油溶性原油破乳劑的實踐應(yīng)用

楊曉拂，張 帆，李芳芳

（唐山冀油瑞豐化工有限公司，河北唐山 063200）

1 關(guān)于原油破乳劑

1.1 原油破乳劑的破乳原理

通常情況下，能源行業(yè)的主流意見是認為原油中所含有的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)在表面活性上表現(xiàn)較強，同時也往往具有相當程度的協(xié)同乳化能力，因此這兩種物質(zhì)能夠在油水界面形成界面膜，同時界面膜還具有一定強度，能夠有效防止液滴聚集，從而使開采出的原油能夠在很大程度上保持乳液狀態(tài)。除此之外，如果開采出的原油中含有固體顆粒物（黏土、巖層石屑等），這部分質(zhì)量較小的固體顆粒物會附著在油水界面，從而使得膠質(zhì)以及瀝青質(zhì)能夠形成高強度吸附層，進一步阻止液面張力的作用，使液滴的聚集面臨更大困難。在此情況下，如果原油被注水，則很容易造成乳化現(xiàn)象的出現(xiàn)。

受這種情況影響，原油破乳劑被開發(fā)出來以解決原油乳化問題，其作用機理在于破乳劑相比乳狀液成膜物質(zhì)，表面活性更強，因此能夠更早一步吸附在油水界面，使得原本的成膜物質(zhì)被頂替或被置換。也就是說，原油破乳劑會在油水界面產(chǎn)生頂替作用，并將包括膠質(zhì)或瀝青質(zhì)在內(nèi)的天然成膜物質(zhì)頂替出來，同時形成的膜穩(wěn)定性更低，造成原油乳化液的穩(wěn)定性下降，為破乳工作創(chuàng)造便利條件。

1.2 原油破乳劑的特點

（1）原油破乳劑具有較強的表面活性。這是出于破乳劑的工作機理進行的設(shè)計，破乳劑本身必須保證其表面活性高于天然乳化劑的表面活性才能夠破壞原油表面的膜，如果表面活性較低，則破乳劑無法先天然乳化劑一步在原油表面形成膜，也就失去了原有的意義。

（2）原油破乳劑要具有較強的濕潤性。濕潤性是原油破乳劑實現(xiàn)其功能的另一項重要特點，強濕潤性能使破乳劑的擴散更為簡單，同時也便于破乳劑滲透進原油內(nèi)固體粒子（瀝青質(zhì)粒子或膠質(zhì)粒子等）的保護層，從而促使破乳劑能夠附著在固體粒子表面。附著之后，固體粒子的表面性能及濕潤性能均會發(fā)生改變，致使其形成的界面膜強度持續(xù)下降并最終產(chǎn)生破裂，實現(xiàn)油水分離。

（3）原油破乳劑應(yīng)具備強大的絮凝能力。絮凝能力的主要作用是吸附原油中原有的乳化液滴，保證破乳劑在吸附到乳化液上之后能促使乳化液滴之間產(chǎn)生物理碰撞并分離，從而造成界面膜的進一步破裂。

（4）原油破乳劑應(yīng)具備較強的凝聚效果。強大的凝聚效果能促使原油界面膜在破裂之后產(chǎn)生的水滴與原有的水滴盡快聚集，大量水滴的聚集會加重水滴的質(zhì)量，當水滴的質(zhì)量達到一定程度之后就會產(chǎn)生下沉，從而使油水分離的速度加快。

2 油溶性原油破乳劑的設(shè)計原則

1）在多級脫鹽過程中，油溶性原油破乳劑能夠多次發(fā)揮作用，使得這種原油破乳劑擁有較高的利用效率及應(yīng)用價值，而且多次發(fā)揮作用的特性也使得其用量能夠得到有效控制。此外，油溶性原油破乳劑相比水溶性原油破乳劑的一大顯著特點是其溶于油，因此不會隨著原油中水分的脫出而被排出，同時也避免了原油破乳劑造成水體二次污染的問題。

2）要重視油溶性原油破乳劑的元素應(yīng)用。以N、P、S 為例，這些元素會在加工過程中對加工裝置造成傷害，因此破乳劑研制過程中最好不要加入這幾種元素，此外原油脫水的速度與水質(zhì)有一定關(guān)系，脫水快則脫出的水水質(zhì)往往較差，脫水慢的情況下原油脫出的水質(zhì)較清，因此可綜合兩者特點進行設(shè)計，設(shè)計出使原油脫水又快又好的油溶性原油破乳劑。

3）針對某些性質(zhì)會產(chǎn)生變化的原油，對油溶性原油破乳劑的設(shè)計應(yīng)使其具有一定程度的適應(yīng)性。

4）以綠色環(huán)保的溶劑作為稀釋劑，響應(yīng)綠色生產(chǎn)的號召，最大限度減輕對環(huán)境造成的負擔及對工作人員健康造成的威脅。

3 油溶性原油破乳劑的實踐應(yīng)用

3.1 油溶性原油破乳劑在實驗室中的表現(xiàn)

3.1.1 對原油性質(zhì)的簡單分析

對于油田而言，不同區(qū)域的原油性質(zhì)不同。以遼河油田為例，依靠裝置進行加工的遼河管輸油多為重質(zhì)原油，而摻煉的海輸原油盡管種類較為復(fù)雜，但整體上依然屬于質(zhì)地較輕的原油。通過查閱不同原油性質(zhì)的對比數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，混合原油在密度、水分、黏度、炭殘余量及含鹽量上均有所下降，如表1所示。

