原油乳状液的破乳机理及破乳方法

原油乳状液的破乳机理及破乳方法摘要：归纳了近年来对原油乳状液破乳机理和破乳方法的研究进展，介绍了各种方法的特点、破乳机理和发展现状，对今后乳状液破乳工作的发展提出了建议。关键词：原油乳状液破乳机理破乳方法原油乳状液的稳定性主要取决于油水界面膜，近年来，随着原油开采进入中后期，采油技术的不断开发和应用，大量的表面活性剂用来驱油，使得原油组成变得更加复杂，因此不断深入研究原油乳状液的破乳机理及新的破乳方法对油田的持续开发具有重要意义。下面对原油乳状液的破乳机理及破乳方法的研究情况做了归纳，希望对广大油田科研工作者提供参考。一、原油乳状液的破乳机理目前，由于原油乳状液的形成及稳定性的因素复杂，以及影响原油乳状液破乳的因素众多，以致原油乳状液破乳的机理没有完全弄清楚。破乳就是破坏乳状液的稳定性，将其从稳定体系变成不稳定体系，最终达到脱水目的。人们在长期的实践中，总结了一些破乳剂的作用机理：顶替或置换机理这种机理认为：破乳剂加入到原油乳状液后，由于破乳剂比乳状液的成膜物质具有更高的表面活性，所以能迅速吸附到油水界面上，将部分原成膜化合物顶替出来，形成新界面膜强度比原来界面膜强度低，减弱了界面膜的稳定性，从而促进原油乳状液的破乳。这种机理已经被大多数学者认可。反相作用机理这种机理认为，向乳状液中加入破乳剂，发生了相转变，即使原来的稳定油包水型乳状液类型转变为与其相反的乳状液类型，破乳剂的作用是充当水包油型乳化剂，在发生相转变的时候水由于受重力的作用而脱出。润湿增溶机理这种机理认为破乳剂分子对乳状液的乳化膜有很强的溶解能力，从而破坏界面膜。破乳剂分子可以润湿成膜物质，这种润湿包括水湿和油湿，分别使成膜物质向水中或油中溶解，从而破坏界面膜。这类破乳剂也可被称作增溶剂。3.絮凝-聚结机理絮凝作用是指分子量较大的破乳剂分子可将原油乳状液中的分散水滴聚集在一起，形成鱼卵状的聚集体。这一过程是一个可逆过程，称作絮凝作用。这些聚集起来的水滴进一步合并而聚结成大水滴，最后变成油水两相，实现脱水。击破界面膜机理破乳剂分子碰撞油水界面膜时，会在界面膜上产生吸附，或排除一部分活性物质，从而能够击破界面膜，大大降低界面膜的稳定性，从而促进乳状液的破乳。反离子作用机理破乳剂能够中和界面膜上的电荷，这样受电荷保护的界面膜就被破坏了，从而实现脱水目的。这种机理针对的是O/W型原油乳状液。聚结机理也称膜排液机理，基于“平行平面乳化液膜”模型，是近些年来研究较多的一种机理。当两个液滴发生碰撞时，两者均发生变形，形成平行的接触平面。液滴的聚结过程与平行液膜的变薄密切相关，当膜中的液体向周围流动而变薄时，液滴接触界面上的界面活性物质也被带走，导致每个液滴表面形成了界面张力梯度。为了弥补流失的活性物质的作用，液滴表面会形成与平行液膜流向相反的界面流，这样就阻止了液滴间的聚结。而加入破乳剂后，破乳剂能吸附到界面上，消除掉这种界面张力梯度，促进聚结过程的完成，实现脱水。褶皱变形机理W/O型乳状液具有双层或多层水圈，油圈则在两层水圈之间。在破乳剂、加热搅拌的双重作用下，液滴内部各层水圈相互连通，然后再与其他液滴相聚结而破乳。二、原油乳状液的破乳方法化学破乳法化学破乳法是油田普遍采用的一种破乳方法，主要利用化学剂改变油水界面性质或膜强度。普遍认为由于化学剂与油水界面上存在的天然乳化剂作用，发生物理或化学反应，吸附在油水界面上，改变了界面性质，降低界面膜强度，使之由稳定状态变为不稳定状态，最终实现油水分离。重力沉降法这种方法是最早使用的破乳方法之一。由于油水密度不同，在加热条件下，原油乳状液中的液滴在重力作用下聚结合并，使得油水两相分离开来，实现脱水。离心破乳法在离心力作用下，由于油水密度不同，油相上升的同时水相下降，液滴发生聚结合并，造成油水两相的分离。离心力越大，液滴聚结速度越快，从而脱水速度也越快。这种方法大多用于处理较难处理的原油，如老化原油等。电学破乳法电学破乳法是20世纪90年代发展起来的破乳方法，当时得到广泛的应用。在电场中，原油乳状液中的液滴两端会带上不同极性的电荷，产生诱导偶极。液滴相邻的两端电荷相反，具有静电引力，促使液滴发生聚结，最终在重力的作用下达到油水分离。超声波破乳法上世纪80年代，研究发现在声强较低时，超声波具有破乳效果。油中的水滴粒子在超声波辐射下具有位移效应，水粒子将不断向波腹或波节运动、聚结并发生碰撞，生成直径较大的水滴，并在重力作用下与油分离。在加入破乳剂的前提下，用超声波法脱水，脱水率可达99%〜100%，在室温不加破乳剂的条件下，脱水率大于75%。这种方法对化学破乳法不能破乳以及较稳定的原油乳状液，能取得较好的破乳效果。膜破乳法这种方法于上世纪70年代提出，90年代引起重视。主要是利用膜的渗透性来脱水，包括有机微滤膜破乳和微孔膜破乳。具有能耗小、破乳效率高、不需添加试剂、普适性较好等优点。微生物破乳法微生物法是近些年发展起来的。向原油乳状液中加入微生物发酵培养液，这些微生物通过消耗油水界面的活性物质生长，从而导致界面膜强度降低，实现脱水。该方法具有成本低、能耗小、生产工艺简单等优点，而且不会腐蚀生产设备，易降解，对环境友好。三、结束语加强破乳剂的作用机理及其它破乳方法的破乳机理研究对破乳剂的开发及研究新的破乳方法具有重要的指导意义。随着原油脱水和污水除油难度加大，单一的破乳方法已经达不到原油处理的要求，采用多种破乳方法联合使用，能大幅度提高破乳效率。原油乳状液的破乳方法应更多考虑发展一些低能耗、无环境污染的绿色破乳方法。参考文献曹华.强化采油产出液油水乳化体系的破乳及破乳规律[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学.2006.王志华，魏立新，王锦秀.不同破乳剂对老化油脱水处理的适应性评价[J].科学技术与工程.2009，9（23）：6997-7001.康万利，张红艳，李道山，等.破乳剂对油水界面膜作用机理研究.物理化学学报，2004，20（2）:194-198.邵倩，李美蓉，冯刚，等.大港南一站含水原油破乳剂筛选与油水界面张力[J].油田化学.2009，