華北油田別古莊采油作業(yè)區(qū)采出液破乳劑篩選與評(píng)價(jià)

中國(guó)石油華北油田采油四廠

華北油田別古莊采油作業(yè)區(qū)采出液破乳劑篩選與評(píng)價(jià)

李 麗

中國(guó)石油華北油田采油四廠

為解決華北油田第四采油廠別古莊采油作業(yè)區(qū)采出液油水分離難的問(wèn)題，開(kāi)展了油田采出液破乳劑室內(nèi)篩選評(píng)價(jià)研究。將原油跟破乳劑按照一定比例混合，分別在不同溫度條件下測(cè)定不同時(shí)間的脫水量、油水界面張力，進(jìn)行破乳劑篩選。研究結(jié)果表明：非離子型破乳劑PRF-2在油藏溫度條件下具有較高的脫水速度和破乳速度，其最佳使用濃度為10 mg/L；破乳劑PRF-1和PRF-2均具有降低油水乳狀液界面張力的性能，并且隨著破乳劑濃度的增加，油水乳狀液的界面張力都有所降低。

采出液；破乳劑；濃度；界面張力；篩選實(shí)驗(yàn)

隨著油田原油的不斷開(kāi)采，原油含水率逐漸增高，其中大部分含水均以乳狀液的形式存在[1]。原油乳狀液體系十分復(fù)雜，其穩(wěn)定性影響因素較多，主要有原油組成、密度、黏度、含水量、分散相粒徑等[2]。原油含水危害極大，增加了管道輸送動(dòng)力消耗和管道設(shè)備的腐蝕[3]，所以對(duì)油田采出液脫水至關(guān)重要。原油脫水的前提就是要求原油乳狀液破乳，破乳主要是指分散相的水滴相互接觸、碰撞，界面膜破裂，水滴合并，在油相中沉降分離的過(guò)程。影響乳狀液破乳的因素主要有乳狀液的性質(zhì)、破乳劑的性質(zhì)和脫水條件[4]。華北油田采油四廠別古莊采油作業(yè)區(qū)采出原油密度0.821 2 g/cm3（20℃），原油凝點(diǎn)32℃，油藏溫度（65℃）條件下原油黏度5.53 mPa·s，原油含蠟量11.02%，膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量6.92%。本文主要對(duì)采出液破乳劑進(jìn)行篩選和評(píng)價(jià)，為該作業(yè)區(qū)篩選出一種采出液高效破乳劑并確定其最佳使用濃度，從而解決采出液油水分離問(wèn)題。

破乳劑的破乳效果與乳狀液的界面張力有關(guān)，破乳劑降低界面張力的能力越強(qiáng)，破乳效果越好[5]。破乳劑在乳狀液中會(huì)擴(kuò)散至油水界面，具有較高的界面活性，能在油水界面頂替天然乳化劑，破壞界面膜，釋放乳狀液中的水，使水滴凝聚沉積達(dá)到油水兩相分離的目的[6]。

1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

JJ-1電動(dòng)攪拌器，上海攸茜實(shí)業(yè)有限公司；PL3002型電子分析天平，精度0.000 1 g，梅特勒-托利多；TC-502P型恒溫水浴，控溫范圍為-20～200℃，美國(guó)Brookfield公司；800型離心機(jī)，金壇市城東新瑞儀器廠；WS70-1型紅外快速干燥箱，上海英化儀器設(shè)備有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)藥品

陽(yáng)離子型破乳劑：PRY-1、PRY-2、PRY-3；陰離子型破乳劑：PRY-4、PRY-5、PRY-6；非離子型破乳劑：PRF-1、PRF-2；兩性離子型破乳劑：PRL-1、PRL-2，均為天津市萬(wàn)豐順科貿(mào)發(fā)展有限責(zé)任公司提供的工業(yè)品。乙醇、二甲苯、石油醚等，分析純，淄博旺旭化工有限公司。

1.3 藥劑溶液配制

（1）乳狀液配制。用500 mL燒杯秤取500 g脫水原油，置于水溫為65℃的恒溫水浴中30 min；量取500 mL人工配制的模擬水倒入500 mL三角燒瓶中，置于水溫為65℃的恒溫水浴30 min。然后將蒸餾水倒入500 g的脫水原油中，置于JJ-1電動(dòng)攪拌器高速攪拌5 min至完全乳化。

（2）破乳劑配制。分別秤取1.0 g各種破乳劑，然后根據(jù)破乳劑的溶解性分別用乙醇和二甲苯溶解至100 mL（水溶性破乳劑用乙醇溶解，油溶性破乳劑用二甲苯溶解）。

1.4 破乳劑篩選及界面張力測(cè)定

（1）破乳劑篩選。將原油跟破乳劑按照一定比例混合裝入50 mL具塞量筒，在脫水溫度下恒溫15 min，然后搖晃100次，分別在不同溫度條件下測(cè)定不同時(shí)間的脫水量、油水界面張力，進(jìn)行破乳劑篩選。

（2）界面張力測(cè)定。破乳劑能改變油水界面張力：因此，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)測(cè)油水界面張力評(píng)價(jià)破乳劑的破乳效果。采用滴體積法測(cè)油水界面張力，由于油水兩相存在密度差，先將一定量的模擬水跟破乳劑混合，在實(shí)驗(yàn)溫度下恒溫；然后將脫水原油從毛細(xì)管針頭擠出1滴，置于油和破乳劑混合液中，并計(jì)算油滴的體積V，利用Tate公式計(jì)算油水界面張力，其計(jì)算公式為[7]