3.1.2 破乳劑在不同原油中脫鹽脫水效果的差異

破乳劑在脫鹽脫水效果上的差異，能夠以相對直觀的方式體現(xiàn)破乳劑實際應(yīng)用效果。在原料油的選擇上，本文分別選擇了純遼河原油與混合原油，并設(shè)定好相應(yīng)的脫鹽溫度（130℃）、電場強度（880V/cm）與注水量（4.5%），兩種原油各加入8×10-6的破乳劑，在7 000r/min 的攪拌強度下，對比破乳劑在兩種原油中的應(yīng)用情況，對比結(jié)果如表2所示。

表1 原油性質(zhì)對比

表2 破乳劑在不同原油中脫鹽脫水效果的差異

對照表2中數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)，在不加入破乳劑的情況下，混合原油與純遼河原油的脫鹽率相對較低，其中純遼河原油的脫鹽率稍高，兩者的脫水率并無太大差異；而在加入油溶性原油破乳劑之后，混合原油與純遼河原油的脫鹽率均出現(xiàn)較大增長，脫水率也有所上升，這說明油溶性原油破乳劑對原油脫水脫鹽工作能夠產(chǎn)生一定程度的影響，其中在脫鹽率上的影響更加顯著。

3.1.3 破乳劑不同用量產(chǎn)生效果的差異

通常情況下，破乳劑的用量取決于原油中乳化膜的數(shù)量，而原油乳化膜含量無法直接檢測，因而只能通過實驗才能確定破乳劑的用量。在原油數(shù)量恒定、其他條件相同的情況下，通過對兩種原油中加入不同數(shù)量的破乳劑，發(fā)現(xiàn)其影響效果，如表3所示。

表3 破乳劑不同加入量的區(qū)別

從表3 可以看出，不同劑量破乳劑的影響下，（6～8）×10-6的破乳劑產(chǎn)生了脫鹽脫水效果最佳。由此可知原油脫鹽率及脫水率并不與破乳劑數(shù)量呈正比例關(guān)系。

3.2 油溶性原油破乳劑的實踐應(yīng)用

結(jié)合當前的實際情況來看，我國絕大多數(shù)生產(chǎn)年限較久的油田目前均處于含水量高、采出量高及采油速度快的生產(chǎn)狀態(tài)下，受這種生產(chǎn)狀態(tài)影響，原油企業(yè)為使原油產(chǎn)量趨于穩(wěn)定，采用了多種采油工藝及新興的采油技術(shù)手段，以使采油量在穩(wěn)定的同時實現(xiàn)增產(chǎn)。這些措施、工藝及技術(shù)手段的應(yīng)用確實使得采油量更加穩(wěn)定，為企業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了一定積極作用，但其造成的后果就是采出油在性質(zhì)上出現(xiàn)較大變化，同時也使得采出油的油水分離工作處理難度大幅上升。在這種情況下，擁有高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢性能的油溶性原油破乳劑的研發(fā)與應(yīng)用就獲得了相應(yīng)的發(fā)展空間。

通過我國原油能源業(yè)界近年來的生產(chǎn)情況來看，多數(shù)原油企業(yè)在使用油溶性原油破乳劑時將研究重點方向集中在非離子的聚氧乙烯及聚氧丙烯的嵌段聚合物上，還有另外一種方向是將重點研發(fā)內(nèi)容放在對傳統(tǒng)破乳劑的本質(zhì)進行改造上。這些研究在取得相應(yīng)進展的同時，也在實踐應(yīng)用中獲得了一定的成效。其原理在于借助多種表面活性劑并進行混合，使之產(chǎn)生一定的協(xié)同效應(yīng)，由此制造出的油溶性原油破乳劑能夠廣泛運用于多種不同比例原油的油水分離工作。除此之外，相關(guān)研究人員在通過大量研究實驗工作之后，開始嘗試在破乳劑中添加進一些有機添加劑，這些添加劑的加入在保證油溶性原油破乳劑原有的功能不受影響的基礎(chǔ)下，使油溶性原油破乳劑還具備了防蠟的功能，并可在一定程度上降低原油中某些物質(zhì)的黏性。通過這些情況可以看出，油溶性原油破乳劑受實際需求的影響，在實踐過程中逐漸向著多元復(fù)配破乳劑的研究方向發(fā)展，而擁有這種特性的破乳劑已經(jīng)在經(jīng)過大量實踐之后證明其擁有強大的性能，能夠有效強化油水分離作用，使開采原油的油水分離工作獲得了強大可靠的技術(shù)支持，并為原油企業(yè)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟效益。通過對當前社會發(fā)展方向進行深入調(diào)查分析，油溶性原油破乳劑在實踐過程中會逐漸向以下方向發(fā)展：

（1）使重質(zhì)油的比例不斷上升。由于原油的密度取決于其化學組成，而重質(zhì)油的油水分離操作具有較高的技術(shù)要求，因此會大量運用到油溶性原油破乳劑。

（2）廣泛運用于海洋石油開采工作。海洋石油的儲量遠大于陸地石油儲量，因此未來的原油開采將會以海洋為主要開采方向。

4 結(jié)語

針對我國原油能源業(yè)界面臨的開采原油乳液分離難的情況，應(yīng)強化對油溶性原油破乳劑的研發(fā)與調(diào)整工作，以使原油油水分離工作更高效進行，同時還要重視對資源及成本的掌控及生產(chǎn)過程的綠色化，以使油溶性原油破乳劑充分發(fā)揮其效果，提升我國石油資源開采率，推動我國社會建設(shè)及現(xiàn)代化的發(fā)展。