原油破乳剂的研究应用及发展方向.docx

原油破乳剂的研究应用及发展方向 (1黑龙江八一农垦大学文理学院；2大庆油田华谊建筑 安装工程公司，黑龙江 大庆 163318) 摘 要：本文概述了原油破乳剂的发展过程和我国原油 破乳剂的研究应用状况，并提出了理想原油破乳剂的必备 条件，以及在已有知识基础上研发新型原油破乳剂的技术 路线和破乳剂复配的 重要意义。 关键词：原油破乳剂；应用；油田化学剂；应用技术 研究 中图分类号：TE832.3+32 文献标识码：A 文章编号： 10076921(XX)06009702 原油破乳剂是针对石油采出液进行油水分离的油田化 学剂，其破乳原理是破乳剂深入并粘附在乳化液滴的界面 上，取代原乳化剂并破坏表面膜，将膜内包复的液滴释放 并使之聚结，从而使油、水两相发生分离。由于石油开采 技术不从最初的注水采油到稠油热采，又到碱水驱油、表 面活性剂驱油、聚合物驱油以及三次采油，经原油中的胶 质物、沥青、环烷酸、脂肪酸及盐、晶态石蜡加之人为引 入的各种具有表面活性的物质的乳化作用，使得采出的原 油呈现出乳状液的形态。又由于新工艺的不断推进，我国 现大部分油田已进入了高含水期，原油乳状液由 W/O 型转 为 O/W 型，加大了原油破乳脱水的困难，也使得原油破乳 剂在组成结构、破乳机理等方面也都发生了很大变化，而 对于一理想原油破乳剂来说应需具有较强的表面活性、良 好的湿润性能、足够的絮凝能力、较好的聚结效果1 。在满足油田需要，确保原油破乳脱水效果的同时，也 极大地推动了原油破乳剂的研发进程。本文就此对原油破 乳剂的研究应用和发展方向做以综述。 1 原油破乳剂的发展简史 原油破乳剂是油田化学剂中的一大类产品，最早一篇 文献发表于 1914 年，Barnickel 建议用浓度为 0.1%的 FeSO4 溶液在 3560下对原油进行破乳2 。可见， 原油破乳剂已有 92 年的历史了。 上世纪 20 年代，开始了用表面活性剂作原油破乳剂的 研究。应用了以阴离子表面活性剂为主的 W/O 型原油破乳 剂，包括烧碱、普通皂类、氧化煤油和柴油等破乳剂，但 是这些破乳剂脱水效率低，并且可以与地层水中的多价金 属离子形成不溶性盐，反而会使原油乳状液稳定化3 。随后，又开始了使用芳烃磺酸盐、石油磺酸盐、土耳 其红油等作破乳剂，并对其性能进行了广泛研究。其中前 苏联研制的 HK 水溶性磺酸盐，是用石灰水、烧碱、氨水 中和的产物，其中铵盐的破乳性能最佳。而由芳烃与醛、 酮缩合后再由酸处理制成的较复杂的磺酸盐破乳剂适用于 沥青基含水原油的破乳。 上世纪 40 年代后，随着环氧乙烯工业化生产的进行， 使得以低分子非离子表面活性剂为主的 W/O 型原油破乳剂 得到发展，如 OP 系列、平平加系列和吐温系列4 。 上世纪 5070 年代，由于采油技术的不断更新，使采 出液的含水量增加，对 W/O 型原油破乳剂的质量提出了新 的要求，为此又研制了以高分子非离子表面活性剂为主的 W/O 型原油破乳剂，如前苏联的 系列、美国的 Igepol 系列。使用的多是以烷基酚、脂肪醇为起始剂的聚氧乙基 醚，而以脂肪酸为起始剂的聚醚破乳剂应用很少。此外， 伯胺、仲胺及含活泼氢的化合物也可作为聚醚破乳剂的起 始剂。后期还兼发了具有缓蚀效果的两性离子破乳剂，并 得到广泛应用。 我国对原油破乳剂的研发起步比较晚，它是随着我国 石油工业的发展而发展起来的。60 年代以前我国原油破乳 剂主要依赖于进口，60 年代中期开始成长，60 年代末到 80 年代中达到高峰。目前，我国已有高分子非离子表面活性 剂、聚氨酯类、两性离子聚合物等原油破乳剂得到研发， 已自行研制生产并投入使用的破乳剂已超过 200 个牌号 5 。 2 原油破乳剂的类型及应用 随着原油朝重质化方向发展，研究工作也更加深入， 研究机构、油田和化工厂家密切合作，我国研发的破乳剂 已完全满足了油田原油脱水的需要，主要类型归纳如下。 2.1 酚醛树脂或烷基酚醛树脂聚氧乙烯聚氧丙烯醚 合成起始剂时常用的烷基酚为壬基酚或以含九个碳为 主的混合烷基酚。如 AF-3111、AF-831、AF-6231、AF-2036 等，此类产品依实际要求可做成油溶型，也可做成水溶型， 在破乳的同时兼具降粘、防蜡的作用。 2.2 多乙烯多胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚 所用的胺主要有多乙烯多胺、乙二胺等。如 AE- 8051、AE-169、AP-134、AP-136 等。此类产品具有水溶性， 脱水速度快，耐低温等特点。 