復(fù)合型原油破乳劑的發(fā)展現(xiàn)狀與展望

高連真，劉月娥

(新疆大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院煤炭清潔與化工過程自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆　烏魯木齊　830046)

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復(fù)合型原油破乳劑的發(fā)展現(xiàn)狀與展望

高連真，劉月娥

(新疆大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院煤炭清潔與化工過程自治區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊830046)

近年來，由于國內(nèi)外原油呈現(xiàn)劣質(zhì)化、重質(zhì)化趨勢(shì)，原油中含水率不斷增長(zhǎng)，為達(dá)到運(yùn)輸與加工和符合商品質(zhì)量原油標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須除去原油中含有的部分水分。目前，單一種類的破乳劑破乳脫水率很難有較好效果，將破乳劑之間進(jìn)行復(fù)配是開發(fā)具有高效脫水率破乳劑的方法之一?；诖耍疚木C述了化學(xué)破乳法中原油破乳劑的發(fā)展過程、復(fù)合型原油破乳劑，并對(duì)克拉瑪依某采油區(qū)稠油破乳脫水技術(shù)進(jìn)行了展望。

原油破乳劑；復(fù)合型；脫水率

石油是一種非常重要的一次非再生能源，它是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的命脈，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定與發(fā)展有重要影響，同時(shí)也影響著國防建設(shè)。從一次采油、二次采油到三次采油，采出原油中的乳狀液也從主要是油包水型乳化原油轉(zhuǎn)變?yōu)榇嬖诖罅克乃托腿榛?。含水的原油乳狀液在運(yùn)輸過程中會(huì)造成腐蝕管路、儲(chǔ)罐、泵等金屬材質(zhì)，而且原油乳化也會(huì)導(dǎo)致原油在輸送過程中的粘度上升、摩擦阻力增大、能量耗散等影響[1]，因此要對(duì)采出油先進(jìn)行破乳除水后再進(jìn)行集輸和精煉。我國規(guī)定，油田處理后進(jìn)煉油廠的原油，其含水量需在0.5%以下[2]。然而市場(chǎng)上單一物質(zhì)的常規(guī)破乳劑已不能夠滿足當(dāng)前原油處理的需求，研發(fā)新型具有高效破乳性能的復(fù)合型破乳劑是當(dāng)前原油處理急需解決的問題。

1　原油乳狀液

石油是一種粘稠的、褐黃色至黑色的液體，有特殊氣味，比水輕，不溶于水，也是一種重要的燃料。它的主要組成是烴類，有烷烴、芳香烴、環(huán)烷烴等，其次是膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、碳質(zhì)等。

一種或幾種液體分散于另一種不相混溶的液體中[3]，所形成的多相分散體系即為乳狀液。一般來說，分散的液珠直徑在0.1～100 μm之間[4]。水油兩相形成乳狀液需具備以下三個(gè)條件：①存在水和油這兩種不相混溶的液體。②有乳化劑存在，形成穩(wěn)定的乳化狀態(tài)。原油本身含有的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、粘土等是天然的乳化劑。③有使兩相(油和水)混溶的混合能，如攪拌、震蕩等。

在開采之前，地下的油水并不發(fā)生乳化，采油的過程中大多數(shù)都伴有生水，并伴有一定的攪動(dòng)使得原油乳狀液中的水被分割成微小液滴，形成不同穩(wěn)定的原油乳狀液。原油中含有的天然乳化劑如石蠟、粘土、瀝青質(zhì)等，它們?cè)谒徒缑嫣幮纬杀Ｗo(hù)膜以致原油乳狀液有一定的穩(wěn)定性。

2　原油破乳劑的發(fā)展

由于各國石油工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r的差異，國內(nèi)外原油破乳劑的研究進(jìn)程也不盡相同。國外原油破乳劑的研究起步較早，技術(shù)成果也較為成熟。近年來，采油技術(shù)不斷提高，采出液含水量也不斷升高，采出液的組成與性質(zhì)也在不斷變化著，對(duì)新時(shí)期的破乳劑又有了新要求。

