SAGD稠油采出液高效分離中YM型破乳劑的合成及性能

王懌興，楊敬一，胡春付，徐心茹

（華東理工大學(xué)化工學(xué)院綠色能源化工國際聯(lián)合研究中心，上海 200237）

隨著全球?qū)κ湍茉吹男枨蟛粩嘣黾?，常?guī)石油的儲量日漸減少。稠油在已探明的眾多石油資源中儲量巨大，世界石油儲量中約占70%為非常規(guī)資源，其中超過50%為稠油及超稠油。因此研究開發(fā)非常規(guī)原油，如稠油及頁巖油等重質(zhì)原油對全球能源發(fā)展起到重要的作用。我國稠油資源重點分布在勝利、遼河、河南、新疆等油田，由于稠油的開采難度大，要緩解國內(nèi)外迫切的能源需求形勢，有必要采取一些特殊開采工藝來提高稠油的利用。蒸汽輔助重力泄油技術(shù)（steam assisted gravity drainage,SAGD）是一種適合于黏度很高的稠油或天然瀝青開發(fā)的新技術(shù)，也是一種開采重油資源的節(jié)能方法。SAGD技術(shù)通過注入蒸汽加熱儲層并增加能量，降低了稠油黏度并提供了驅(qū)動力。在SAGD 生產(chǎn)過程中大量的熱水與重油共同產(chǎn)生，從而產(chǎn)生異常穩(wěn)定的乳液，限制了對重油資源的開采，因此研究適合SAGD稠油采出液的高效分離方法至關(guān)重要。近年來國內(nèi)外稠油采出液分離研究日益受到關(guān)注。戚亞明等提出了SAGD 采出液三段反向分離技術(shù)的工藝設(shè)計，該工藝雖然投資較高但較摻稀釋油處理運行費用可降低80%以上。Wang等研究表明在100～200℃和0.3～1.4MPa 條件下，高電荷密度的反相破乳劑對于SAGD采出液可以加快其油水分離速度?；暨M等采用兩段式處理SAGD 循環(huán)液，復(fù)合凈水劑加入量為500mg/L 時脫出水含油量為112mg/L，污油熱化學(xué)沉降中破乳劑加入量為2000mg/L 時原油含水率由32%降至5%。翁藝斌等進行了SAGD 采油污水破乳?絮凝試驗，采油污水中投加500mg/L無機復(fù)合破乳劑后于65℃破乳2h，水中含油量降為2258.6mg/L，再通過投加25mg/L 的PAM 絮凝劑，使得處理水達到油田回注水的要求。樊玉新等對SAGD采出液使用300mg/L反相破乳劑預(yù)脫水后，稠油乳狀液在高壓高頻脈沖條件下脫水3h后原油含水率能降至0.37%。在稠油乳狀液脫水研究方面，Poteau 等向脫瀝青原油中加入瀝青質(zhì)的過程中通過測定黏彈性模量發(fā)現(xiàn)瀝青質(zhì)含量越高乳狀液越穩(wěn)定。Zhang 等認為提高破乳劑的芳烴性能增強破乳劑分子在稠油中的擴散和滲透能力。郭睿等研究表明，合成破乳劑中引入了苯乙烯基團，對勝利孤東稠油含水量為70%水包油型乳液脫水率為85.2%。裴世紅等考察了共聚物中苯乙烯和2?丙烯酰胺?2?甲基丙磺酸比例的影響，優(yōu)化后的破乳劑對遼河稠油乳液脫水率為84%。Ashrafizadeh等研究了碳酸鈉作為天然表面活性劑時水包油型重質(zhì)原油乳液穩(wěn)定性的因素。孫娜娜等考察了兩性/非離子復(fù)配表面活性劑濃度及無機/有機復(fù)配堿濃度等對含水量為70%的稠油乳狀液穩(wěn)定性的影響規(guī)律。新疆油田是未來我國重要的稠油產(chǎn)區(qū)，隨著新疆稠油SAGD先導(dǎo)試驗的穩(wěn)步推進，稠油采出液的分離技術(shù)也需適應(yīng)新的處理需求。本文以新疆油田SAGD稠油采出液為研究對象，針對SAGD采出液稠油高密度、高黏度、高膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量及高酸值等特點，研究合成具有非離子聚醚特征同時含有陰離子基團和陽離子基團的新型SAGD 稠油采出液破乳劑，探究其對SAGD 稠油采出液分離效果的影響；通過界面張力儀、zeta電位儀和全功能穩(wěn)定分析儀等手段對合成產(chǎn)物破乳效果和破乳機理進行研究和探討。

