为了实现更好的油田产出, 满足石油产品的经济平衡性, 特别是针对二、三次采油的油田, 亟待解决破乳温度高、稠油乳状分离的问题。实践证明, 以丙烯酸和丙烯酸酯为原料的非聚醚稠油低温破乳剂具有很好的使用效果, 同时兼备生产简单、反应温和、毒副作用小等优点, 符合绿色环保、可持续发展的生产理念。
1 稠油及低温破乳概述
稠油也称之为“重油”, 是原油的一种特殊形态 (物理特征) , 主要指沥青质、胶质含量较高、物理粘粘度较大的原油, 从界定数值上来说, 地面密度大于0.943、地下粘度大于50c P的称之为稠油。从石油蕴储角度来说, 稠油是一种储备量巨大的非常规石油, 总量是常规石油的六倍;结合当前世界范围内的能源危机, 常规油田开发过度等现状, 积极展开对稠油的开发利用具有重要的意义。
本质上说, 石油是一种成分复杂的混合物, 主要成分是沥青、胶质、芳香烃及饱和烃等物质。克服了稠油密度大、粘度大、流动性差等缺点, 其能源价值同样是十分可观的。在稠油的开采过程中, 稠油乳化是典型的妨碍性因素, 之所以会和地层水构成乳状液, 是由于稠油中所含的活性物质所致, 主要是乳化胶、有机小分子、脂肪酸等, 这些物质具有很强烈的分子吸附性, 将地层水锁在稠油分子中间。同时, 有机高分子物质中的沥青质会导致油水面膜的稳定形成, 其他杂质又具有稳定水分、增加强度的作用。
很显然, 破乳剂的原理正是作用于以上问题中, 如扩散媳妇性能、润湿成膜性能、絮凝聚结性等, 破坏油水之间的作用力, 使其分离。除此之外, 温度对破乳剂的影响也是十分重要的。当温度不断升高的过程中, 一些固体颗粒 (砂石、灰尘、石蜡) 会脱落、消失, 降低油水界面强度和稳定性, 同时增加分子动能, 加速布朗运动, 最终实现乳状液粘度降低;但相对的, 高温环境的维持需要大量投入, 从经济性角度出发, 低温破乳的应用性更高。
2 非聚醚型稠油低温破乳剂的合成及性能研究
从化学结构上分析, 非聚醚稠油破乳剂主要是由非离子型聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段聚合物构成的, 根据不同的稠油类型, 国内外学者也提出了相对应地方法, 重要有化学破乳法、物理破乳法和生物破乳法三类。
2.1 合成机理
稠油中发挥乳化作用的关键是烯烃类分子, 烃类带有双键, 其中σ键较强而π键较弱, 与非聚醚型物质结合容易断裂并形成聚合反应。根据这一原理, 采用甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯混合物, 与稠油中的烃类双键单体进行乳液共聚, 形成四元共聚物, 以达到破乳的目的。丙烯酸、三乙醇胺、十二烷基硫酸钠等作为参照试剂, 实验过程中应用到的一起设备主要有电子天平 (精确到0.01) 、分析天平、高剪切混合乳化机、恒温水浴锅、红外光谱仪等。
2.2 合成方法
本文中研究采用的是甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯两种, 具体合成方法如下: (1) 取一定量的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯按1:1融合, 作为合成基液, 放入恒压漏洞备用; (2) 另取一定量甲基丙烯酸和丙烯酸融合, 置于另一个恒压漏斗, 单体总量分别为1.25%和8%; (3) 充分混合后分别取过硫酸钾 (引发剂) 和十二烷基硫酸钠 (活性剂) 之于三口烧瓶, 加入适量蒸馏水并保持80摄氏度恒温0.5h; (4) 加入甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯溶液置三口烧瓶, 继续反应0.5h; (5) 温度降低到60摄氏度维持恒温, 按照单体总量0.5%的三乙醇胺 (转移剂) 和无水亚硫酸钠 (终止剂) , 蒸馏水溶解, 向三口烧瓶中进行滴定, 出现白色产物后持续直至发生终止, 就得到了合成产物。
2.3 性能测试
性能测试根据《原有破乳剂实用性检测方法瓶试法》展开, 根据克拉玛依油田稠油特点:酸化工业液与地层矿物作用、金属氢氧化物胶体增加乳状液稳定性、富含胶质和沥青质、多烃类混合物密度大、流动性差等。将破乳剂产物与溶剂 (乙醇) 结合, 稀释到1:3的浓度, 维持60摄氏度恒温 (克拉玛依油田稠油温度为50-55℃) , 注入原油乳状液刻度瓶中, 充分摇匀, 恒温静止观察沉降脱水过程, 记录出水量以及污水颜色变化, 检验结果是出水量越大、水质越清澈、油水界面越明显, 说明效果就越好。
3 结语
稠油作为一种非常规石油储存, 具有很大的开发价值, 对缓解能源危机、满足社会经济发展等具有重要的作用。非聚醚型稠油低温破乳剂技术的发展, 是直接推动稠油开采和应用的动力, 根据现状表明, 温度在60℃到100℃之间化学方法具有良好的破乳效果, 而相应地需要更好地反应环境, 还需要进一步地实验、开发。
摘要：随着油田开采的年限增长, 原油中的含水量逐渐增加, 原油与地下水会以乳状液的形式被开采出来, 不利于石油的脱水、运输、加工和利用。破乳剂的主要作用是进行油水分离, 尤其对稠油具有很大的分离作用, 但目前所使用的破乳剂存在环境温度限制较高的弊端, 这为破乳剂的应用研究提供了更明确的方向;目前, 利用甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸等化学试剂为原料, 开发亲水性强、疏水基团比例差异较大的非聚醚型低温破乳剂成为重要任务。本文基于这一需求, 研究稠油低温破乳的影响因素, 并提出相应的破乳性能参数。
关键词：非聚醚破乳剂,低温破乳剂,油水分离,稠油乳状液
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