2.1國外原油破乳劑的類型

最早關(guān)于原油破乳劑的記錄是在1914年化學(xué)文摘中的介紹，文摘中提到將0.1%的硫酸亞鐵溶液加入原油乳狀液中可使其破乳。在隨后的20世紀(jì)20-60年代，國外破乳劑的研究經(jīng)歷了三代的更替。自20世紀(jì)80年代以來，破乳劑產(chǎn)品研究的主要類型如表1所示[5-6]。

表1　國外破乳劑產(chǎn)品的主要類型

2.2國內(nèi)原油破乳劑的類型

我國研究破乳劑起步比較晚，在20世紀(jì)60年代以前油田上使用的破乳劑大多數(shù)來自國外，從20世紀(jì)60年代后逐漸開始破乳劑的研究，自20世紀(jì)70年代以后國內(nèi)破乳劑步入緩慢發(fā)展階段。至近年，我國研制的破乳劑基本能夠滿足國內(nèi)石油工業(yè)的發(fā)展。

我國研制開發(fā)的破乳劑主要類型，可歸納為如表2所示[7]。

在凌空港數(shù)據(jù)基地還未完全建成時(shí)，就有諸多公司選擇與眾維億方大數(shù)據(jù)科技有限公司合作，伴隨該數(shù)據(jù)中心的建成與發(fā)展，運(yùn)維服務(wù)的難度與規(guī)模相應(yīng)擴(kuò)大，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。該數(shù)據(jù)中心的運(yùn)維總經(jīng)理及設(shè)計(jì)總工表示，在選擇基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商時(shí)，更加看重方案的穩(wěn)定可靠、性能領(lǐng)先，臺(tái)達(dá)提供的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施整體解決方案，除了能滿足這些要求外，在研發(fā)設(shè)計(jì)能力上更具顯著優(yōu)勢(shì)，未來還會(huì)繼續(xù)選擇與臺(tái)達(dá)合作，一同打造華中地區(qū)最大規(guī)模的IDC港灣。

表2　國內(nèi)破乳劑產(chǎn)品的主要類型

續(xù)表2

復(fù)配破乳劑破乳劑之間進(jìn)行復(fù)配RAK-5、DGF-03、ZPF-3等破乳劑破乳效果好、種類多樣、用量小生物破乳劑在培養(yǎng)基中培養(yǎng)菌種,將表層菌株作為生物破乳劑HRB-4、XH-1、SW-903等破乳劑經(jīng)濟(jì)性、高效性、可生物降解[8-9],一般用于O/W型乳狀液

2.3原油破乳劑的發(fā)展方向

近年來，隨著采油技術(shù)的發(fā)展，原油的重質(zhì)化、劣質(zhì)化程度加深，現(xiàn)有破乳劑已不能滿足當(dāng)前商品油生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。破乳劑的研制向著為獲得一種界面活性良好、絮凝拒接能力強(qiáng)、潤(rùn)濕滲透性好[10]等優(yōu)點(diǎn)的破乳劑方向發(fā)展。在現(xiàn)有破乳劑的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行改性來提高其相對(duì)分子質(zhì)量、聚合物結(jié)構(gòu)、脫水率等，是達(dá)到原油破乳要求的有效方法之一。為了適應(yīng)當(dāng)前油田性質(zhì)的不斷變化，同時(shí)需要不斷開發(fā)具有特殊功能、復(fù)合型、高相對(duì)分子量等特點(diǎn)的原油破乳劑。

在對(duì)破乳劑分子進(jìn)行改性的過程中，破乳劑分子量不斷增加，直鏈線型分子向支鏈線型轉(zhuǎn)化。隨著采油中含水率的升高，破乳劑也越來越多地需要水包油型乳化原油破乳劑以提高破乳劑的脫水效果。非聚醚型聚合物破乳劑適用于當(dāng)前原油重質(zhì)化的需要，且具有脫水速度快、界面清晰、用量少[11]等優(yōu)點(diǎn)，也是一類很有研究前景的破乳劑。