2.3 酚胺醛树脂聚氧乙烯聚氧丙烯醚 以烷基酚、乙烯胺类化合物和甲醛的缩合产物为起始 剂。如 TA-1031、ST-12、ST-13 等。此类产品适于低温脱 水，破乳效果好，适应性较广，具有降粘、防蜡的作用， 是目前油田使用较为主要的类型。 2.4 聚醚与甲苯异氰酸酯交联生成的高分子聚氨酯类 作为高分子的聚醚，分子量一般为 2103 1104 。如 PO I-2420、PO I-1420、PO I-XX 等。此类产品适于稠油破乳脱水。 2.5 聚氧乙烯聚氧丙烯磷酸酯类 聚氧烯烃醚与三氯磷酰、五氧化二磷的反应产物。如 ZPC、ZPT、PA-320 等。此类产品在油、水两相均有良好的 分散性，对该界面也有较好的润湿性，破乳速度快，是很 好的混合型原油破乳剂。 2.6 两性离子聚合物 将环氧氯丙烷进行开环聚合得到氯代聚醚，然后用低 分子胺将其季铵化。如 CW-01，此产品不仅具有良好的破乳 效果，而且具有缓蚀作用，还能有效的抑制 H2S、CO2、HCl 和 NaCl 对金属的腐蚀。 2.7 超高分子量破乳剂 采用三乙基铝-乙酰丙酮-水三元催化体系，通过阴离 子配 位聚合得到的环氧烷类聚合物，分子量高达 51055106，破乳效果极好。如 UH-6535。 2.8 复配破乳剂 使用两种或多种破乳剂进行组合，利用破乳剂间的协 同作用可以提高破乳剂的性能，降低破乳剂用量，加快脱 水速度，节约能源，同时也使经济效益得到大幅度的提升。 目前此类破乳剂在油田的使用已十分普遍。 3 原油破乳剂的发展方向 早在 1981 年 Hihara 就指出，今后原油破乳剂的发展 应考虑下列因素：石油开发将集中在深海、北极等寒冷 地区；重质油所占比例将增加；应用化学驱油技术将 产生大量顽固的不易破解的原油乳状液6 。这一推断 在很大程度上符合我国现有状况。 目前，我国老油田开采普遍进入“三高”阶段7 。 为了稳定原油生产，各种采油工艺和增产措施被应用， 使得采出液的性质变化很大，油水处理难度越来越大。就 现有的原油破乳剂已满足不了油田需要，故此对高效、节 能、环保、耐低温的原油破乳剂的研究就更为迫切，这也 成为了今后原油破乳剂的发展方向。 国内研究的破乳剂从化学类型上看，主要是以非离子 的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚合物为主，在传统破乳剂的基 础上进行改性8 。在原油破乳剂的研发方面，魏国晟 等人曾提出一个五 条十字技术路线，即改头、换尾、加骨、调重、复配 5 。其中所蕴含的丰富内容对原油破乳剂研发工作者 来说是十分清楚的。但需要补充说明的是，第五条“复配” 应建立在前四条的基础之上。 复配是利用各种表面活性剂的协同效应，将各种具有 不同功效的破乳剂按一定比例混合，使破乳剂具有广泛的 适应性。将破乳剂与不同的有机或无机添加剂进行混合， 可得到既具有破乳功效，又具有防蜡、降粘等作用的破乳 剂。多元复配破乳剂就是采用多种起始剂、多种嵌段形式、 多种分子结构的破乳剂复配而成，它具有亲油亲水多向性， 易于快速分散到油水乳状液界面，无论是对 W/O 型还是 O/W 型等原油乳状液都具有很好的脱水效果。 目前对原油破乳剂的研发目标是：低温破乳，以节省 热能；快速破乳，以提高设备处理效率；扩大破乳剂对原 油的使用范围，以克服破乳剂的专一性3 。为达到上 述目的， “复配”便是研发高效原油破乳剂的有效途径。 高的表面活性、足够的絮凝能力、强的润湿性和高聚结性 能，是高效原油破乳剂的必备条件。而单一组分的破乳剂 不能完全符合以上条件，为了克服原油破乳剂专一性强的 特点，复配出了许多新型高效破乳剂。如若采用脱水快的 破乳剂，脱出水的水色较差，而采用脱出水的水色较清的 破乳剂，则脱水速度还太慢，所以将两者复配，通常可以 达到快速脱水、油净水清的效果。复配出的破乳剂不但适 用于各类原油乳状液，还可以很大程度的节约了破乳剂的 用量，达到降低成本的目的。因此，破乳剂复配是提高破 乳剂性能的经济、快速、便利、有效的技术途径。 参考文献 1 胡玉国.原油破乳剂的研究应用状况和发展 J.化工技术经济，XX，(3)：1517. 2 Barnickel W S. Process for treating crude oilp. US 1 093 098，1914. 3 王学会，朱春梅，胡华玮，束松矿，张宗愚.原 油破乳剂研究发展综述J.油田化学， XX，19：379381. 4 曹晓春，王忠信.原油破乳剂的研究现状及应用 J.大庆石油学院学报，XX，26：3438.