式中ρ1為模擬水的密度（g/cm3）；ρ2為油和破乳劑混合液的密度（g/cm3）；V為液滴的體積（mL）；g為重力加速度（m/s2）；r為毛細(xì)管針頭半徑（mm）；γ為油水兩相界面張力（mN/m）。

2 破乳劑的室內(nèi)篩選

2.1 不同濃度條件下破乳劑的脫水效果

分別將華北油田脫水原油與水按1∶1的質(zhì)量比在實(shí)驗(yàn)溫度（65℃）條件下乳化，取出40 m L進(jìn)行不同加藥量條件下破乳劑脫水效果評(píng)價(jià)，破乳劑的濃度分別為25和50 mg/L。各種破乳劑在不同濃度條件下的脫水效果見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 破乳劑濃度為25 mg/L條件下的脫水效果

圖2 破乳劑濃度為50 mg/L條件下的脫水效果

由圖1和圖2可知，在溫度65℃條件下，PRF-2、PRF-1、PRL-1和PRL-2四種破乳劑在濃度為25和50 mg/L時(shí)破乳效果較好，其余破乳劑在低濃度添加下，原油脫水效果不夠理想。選擇PRF-2、PRF-1、PRL-1和PRL-2四種破乳劑進(jìn)行低加藥量（10 mg/L）破乳效果評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，PRF-2、PRF-1和PRL-1三種破乳劑在60 min時(shí)脫水率均高于75%；在65℃、濃度為10 mg/L的條件下，破乳劑PRF-2在80 min時(shí)的脫水率高于85%，且脫水速率快，其破乳速度最快，油水界面清晰，脫出水清晰可見(jiàn)。最終篩選破乳劑PRF-2為華北油田原油脫水的理想破乳劑。

2.2 破乳劑最佳破乳濃度確定實(shí)驗(yàn)

在65℃溫度條件下進(jìn)行破乳劑PRF-2濃度分別為10、15、25、50、75和100 mg/L的脫水率實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

表1 實(shí)驗(yàn)溫度65℃破乳劑加藥量為10 mg/L條件下的脫水效果

圖3 不同濃度條件下破乳劑PRF-2的脫水效果

通過(guò)分析破乳劑PRF-2在65℃溫度條件下的不同加藥濃度脫水效果可知，破乳劑的脫水率與其使用濃度有著密切的關(guān)系，在油田脫水溫度條件下應(yīng)選擇低濃度的破乳劑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，通過(guò)分析選擇破乳劑PRF-2的現(xiàn)場(chǎng)使用濃度為10 mg/L。

2.3 破乳劑對(duì)油水乳狀液界面張力的影響

破乳劑在乳狀液中會(huì)擴(kuò)散至油水界面。破乳劑具有較高的界面活性，能在油水界面吸附天然乳化劑，破壞界面膜，釋放乳狀液中的水，使水滴凝聚沉積，達(dá)到油水兩相分離的目的。

實(shí)驗(yàn)測(cè)定了65℃溫度條件下，破乳劑PRF-2對(duì)油水乳狀液的界面張力的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 破乳劑PRF-2對(duì)油水乳狀液的界面張力的影響

由圖4可知，破乳劑PRF-2具有降低油水乳狀液界面張力的性能，并且隨著破乳劑濃度的增加，油水乳狀液的界面張力都有所降低，但當(dāng)破乳劑濃度達(dá)到一定值以后，油水乳狀液的界面張力基本保持不變；破乳劑PRF-2在濃度為10 mg/L時(shí)界面張力存在一個(gè)拐點(diǎn)。

3 結(jié)論

（1）在油藏溫度條件下，非離子型破乳劑和兩性離子型破乳劑的破乳效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于陰離子破乳劑和陽(yáng)離子破乳劑。在溫度一定的條件下，破乳劑的脫水率與其使用濃度有著密切的關(guān)系。

（2）破乳劑PRF-2和PRL-1均具有降低油水乳狀液界面張力的性能，并且隨著破乳劑濃度的增加，油水乳狀液的界面張力都有所降低，但當(dāng)破乳劑濃度達(dá)到一定值以后，油水乳狀液的界面張力基本保持不變。

（3）破乳劑PRF-2為華北油田原油脫水的最佳破乳劑，其使用濃度為10 mg/L。

[1]張會(huì)平，王翀，潘春宏，等．含表面活性基團(tuán)聚合物驅(qū)采出液破乳劑研制及評(píng)價(jià)[J]．精細(xì)與專(zhuān)用化學(xué)品，2009（23）：30-31.

[2]吳迪．化學(xué)驅(qū)采出液破乳劑的研究和應(yīng)用進(jìn)展[J]．精細(xì)化工，2009（1）：82-93.

[3]徐洪君．水包油型聚合物驅(qū)采出液破乳劑的研究及其應(yīng)用[J]．工業(yè)用水與廢水，2013（2）：45-48.

[4]陳平．三元復(fù)合驅(qū)采出液新型破乳劑研究[J]．石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2015（1）：4-9.

[5]張新鋒．新型低溫原油破乳劑的研究及評(píng)價(jià)[J]．化工管理，2015（8）：99.

[6]商永濱，李傳憲，尚憲飛，等．聚表二元驅(qū)模擬采出液破乳研究[J]．油田化學(xué)，2014（3）：447-450.

[7]劉龍偉，郭睿，解傳梅，等．水包油型原油乳狀液破乳劑的合成與性能研究[J]．石油化工，2014（9）：1 053-1 057.

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.011

李麗：工程師，學(xué)士，2005年畢業(yè)于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，目前從事自動(dòng)化與網(wǎng)絡(luò)管理工作。

2015-07-19

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