復(fù)合破乳劑較單一破乳劑具有用量少、脫水率高、廣譜性好[12-13]等優(yōu)點(diǎn)，所以在破乳劑的研制方面受到越來越多的關(guān)注?；瘜W(xué)破乳劑雖然具有破乳速度快、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但污染較嚴(yán)重；生物破乳利用微生物本身或通過代謝來降低原油乳狀液的界面張力，破乳效果好，但效果不穩(wěn)定。近年，張玉生[14]通過刻度試管法復(fù)配，表明PRJ-1與SP-169復(fù)合可達(dá)良好協(xié)同作用并能夠滿足油田破乳要求。

研制具有低溫、快速破乳性能破乳劑，也是當(dāng)前石油工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的需要。非化學(xué)破乳的研究也在迅猛發(fā)展著，如：生物破乳劑、微波輻射破乳、超聲波原油脫水等研究。

3　復(fù)合型原油破乳劑

原油破乳劑屬于表面活性劑，充分發(fā)揮單劑破乳劑的各自脫水特點(diǎn)，對(duì)破乳劑進(jìn)行復(fù)配以發(fā)揮其協(xié)同作用達(dá)到綜合脫水效果的多功能性目標(biāo)物質(zhì)。復(fù)合型原油破乳劑也是提高破乳劑經(jīng)濟(jì)性、高效性、廣譜性的有效途徑。

3.1國內(nèi)外常用復(fù)配方法

國內(nèi)外關(guān)于表面活性劑復(fù)配的研究很多，破乳劑復(fù)配技術(shù)也發(fā)展較快，目前主要的復(fù)配方法[15-16]：

(1)將脫出水清和破乳能力強(qiáng)的破乳劑復(fù)配；

(2)非離子、陽離子、陰離子表面活性劑選擇性復(fù)配；

(3)正交實(shí)驗(yàn)法，即數(shù)學(xué)模型復(fù)配；

(4)低、中、高分子量破乳劑與油中瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、蠟含量對(duì)應(yīng)復(fù)配；

(5)破乳劑中主要烷烴的碳數(shù)與原油中相應(yīng)烷烴的碳數(shù)及乳化液含鹽量建立相應(yīng)復(fù)配關(guān)系；

(6)不同結(jié)構(gòu)的破乳劑選擇性復(fù)配，充分利用各自優(yōu)勢(shì)。

3.2實(shí)驗(yàn)室研究

充分利用破乳劑的優(yōu)點(diǎn)，合理復(fù)配，是研制優(yōu)質(zhì)高效復(fù)合型破乳劑的前提。王芳輝等[17]運(yùn)用單劑篩選、雙劑復(fù)配、正交試驗(yàn)進(jìn)行一系列篩選方法，對(duì)12種破乳劑及其復(fù)配破乳劑進(jìn)行室內(nèi)評(píng)價(jià)，得到滿足工業(yè)條件的最優(yōu)破乳劑：溫度為65 ℃，加入量為0.1 mg/L的復(fù)合型破乳劑。程蟬等[18]研究表明，將單劑與助劑混合復(fù)配，篩選復(fù)配方案可得對(duì)河莊坪原油脫水率達(dá)99.7%的復(fù)合型破乳劑。高慶慶等[19]研究表明，簡(jiǎn)單易得的胺型離子液體與聚醚NJ-20破乳劑復(fù)配對(duì)模擬的原油乳狀液2 h脫水率達(dá)91%，并具有較強(qiáng)的低溫破乳性能。