1 實驗

1.1 試劑與儀器

試劑：馬來酸酐（MA）、對甲苯磺酸、過硫酸鉀、甲苯，化學(xué)純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；對苯乙烯磺酸鈉（SSS），化學(xué)純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC），化學(xué)純，上海旭碩生物科技有限公司；聚醚（YM），DOW公司。

儀器：Nicolet 6700型高級傅里葉變換紅外光譜儀，美國ThermoScientific 公司；400MHz/AVANCEⅢ400 型核磁共振波譜儀，美國Bruker 公司；Waters1515 型凝膠滲透色譜儀，美國Waters 公司；JRJ300?S型乳化機，上海索映儀器設(shè)備有限公司；UV751GD型紫外?可見分光光度計，上海精密科學(xué)儀器有限公司；TX?500 型旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀，美國KINO 公司；JS94H2 型微電泳zeta 電位分析儀，上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司；Turbiscan LAB Expert 全功能穩(wěn)定性分析儀，法國Formulaction公司。

1.2 YM系列產(chǎn)物的合成方法

按摩爾比1∶2稱取聚醚YM和馬來酸酐溶于甲苯，通入氮氣升溫至125℃后，加入1.5%催化劑對甲苯磺酸反應(yīng)5h，產(chǎn)物冷卻后加入氨水中和酸性，再用去離子水洗滌并加入NaCl 破乳，多次洗滌后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到聚醚酯。按摩爾比1∶2 稱取聚醚酯和SSS溶于適量水中并調(diào)節(jié)pH至7，引發(fā)劑過硫酸鉀的用量為1.5%，反應(yīng)物在氮氣環(huán)境下于70℃反應(yīng)6h，反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)物經(jīng)透析袋（截留分子量為3500）去除均聚產(chǎn)物和未反應(yīng)單體，然后真空干燥得到Y(jié)MA。將摩爾比為1∶2∶2 的聚醚酯、SSS和DAC溶于適量水中并調(diào)節(jié)pH至7，引發(fā)劑過硫酸鉀的用量為1.0%，反應(yīng)物在氮氣環(huán)境下于75℃反應(yīng)6h，反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)物經(jīng)透析袋（截留分子量為3500）去除均聚產(chǎn)物和未反應(yīng)單體，再經(jīng)真空干燥得到Y(jié)MB。采用傅里葉紅外光譜儀、核磁共振波譜儀及凝膠滲透色譜儀對合成產(chǎn)物進行分析表征。

1.3 SAGD稠油采出液靜態(tài)分離方法

稠油與采出水取自新疆油田，稠油密度為957kg/m（20℃），黏度為1200mPa·s （90℃），酸值為5.3mgKOH/g，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量為36.2%，該稠油屬于高密度、高黏度、高酸度及高膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量的原油，SAGD 采出水的pH 為8.2。按照油水體積比為1∶4，量取脫水稠油20mL和稠油采出水80mL，在90℃恒溫條件下預(yù)熱30min 后置于乳化機中攪拌，乳化機的轉(zhuǎn)速調(diào)至3000r/min 攪拌5min，得到SAGD稠油模擬采出液。

SGAD 采出液在90℃恒溫條件下預(yù)熱后加入一定量的破乳劑充分振蕩混合。將采出液放到恒溫水浴中，每隔一段時間讀取實驗瓶脫出水體積，計算采出液的脫水率。采出液分層后取下層水測定水中含油量。按照SL 93.2—1994標準，采用紫外?可見分光光度計測定水中含油量。

1.4 界面張力和zeta電位的測定方法

采用旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀按照SY/T 5370—1999標準測定界面張力；采用微電泳zeta電位分析儀測定SAGD稠油采出液及脫出水的zeta電位。

1.5 穩(wěn)定性測定

采用全功能穩(wěn)定性分析儀對SAGD采出液的穩(wěn)定性進行分析，測試溫度為室溫～60℃，測試樣品濃度范圍0～95%，粒徑范圍0.05～1000μm。通過檢測背散射光強度BS 變化分析分散體系的穩(wěn)定性，如式(1)所示。

