】本文針對破乳劑的分類狀況、水包油型破乳劑的破乳過程和機(jī)理、破乳劑的性能指標(biāo)、破乳劑破乳的效果評價以及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，詳述了水包油型乳狀液的形成原因、穩(wěn)定狀況及影響因素。

【關(guān)鍵詞】破乳劑；O/W型乳狀液；破乳機(jī)理；影響因素

原油是一個多組分混合物，所含的水分是以乳化狀態(tài)存在的，水和油之間形成穩(wěn)定的乳化液，其中水很難自動沉降下來。為了破壞他們這種穩(wěn)定的乳化狀態(tài)，在脫水工藝中采用了加入原油破乳劑的方法，因原油乳狀液含水及含溶于水中的雜質(zhì)，都會增加泵、管線和儲罐負(fù)荷，引起金屬表面腐蝕和結(jié)垢，而排放水中含油也會造成環(huán)境污染和油的浪費(fèi)，因此均需對原油破乳脫水和污水除油。

１．破乳劑種類及應(yīng)用

一次采油、二次采油采出的乳化原油屬油包水型，按表面活性劑的分類可分為：陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性離子型破乳劑等。

（1）陰離子型破乳劑早期應(yīng)用過的羧酸鹽類如脂肪酸鹽、環(huán)烷酸鹽、磺酸鹽類如烷基磺酸鹽、烷基芳基磺酸鹽等，另外還有聚氧乙烯脂肪醇、硫酸酯鹽等。這些破乳劑雖然便宜、有一定的破乳效果，但用量大、效果差、易受電解質(zhì)影響而減效等缺點(diǎn)。

（2）陽離子型破乳劑主要用于油包水型原油乳狀液破乳，季銨鹽型對稀油有明顯效果，但不適合稠油及老化油。現(xiàn)多用它作為破乳輔助劑。

（3）非離子型破乳劑聚氧乙烯烷基酚醚是最常用的一類破乳劑，在聚合過程中通過適當(dāng)調(diào)節(jié)聚合物的分子量，即可按不同性能要求制得多種產(chǎn)品，而不像陰離子及陽離子產(chǎn)品，必須不斷變換憎水基與親水基原料，才能適應(yīng)各種不同的應(yīng)用要求。

（4）兩性離子聚合物原油破乳劑O/W型CW-01、BZG-14、BH-202、M-501，主要是協(xié)同脫水劑、預(yù)脫水劑、反向破乳劑以及咪唑啉破乳劑等，用于解決與原油脫水有關(guān)的問題。

2.破乳劑的破乳機(jī)理

一般認(rèn)為，乳狀液的破壞需經(jīng)歷分層、絮凝、膜排水、聚結(jié)、破乳等過程，而且多數(shù)研究者把破乳機(jī)理集中在研究原油乳狀液的界面膜上，并得出了一些假設(shè)。乃曼等人認(rèn)為：起決定作用的不是破乳劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)，而是它的膠體性質(zhì)，破乳劑吸附在界面上改變了乳化劑的潤濕性，促使它們從相界面轉(zhuǎn)移到油相或水相中。

（1）相轉(zhuǎn)移—反向變形機(jī)理：從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，乳狀液是不穩(wěn)定體系，即使最穩(wěn)定的乳狀液其最終的平衡也應(yīng)是兩相分離，破乳只是方式和時間的差別而已。加人了破乳劑，發(fā)生了相轉(zhuǎn)變，即能夠生成與乳狀液類型相反的破乳劑。這類破乳劑與憎水的乳化劑作用生成絡(luò)合物，從而使乳化劑失去了乳化性能。這一機(jī)理對于水包油型比較實(shí)用。

（2）碰撞擊破界面膜機(jī)理：在加熱或攪拌的條件下，破乳劑有許多機(jī)會碰撞乳化液的界面膜或吸附于界面膜上，或排潛部分表面活性物質(zhì)，從而擊破界面膜，使其穩(wěn)定性大大降低，發(fā)生了絮凝聚結(jié)而破乳。

（3）增溶機(jī)理：所使用的破乳劑，一個分子或少數(shù)幾個分子即可形成膠束，這種高分子線團(tuán)或膠束對乳化劑分子起到增溶作用，從而引起破乳作用。

3.破乳劑選用的一般規(guī)律

（1）含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)較少的石蠟基原油乳狀液較易破壞，但脫出的污水往往帶油較多，這是因?yàn)閃/O乳狀液反向變成O/W型，說明親水性過大，增加一段PO，使破乳劑親油性增加，三段結(jié)構(gòu)的破乳劑就可以解決此問題，如選用SP 169、AP 22I等，脫出污水就可以變清。三段PO-EO-PO的比例不同，破乳劑的性能也不同，一般規(guī)律是：①EO含量20 %左右，首段PO與末段PO比例相等時，破乳速度最快，這類破乳劑中，分子量較大，支鏈較多者，破乳效果較好 ②EO含量增加，末端PO比例加大，可使脫出污水變清。

