魯克沁稠油低溫破乳劑的研制及應(yīng)用

熊開俊，南長明 (吐哈油田公司工程技術(shù)研究院，新疆 哈密 839009)

吳洪特，岳前升 (長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 湖北 荊州 434023)

魯克沁稠油低溫破乳劑的研制及應(yīng)用

熊開俊，南長明 (吐哈油田公司工程技術(shù)研究院，新疆 哈密 839009)

吳洪特，岳前升 (長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 湖北 荊州 434023)

針對(duì)魯克沁稠油特性，采用酚醛胺樹脂與PO(環(huán)氧丙烷)-EO(環(huán)氧乙烷)-PO三嵌段聚合、環(huán)氧氯丙烷擴(kuò)鏈改性，使低溫脫水效果有明顯提高，再通過破乳劑單劑復(fù)配得到稠油低溫破乳劑CHP1105，其配方為VCHPA-3∶VAP221∶VSP169=40∶40∶20。對(duì)于魯克沁現(xiàn)場稠油在40℃、加藥量為100mg/L情況下，90min脫水率可達(dá)98%以上，脫水快，脫出水清，界面齊，可滿足現(xiàn)場脫水要求。

稠油；嵌段聚醚；擴(kuò)鏈；復(fù)配；破乳劑

破乳劑是原油開采、輸送、煉制過程中極為重要、必不可少的一類油田助劑。目前使用最多的破乳劑是不同結(jié)構(gòu)的環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷嵌段共聚物[1]。隨著我國石油工業(yè)發(fā)展，特別是稠油產(chǎn)量的增加，強(qiáng)化采油措施的實(shí)施，稠油采出液性質(zhì)復(fù)雜多變；不同油區(qū)、不同油井的稠油組成及開采方式存在差異，稠油物性變化較快，原有的破乳劑品種已不能充分滿足需要，必須研制新型高效破乳劑，特別是稠油破乳劑[2-5]。

稠油是富含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、密度大、粘度高的重質(zhì)原油。由于膠質(zhì)、瀝青質(zhì)具有界面活性，含水稠油乳化后形成的界面膜耐熱，機(jī)械強(qiáng)度高，乳狀液穩(wěn)定性好，使用熱采、乳化降粘等技術(shù)采出的稠油乳化性增強(qiáng)，破乳脫水困難[6]。目前，我國油田大多采用電-熱-化學(xué)破乳脫水技術(shù)，其中化學(xué)破乳尤為重要，其核心是研發(fā)、篩選質(zhì)高價(jià)廉的破乳劑。下面，筆者針對(duì)魯克沁稠油特性探討破乳劑單劑的合成改性，再結(jié)合復(fù)配技術(shù)研制低溫稠油破乳劑，以滿足其在室內(nèi)篩選評(píng)價(jià)和現(xiàn)場試驗(yàn)要求。

1 低溫破乳劑的研制

針對(duì)魯克沁稠油，擬采用以聚醚為主體的破乳劑，按“改頭、換尾、加骨、交聚、復(fù)配”的改進(jìn)思路，研制與之相匹配的破乳劑來增強(qiáng)破乳效果，減少用量。首先合成酚醛胺樹脂，與環(huán)氧丙烷環(huán)氧乙烷加成聚合，用交聯(lián)劑擴(kuò)鏈，再用多元醇環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷聚合物與之復(fù)配，使破乳劑具有較強(qiáng)的廣譜性，能適應(yīng)稠油的破乳要求，使稠油破乳劑的脫水溫度下降、脫水速度快、水清，減少破乳劑用量。

1)原料與規(guī)格 多乙烯多胺，進(jìn)口，工業(yè)級(jí)；甲醛，市售工業(yè)級(jí)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)36%；烷基酚，工業(yè)品(吉化公司)；環(huán)氧丙烷(PO)，工業(yè)品(岳陽石化)；環(huán)氧乙烷(EO)，工業(yè)品(揚(yáng)子石化)；環(huán)氧氯丙烷，試劑，分析純；二甲苯，化學(xué)試劑；氫氧化鉀，試劑，分析純；冰醋酸，試劑，分析純。

2) 酚醛胺樹脂的合成 將定量的多乙烯多胺投入反應(yīng)瓶中，再將烷基酚投入，攪拌10～20min至均勻。在(40±5)℃緩慢滴加甲醛，滴加畢，加溶劑，升溫到(120±5)℃回流脫水3h后，真空脫溶，即得紅棕色粘稠的樹脂。