式中，BS 為背散射光強度；為顆粒的濃度；為顆粒平均粒徑；和是米氏理論常數(shù)。

1.6 SAGD采出液動態(tài)分離實驗方法

動態(tài)分離裝置由原料液罐、計量泵、恒溫夾套、分離罐、原油收集罐和脫出水收集罐等組成，為原料液連續(xù)進料及分離后原油及脫出水連續(xù)出料裝置。分離罐體積為1000mL；計量蠕動泵的流量調(diào)節(jié)范圍為2～10mL/min；采出液處理量范圍為0.12～0.6L/h；停留時間為50～500min。動態(tài)分離裝置流程如圖1所示。

圖1 SAGD采出液動態(tài)分離裝置流程圖

SGAD 采出液在原料液罐通過攪拌槳混合均勻，由計量泵精確調(diào)節(jié)流量將原料液打入分離罐，分離罐采用中間進料，進料管伸進罐內(nèi)，其末端向上彎曲以降低進料時對下層水的擾動。分離罐上部原油采用溢流方式流入原油收集罐。根據(jù)GB/T 8929—2006 標準采用蒸餾法測定油中含水量，脫出的水相流入脫出水收集罐，測定其水中含油量。

2 結(jié)果與討論

2.1 YM系列產(chǎn)物的合成與表征

YM 與MA 通過酯化反應(yīng)得到聚醚酯化產(chǎn)物。YM 末端有兩個羥基，馬來酸酐結(jié)構(gòu)中具有羧基，通過與馬來酸酐酯化引入雙鍵C= C，便于通過聚合的方式引入其他基團。聚醚酯與SSS 反應(yīng)得到Y(jié)MA；聚醚酯、SSS與DAC 反應(yīng)得到Y(jié)MB。YM 的紅外表征結(jié)果如圖2中譜線所示，在3479cm處的吸收峰為聚醚兩端羥基O—H 伸縮振動特征峰；2970cm和2898cm分別聚醚結(jié)構(gòu)中甲基（—CH）的反對稱和對稱伸縮振動特征峰，2931cm和2870cm處分別和亞甲基（—CH）的反對稱和對稱伸縮振動特征峰；在1109cm處出現(xiàn)較強的吸收峰為醚鍵（C—O—C）伸縮振動特征峰，表明YM中存在羥基、醚鍵（環(huán)氧丙烷鏈節(jié)、環(huán)氧乙烷鏈節(jié)）等基團。

圖2 YM系列產(chǎn)物紅外光譜圖

YMA和YMB的紅外表征結(jié)果如圖2所示，YMA和YMB 具有與YM 相似的聚醚特征基團。YMA 和YMB 的紅外圖譜中O—H 特征峰消失，在1729cm處出現(xiàn)了較強的酯羰基C= O伸縮振動吸收峰，表明聚醚與馬來酸酐發(fā)生了酯化反應(yīng)生成酯基結(jié)構(gòu)；1212cm的吸收峰為磺酸根（—SO）中S—O的伸縮振動峰，1644cm處尖銳的吸收峰為苯環(huán)骨架振動特征峰，表明YMA和YMB中引入了苯磺酸鈉陰離子基團。YMB在1730cm處為酰氧基團中C=O雙鍵伸縮振動吸收峰，1542cm處吸收峰為（—NCH）中—CH不對稱變角振動峰，表明YMB中引入了酰氧乙基三甲基氯化銨陽離子基團。

YM 系列產(chǎn)物的H NMR 表征結(jié)果如圖3 所示。=3.3～3.65 處共振峰是YM、YMA 和YMB 中醚鍵（CH—O—CH）中亞甲基和次甲基的質(zhì)子峰，在=1.13處的尖銳峰對應(yīng)的是環(huán)氧丙烷鏈節(jié)中甲基質(zhì)子峰，表明存在環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷鏈節(jié)。

圖3(b)為YMA 的核磁共振氫譜圖，在=7.3 處羥基上的質(zhì)子吸收峰消失，=4.3 處對應(yīng)的吸收峰是與酯基相連的亞甲基質(zhì)子峰，表明聚合物中生成酯基。=1.5～3.0處的吸收峰為與苯環(huán)相連α碳和β碳上的質(zhì)子峰，=7.0～8.0 處的峰對應(yīng)的是苯環(huán)上的質(zhì)子吸收峰，表明YMA 中苯環(huán)的存在引入了苯磺酸鈉基團。