（2）膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高的原油乳狀液比較穩(wěn)定，破乳困難，但脫出的污水帶油較少，選用破乳劑時著重選擇破乳能力強(qiáng)的破乳劑。選用PO-EO兩段結(jié)構(gòu)的破乳劑可得到較好的破乳效果，其破乳速度也與EO含量有關(guān)，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量增高時，EO含量也需增加，才能使脫水速度較快。

（3）油溶性破乳劑比水溶性破乳劑脫水速度快，因?yàn)橛腿苄云迫閯┮苑肿訑U(kuò)散，速度較快，水溶性破乳劑先要從水相進(jìn)入油相，在油相中進(jìn)行再分配后，再擴(kuò)散到乳狀液水珠上，它進(jìn)行了分子擴(kuò)散和對流擴(kuò)散。因此水溶性破乳劑脫水速度較油溶性破乳速度慢。

（4）復(fù)配的破乳劑比單一破乳劑脫水效果好。一般用相同離子類型的破乳劑復(fù)配，或離子非離子型復(fù)配，陰—陽離子型的一般不能復(fù)配。一些研究表明，非離子破乳劑中加入某種潤濕劑或絮凝劑后，破乳劑效率明顯提高，復(fù)配類型和比例應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定。

4.在油田集輸中影響破乳效果的因素

（1）破乳劑結(jié)構(gòu)對原油乳狀液破乳效果影響：破乳劑可分為油溶性和水溶性兩種，油溶性破乳劑溶于外相原油后，通過分子擴(kuò)散遷移到水滴界面，而水溶性破乳劑需要經(jīng)歷從水相到油相的再分配后才能擴(kuò)散到水滴界面，這期間需要完成分子擴(kuò)散和有向紊流擴(kuò)散兩個過程，因此對于W/O型原油乳狀液，油溶性破乳劑的破乳效果優(yōu)于水溶性破乳劑。油溶性破乳劑按分子結(jié)構(gòu)可分為線型和多支鏈型兩種，多分支破乳劑有相對較好的潤濕性能和滲透效應(yīng)，可以迅速到達(dá)油水界面，在油水界面上占有的表面積大于線型破乳劑分子，因而用量少，破乳效果好，且多分支鏈結(jié)構(gòu)的分子容易形成微網(wǎng)絡(luò)，可容納落人的石蠟微晶，阻止其連接成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使油相的粘度和凝固點(diǎn)不致升高，破乳脫水過程較易進(jìn)行。但用于高粘度稠油的破乳脫水時，多支鏈型破乳劑的效果并不比線型破乳劑好。隨著三次采油技術(shù)的廣泛應(yīng)用，油田對破乳劑的性能要求越來越高，研制針對三次采油尤其是三元復(fù)合驅(qū)的新型高效破乳劑迫在眉睫。

（2）破乳劑的組成與破乳效果的關(guān)系：原油破乳的關(guān)鍵是改變油水界面的性質(zhì)，降低界面張力和膜的強(qiáng)度。針對目前國內(nèi)多數(shù)使用的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物，增加分子中EO含量，提高HLB值，原油脫水脫鹽率有一最佳值；若固定HLB值，增加PO含量，脫水脫鹽率也有最佳值。由此可看出，對某一特定的原油，同系列的破乳劑，應(yīng)該有一個最佳的EO與PO物質(zhì)的量比和最佳的分子量范圍以及最佳的HLB值范圍。

（3）破乳劑的用量與破乳效果的關(guān)系：傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為破乳劑的使用濃度越大，破乳脫水效果越好。根據(jù)最近的研究成果，破乳劑的濃度達(dá)到臨界聚集濃度（CAC）之前，破乳效果隨破乳劑使用濃度增大而提高；超過CAC后，隨破乳劑濃度增大會出現(xiàn)破乳效果下降或幾乎不發(fā)生變化的情況。因此對每種特定原油，破乳劑用量均有接近或等于臨界聚集濃度。

（4）破乳劑復(fù)配與破乳效果的關(guān)系：由于單一的破乳劑普適性較差，很難適應(yīng)復(fù)雜多樣的原油乳狀液的破乳，而多種破乳劑復(fù)配具有協(xié)同效應(yīng)，因此目前一般采用破乳劑復(fù)配來進(jìn)行破乳脫水。

5.結(jié)束語

（1）破乳劑的脫水效果隨著分子量的增大而提高，單純低分子量表面活性劑對破乳是無效的。高分支的破乳劑具有較好的親水能力、潤濕性能和滲透效應(yīng)，其分子可以迅速達(dá)到油-水界面，因而破乳效果明顯。

（2）隨著起始劑含量的增大，破乳劑脫水性能越來越差。隨著起始劑支鏈的增多，所得破乳劑的破乳性能逐漸提高。在保證破乳劑能夠吸附到界面的情況下，乳狀液的穩(wěn)定性決定于油水界面膜的強(qiáng)弱，油水界面膜越弱，乳狀液越不穩(wěn)定，就越容易破乳。

（3）單一的破乳劑普適性較差，很難適應(yīng)復(fù)雜多樣的原油乳狀液的破乳，而多種破乳劑復(fù)配具有協(xié)同效應(yīng)，可以起到單一破乳劑不能達(dá)到的良好效果。