3.3工業(yè)應(yīng)用

針對(duì)原油含鹽量、粘度及凝點(diǎn)等不同的原油，破乳劑的破乳效果表現(xiàn)出一定的差異。石斌龍等[20]研究表明，AP44與TEAC復(fù)配效果最好，對(duì)子長(zhǎng)原油的脫水率可達(dá)99.3%，河莊坪原油的脫水率最高為98.7%。郭宏偉等[21]研制的復(fù)合型破乳劑SD-10A成功應(yīng)用于塔河一廠，試驗(yàn)表明每年可節(jié)省約200萬元。高利民等[22]制得復(fù)合型破乳劑，用于三塘湖油田作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，在溫度為50 ℃、加入量為150 mg/L時(shí)，輸出原油含水平均為0.37%，較好地滿足了三塘湖油田處理要求。

4　克拉瑪依油區(qū)稠油破乳脫水技術(shù)展望

新疆原油資源豐富，克拉瑪依油區(qū)每年能為國家奉獻(xiàn)千萬噸以上的原油，它是北疆稠油的主要聚集地，北疆稠油的基本性質(zhì)：密度大、酸值高、粘度大、金屬含量高、殘?zhí)扛?；凝點(diǎn)低、正庚烷瀝青質(zhì)低、硫含量低、輕質(zhì)油收率低、蠟含量低[23]。當(dāng)前開采石油采用的驅(qū)油技術(shù)主要是注水法，在油田開發(fā)中后期，大多數(shù)油田的平均含水量已超過60%。含水的乳化原油在輸送輸過程中會(huì)腐蝕管路、儲(chǔ)罐和泵等金屬設(shè)備或使金屬設(shè)備的表面結(jié)垢，原油粘度升高，摩擦阻力增大。目前，市場(chǎng)上銷售的破乳劑種類繁多，效果良好，但價(jià)格比較昂貴，為此，企業(yè)根據(jù)新疆克拉瑪依某油田的實(shí)際情況擬開發(fā)出使用效果符合要求，價(jià)格低廉的自制復(fù)合型破乳劑。后續(xù)研究擬首先采用《SYT5281-2000原油破乳劑使用性能檢測(cè)方法(瓶試法)》對(duì)原油破乳劑初步篩選；然后將優(yōu)選的破乳劑用正交實(shí)驗(yàn)法復(fù)配，以成倍的增加破乳劑的種類，提供更多可供篩選的條件，考察復(fù)合型破乳劑在溫度、加入量、破乳率等因素對(duì)破乳效果的影響；可借助化學(xué)破乳-超聲波脫水技術(shù)，使稠油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、石蠟乳化分散，含水量達(dá)0.5%以下，確定出適合克拉瑪依該油田典型稠油脫水的復(fù)合型破乳劑及脫水工藝。

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Development Status and Prospects of Compound Crude Oil Demulsifier

GAOLian-zhen，LIUYue-e

(Key Laboratory of Coal Clean Conversion & Chemical Engineering Process(Xinjiang Uyghur Autonomous Region),College of Chemistry and Chemical Engineering, Xinjiang University, Xinjiang Urumqi 830046, China)

In recent years, as domestic and foreign crude oil revealed a trend of inferior outcome, moisture content has seen a continuous increase in crude oil. In order to achieve the requirements of the transport and processing of crude oil and in accordance with product quality standards, some of the moisture contained in the crude oil must be removed. At present, the single type of demulsifier demulsification dehydration rate is difficult to have a good effect. The combination between multiple demulsifiers is one of the efficient methods to create the demulsifier with high dehydration rate. The development process of chemical demulsification of crude oil demulsifier was reviewed and crude oil demulsifier was compounded, while the future of demulsification of crude oil dehydration technology in Karamay Oilfield was prospected.

crude oil demulsifier; compound; dehydration rate

高連真(1993-)，女，化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)在讀碩士研究生，主要從事油田助劑方向的研究。

劉月娥(1963-)，女，化學(xué)工程與技術(shù)專業(yè)碩士研究生導(dǎo)師，油田助劑開發(fā)與應(yīng)用為主要研究方向之一。

TE65

A

1001-9677(2016)02-0025-03