圖3(c)為YMB 的核磁共振氫譜圖。與YMA 相比，YMB在=2.3處吸收峰為與羰基相連的次甲基質(zhì)子峰，在=3.2處出現(xiàn)了季銨（—NCH）上甲基的質(zhì)子峰，=3.4 處為與N 相連的亞甲基質(zhì)子峰，=4.2 處為酰氧基相連的亞甲基質(zhì)子峰，表明YMB中引入了酰氧乙基三甲基氯化銨基團。

圖3 YM系列產(chǎn)物核磁共振氫譜圖

對YM 系列產(chǎn)物進行凝膠滲透色譜分析如表1所示，YM、YMA 和YMB 的相對分子量分別為2035、5235 和7013；分子量分布系數(shù)（PD）分別為1.15、1.30和1.80，聚合產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量具有窄分布的特征，表明聚合反應(yīng)后YMA和YMB分子量增加。

表1 YM系列產(chǎn)物分子量及分布系數(shù)

2.2 YM系列產(chǎn)物的對SAGD采出液的分離性能

在油水體積比為1∶4、沉降溫度為90℃、沉降時間2h的條件下，探究聚醚YM及其合成產(chǎn)物加入量對SGAD稠油采出液分離性能的影響。

2.2.1 YM對SAGD采出液破乳效果的影響

SAGD 稠油模擬采出液穩(wěn)定性強，其在90℃沉降2h 后脫水率為1%。由圖4 可以看出，當YM 的濃度由50mg/L 增大至200mg/L 時，SAGD 采出液的脫水率由62.5%增大至76.2%；隨著YM 加入量的增加，SAGD 采出液的脫水率呈現(xiàn)出增大的趨勢；當YM 的濃度進一步增加，由200mg/L 增加至400mg/L時，采出液脫水率增大趨勢逐漸變小，脫水率增大至78.5%。采用旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀對稠油?水界面張力的實驗結(jié)果如圖4所示。SAGD采出液的初始界面張力為15.45mN/m，當YM 的濃度由50mg/L 增加到200mg/L 時，油水界面張力由13.01mN/m 下降至9.23mN/m；當YM 的濃度由200mg/L 增大至400mg/L 時，油水界面張力由9.23mN/m 降低至8.30mN/m。在SAGD 稠油采出液中加入聚醚YM 后稠油?水界面張力降低，界面張力小說明乳液的界面能低。根據(jù)熱力學(xué)原理系統(tǒng)總是要從能量高的狀態(tài)向能量低的狀態(tài)過渡，YM分子比天然乳化劑具有較高界面活性，所以YM 在油?水界面的吸附量比原成膜物質(zhì)高，因而可以部分或大部分置換已經(jīng)吸附在油?水界面上的原成膜物質(zhì)。YM 分子中的EO 鏈段伸入水相，PO 鏈段通過醚鍵氧與水作用，迅速多點式吸附在油?水界面，與原成膜物質(zhì)形成松散的混合界面膜，使界面強度減低，界面張力下降，采出液分離效果增加。

圖4 YM加入量對SAGD采出液脫水效果和界面張力的影響

2.2.2 YMA對SAGD采出液破乳效果的影響

YMA加入量對SAGD稠油采出液脫水效果和界面張力的影響見圖5。當YMA 的濃度由50mg/L 增加至200mg/L時，SAGD采出液的脫水率由71.4%增大至84.3%；隨著YMA加入量的增大，SAGD采出液的脫水率增加；當YMA 的濃度進一步增加，由200mg/L增加至400mg/L時，SAGD采出液脫水率增大趨勢逐漸變小，脫水率增大至88.5%。由圖5 看出，隨著YMA加入量的增加，稠油?水界面張力減小，當YMA 的濃度由50mg/L 增加到200mg/L 時，界面張力由9.43mN/m 下降至4.85mN/m，界面張力顯著降低；當YMA 的濃度由200mg/L 增加至400mg/L 時，界面張力由4.85mN/m 進一步降低至2.40mN/m。隨著YMA 的加入量的進一步增加，吸附在油水界面的破乳劑分子逐漸達到飽和，其對界面張力的影響減弱，采出液破乳效果增加不明顯。結(jié)果表明，YMA在聚醚YM中引入的苯磺酸鈉基團和酯基能夠有效分散膠質(zhì)瀝青質(zhì)，降低界面膜強度，增強聚醚基團在油水界面的作用從而降低界面張力，提升了對SAGD采出液脫水效果。

圖5 YMA加入量對SAGD采出液脫水效果和界面張力的影響

2.2.3 YMB對SAGD采出液破乳效果的影響

YMB加入量對SAGD稠油采出液脫水效果以及脫出水中含油量的影響見圖6。當YMB 加入量為50mg/L 時，YMB 對采出液的脫水率增大至87.5%；脫出水中含油量為2139mg/L；當加入量增大至200mg/L 時，YMB 對采出液的脫水率增大至96.0%；對采出液的脫出水中含油量為140.3mg/L；當YMB 的濃度進一步增大，由200mg/L 增大至400mg/L 時，YMB 對采出液的脫水率增大至97.5%；SAGD 采出液脫出水中含油量降低至43.7mg/L。

圖6 YMB加入量對SAGD采出液脫水率及水中含油量的影響

采用微電泳zeta 電位分析儀探究YMB 合成產(chǎn)物對SGAD采出液zeta電位的影響見圖7。由圖7可以看出，SAGD 采出液的zeta 電位為?29.06mV。SAGD采出液中的環(huán)烷酸鹽和固體顆粒是產(chǎn)生油滴表面負電荷的原因。YMB 分子中引入的酰氧乙基三甲基氯化銨基團具有中和油滴表面負電荷的能力。隨著YMB加入量增大，zeta電位絕對值不斷降低，油滴在水中的穩(wěn)定性不斷減弱。當YMB 的濃度由0增大至200mg/L時，YMB對采出液脫出水的zeta 電位由?29.06mV 增大至?0.52mV。當合成產(chǎn)物的濃度進一步增大，由200mg/L增大至400mg/L時，YMB 對采出液脫出水的zeta 電位進一步增大至?0.29mV。隨著YMA 用量的增加，SAGD 采出液的zeta電位絕對值逐漸降低，采出液脫出水中含油量逐漸降低。

圖7 YMB加入量對SAGD采出液脫出水zeta電位的影響

2.2.4 YM系列產(chǎn)物對SAGD采出液分離效果

比較分析YM、YMA和YMB對SAGD采出液分離效果的影響。如圖8所示，YM、YMA和YMB對SAGD 稠油采出液的脫水率分別為78.5%、88.5%和97.5%，分離后水中含油量分別降為1424.4mg/L、834.1mg/L和43.7mg/L。

圖8 YM系列產(chǎn)物的對SAGD采出液脫水率和水中含油量的比較

針對SAGD采出液稠油高膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量及高酸值的特點，YM分子在油水界面對天然乳化劑起頂替的作用，分子中的環(huán)氧丙烷親油基團平躺在油水界面及環(huán)氧乙烷親水基團伸入到水相，在油水界面膜上形成松散的混合界面膜。稠油中膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量高（36.2%），膠質(zhì)瀝青質(zhì)作為原油中的天然成膜物質(zhì)富集在油水界面，形成具有一定機械強度和黏彈性界面膜。YMA 和YMB 分子結(jié)構(gòu)中具有聚醚基團，分子引入的苯磺酸鈉基團和酯基起到增溶作用，富氧的磺酸根基團能減小膠質(zhì)瀝青質(zhì)間的π?π 堆積作用，且苯環(huán)基團能與稠環(huán)芳烴結(jié)構(gòu)的膠質(zhì)瀝青質(zhì)之間產(chǎn)生較強的結(jié)合力，分子中極性的酯基增強了與膠質(zhì)瀝青質(zhì)的相容性，在YM中引入的苯磺酸鈉基團和酯基能夠增強聚醚基團在油水界面的作用從而降低界面張力，提升了對SAGD采出液脫水效果。

由于稠油酸值為5.3mgKOH/g，采出液的pH為8.2 呈弱堿性，稠油中的環(huán)烷酸在堿性條件下形成環(huán)烷酸鹽，其離解出的環(huán)烷酸根吸附在油滴表面而形成負電荷，在堿性條件下采出液中黏土表面的羥基電離而帶負電荷。YMB 中引入酰氧乙基三甲基氯化銨陽離子基團可中和油滴負電荷，使得zeta電位絕對值降低，降低油滴間的靜電斥力使液滴穩(wěn)定性下降，顯著降低脫出水含油量。綜上所述，YM 及其合成產(chǎn)物對SAGD 采出液的分離效果為YMB>YMA>YM。

2.3 YM系列產(chǎn)物對SAGD采出液穩(wěn)定性的影響

采用全能穩(wěn)定性分析儀探究YM 系列產(chǎn)物對SAGD 采出液穩(wěn)定性的影響，SAGD 采出液油水體積比為1∶4，YM、YMA和YMB用量為400mg/L。

全能穩(wěn)定性分析儀采用多重光散射技術(shù)，通過檢測背散射光的強度變化分析分散體系的穩(wěn)定性。檢測器所得到背散射光強度與顆粒平均粒徑的1/2次方成反比，與顆粒體積濃度的1/2 次方成正比。當乳狀液穩(wěn)定性降低，液滴相互聚結(jié)油水分離，其液滴直徑增大及濃度降低，則背散射光強度將減??；反之液滴直徑較小的乳狀液表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性時其背散射光強度高。

YM 系列產(chǎn)物對SAGD 采出液的背散射光強度見表2和圖9所示。實驗初期，空白組與加入YM、YMA、YMB 的樣品背散射光強度分別為9.80%、8.97%、8.64%和8.60%，空白組在0～3×10s 一直有較高穩(wěn)定性；加入YM、YMA、YMB 的樣品在1×10s 后的背散射光強度分別為8.42%、6.07%和5.43%，在2×10s 后樣品背散射光強度分別降至7.85%、4.8%和3.77%，在3×10s 后樣品背散射光強度分別降至7.61%、4.12%和2.97%，背散射光強度較實驗初期分別降低了1.36%、4.52%和5.63%。

表2 YM系列產(chǎn)物隨時間增加對SAGD采出液背散射光強度的影響

圖9 加入YM、YMA和YMB不同時間SAGD采出液背散射光強度的比較

SAGD采出液中加入YM、YMA和YMB后，其背散射光強度隨著沉降時間的增加均有所下降。同樣沉降時間下，背散射光強降低幅度順序為：YMB>YMA>YM。YMB 的加入顯著降低了SAGD 采出液的穩(wěn)定性，這主要是由于YMB 分子具有聚醚基團、磺酸根基團和季銨鹽陽離子基團，YMB 吸附到油水界面膜從而改變了界面膜強度，陽離子基團電中和能力強，降低了采出液脫出水zeta 電位，油滴間靜電斥力減小，油滴并聚能力提高。綜上所述，不同合成產(chǎn)物對于SAGD采出液的穩(wěn)定性影響能力大小為YMB>YMA>YM。

2.4 SAGD采出液分離過程中酸性助劑的影響

SAGD 稠油中的環(huán)烷酸在堿性條件下形成環(huán)烷酸鹽，成為具有較高乳化活性的表面活性物質(zhì)。弱酸的加入能使環(huán)烷酸鹽類轉(zhuǎn)化為環(huán)烷酸，降低SAGD稠油采出液的穩(wěn)定性。為進一步提升YMB的分離效果，加入酸性助劑以提升SAGD稠油采出液的分離效果。

在YMB加入量為200mg/L、沉降溫度80℃、沉降時間120min 的條件下，研究了酸性助劑乙酸的加入量對SAGD 稠油采出液脫水效果的影響。由圖10看出，當乙酸加入量由20mg/L增加至100mg/L時，采出液的pH 由8.04 降低至6.76，采出液的脫水率由96.0% 增加至98.5%；當乙酸加入量為200mg/L 時，采出液的pH 為6.02，脫水率達到99.0%。加入酸性助劑以中和采出液的堿性，使SAGD采出液稠油中石油酸鹽轉(zhuǎn)化成石油酸。由于pH 過低會產(chǎn)生設(shè)備腐蝕，因此乙酸的適宜加入量為100mg/L，此時采出液pH 為6.76，SAGD 采出液的脫水率達到98.5%。因此將YMB 與酸性助劑以質(zhì)量比2∶1復(fù)配得到Y(jié)MC復(fù)合破乳劑。

圖10 乙酸加入量對SAGD采出液脫水效果及水中含油量的影響

2.5 SAGD稠油采出液動態(tài)分離試驗效果

采用動態(tài)試驗實驗裝置在油水體積比為1∶4的條件下對加入YMC 后SAGD 稠油采出液的分離效果進行試驗。動態(tài)破乳裝置是一個連續(xù)化運轉(zhuǎn)的過程，由于動態(tài)實驗處理量為1000mL/h，能夠得到較多的稠油以測定稠油含水量。

（1）溫度的影響 在YMC 加入量為400mg/L、停留時間為250min的條件下，溫度對SAGD稠油采出液分離效果的影響見圖11。當溫度由75℃升至80℃時，脫水率由96.7%提高至98.5%，稠油含水量由2.83% 降為1.28%，脫出水中含油量由231.0mg/L降為102.3mg/L；當溫度上升至90℃時脫水率為99.3%，稠油含水量為0.83%，脫出水中含油量為48.30mg/L，溫度增加對稠油含水量及水中含油量的降低有促進作用。

圖11 溫度對稠油含水量和脫出水中含油量的影響

（2）YMC 加入量的影響 溫度為90℃，停留時間為250min，YMC 加入量對SAGD 稠油采出液分離效果的影響如圖12 所示。當YMC 加入量由100mg/L 增至300mg/L，稠油含水量由4.32%降至0.91%；脫出水中含油量由554.8mg/L 降低至65.30mg/L；當YMC用量增加至500mg/L時，油中含水量降低至0.68%。水中含油量降低至40.28mg/L。結(jié)果表明，當YMC 加入量為300mg/L 時，可以使稠油含水量降低至1.00%以下，因此適宜的YMC加入量為300mg/L。

圖12 YMC加入量對稠油含水量和脫出水中含油的影響

（3） 停留時間的影響 在YMC 加入量為300mg/L 及溫度為90℃的條件下，停留時間對SAGD 稠油采出液分離效果的影響見圖13。當SAGD稠油采出液停留時間分別為180min、250min和500min時，SAGD稠油采出液分離后稠油中含水量分別降低至1.50%、0.91%和0.79%；脫出水中含油量降低至146.3mg/L、68.3mg/L 和36.68mg/L。以上實驗表明，在停留時間250min后，SAGD稠油采出液脫水后得到的稠油含水量可以滿足外輸原油的要求，脫出水中油含量為68.3mg/L 達到排放標準，并減少了SAGD采出水的分離過程。

圖13 停留時間對稠油含水量和脫出水中含油的影響

3 結(jié)論

（1）針對高密度、高黏度、高酸值及高瀝青質(zhì)含量稠油SAGD 采出液的分離，通過聚醚YM 的酯化和聚合反應(yīng)合成了YM 系列產(chǎn)物。FTIR 分析表明，YMA 和YMB 中具有非離子特征的聚醚基團、酯基及具有苯磺酸鈉基團，YMB 還引入了具有陽離子特征的酰氧乙基三甲基氯化銨基團。

（2）YMA 和YMB 中的苯磺酸鈉基團對稠油中瀝青質(zhì)起到分散作用降低界面膜強度，增強聚醚基團在油水界面的作用從而降低界面張力，提升了對SAGD采出液脫水效果。YMB中的酰氧乙基三甲基氯化銨基團能有效中和液滴表面負電荷，顯著降低采出液脫出水的zeta電位絕對值。

（3）對SAGD 采出液乳液穩(wěn)定性的研究表明，加入YM、YMA和YMB后，SAGD采出液背散射光強度著沉降時間的增加均有所下降，分別降低了1.36%、4.52%和5.63%，聚醚YM 及其合成產(chǎn)物對SAGD采出液穩(wěn)定性的影響大小為YMB>YMA>YM。

（4）以YMB 與乙酸復(fù)配得到Y(jié)MC。SAGD 稠油采出液動態(tài)分離試驗表明，在YMC 加入量300mg/L、溫度90℃、停留時間250min 的條件下，SAGD采出液從含水量80%降至稠油含水量0.91%，脫出水中含油量為68.3mg/L，表明YMC對SAGD稠油采出液可達到較好的分離效果并減少了采出水的分離過程。