3)聚醚的合成 將一定量的樹脂和催化劑加入到高壓釜內(nèi)，密封，氮?dú)庵脫Q3次，開啟攪拌升溫。按工藝要求滴加PO-EO-PO，注意反應(yīng)平穩(wěn)，環(huán)氧丙烷反應(yīng)時(shí)(130±5)℃，環(huán)氧乙烷反應(yīng)時(shí)(120±5)℃。反應(yīng)完畢后，老化至釜內(nèi)壓力為零，即可得到聚醚破乳劑產(chǎn)品CHPA。反應(yīng)機(jī)理如下：

式中，G為多乙烯多胺；M為[PO]x、[EO]y、[PO]z；x，y，z為聚合度。

4)破乳劑成品的制備 將定量的破乳劑干劑CHPA用溶劑稀釋后投入反應(yīng)瓶中，與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)，得到擴(kuò)鏈后破乳劑單劑(CHPA-1、CHPA-2、CHPA-3、CHPA-4、CHPA-5)。將擴(kuò)鏈后得到的脫水率較高、脫出水色較清、界面齊的品種進(jìn)行復(fù)配，篩選出滿足魯克沁稠油的低溫破乳劑。

2 破乳性能評(píng)價(jià)

1)破乳試驗(yàn)方法 研究采用“瓶試法”[7]進(jìn)行試驗(yàn)，分別在50ml比色管內(nèi)加入待用的原油乳液，保證加入原油乳液體積的計(jì)量準(zhǔn)確無誤，放入比脫水溫度低5～10℃的恒溫水浴中，預(yù)熱至水浴溫度，再恒溫15min，取出。用移液管加入一定量的破乳劑，用手水平振蕩200次，排氣，再置于恒溫水浴中，升溫至脫水溫度，記錄時(shí)間。在15、30、60和90min時(shí)觀察油水界面，記錄脫水量。用原油含水率測(cè)定儀測(cè)定原油含水量[8]，由脫水量和原油含水量計(jì)算破乳劑的脫水率：

2)稠油物性 魯克沁脫水稠油物性見表1。

表1 魯克沁稠油物性

3)乳效果對(duì)比 取魯克沁稠油乳狀液40ml于具塞量筒中，控制脫水溫度40℃、加藥量150mg/L，測(cè)試合成破乳劑與市售破乳劑脫水效果，見表2。由表2脫水效果對(duì)比可見，合成的破乳劑CHPA脫水效果較好，其擴(kuò)鏈后的單劑CHPA-2、CHPA-3、CHPA-4與市售破乳劑相比，脫水效果明顯提高，其中CHPA-3、CHPA-4好于所選用的破乳劑，脫出水微掛壁，水微混，黃色或褐色，CHPA-5單劑比市售破乳劑差，可能是擴(kuò)鏈過度，脫水率下降。擴(kuò)鏈后的破乳劑脫水效果有改善，但仍不能滿足稠油脫水要求，需進(jìn)行復(fù)配以改善乳狀液性能。

4)破乳劑復(fù)配 取上述破乳劑CHPA-3、CHPA-4與脫水較好的市售破乳劑進(jìn)行1∶1等量復(fù)配，加藥量為150mg/L，控制脫水溫度40℃，觀察其脫水情況，擇其脫水效果較好的配方(見表3)。由表3可知，用擴(kuò)鏈后的CHPA-3、CHPA-4單劑與破乳劑TA1031、AP221復(fù)配，90min脫水率均可達(dá)到90%以上，其中CHPA-3、CHPA-4單劑與AP221復(fù)配其脫水率可接近95%，但脫出水混，界面不齊，微掛壁。針對(duì)上述情況，在總加量不變的情況下，加配了20%的SP169，得新破乳劑CHP1105(CHP1105配方為VCHPA-3∶VAP221∶VSP169=40∶40∶20)。三元復(fù)配后脫水率可達(dá)97%以上，脫出水清，界面齊，不掛壁，脫水情況見表3。

5)現(xiàn)場應(yīng)用 取現(xiàn)場稠油乳狀液，以魯克沁現(xiàn)場用的破乳劑JH-1(A)為對(duì)比藥劑，將室內(nèi)合成篩選的CHP1105破乳劑進(jìn)行試驗(yàn)，脫水溫度40℃，油樣含水體積分?jǐn)?shù)為30%，加藥量為100mg/L，試驗(yàn)結(jié)果見表4。表4數(shù)據(jù)表明，CHP1105低溫破乳效果較好，脫水快，脫出水清，油水界面齊，無粘壁狀況，破乳脫水能力明顯優(yōu)于現(xiàn)場用破乳劑。CHP1105破乳脫水效果好，主要是因?yàn)榫勖褦U(kuò)鏈后支鏈增多或形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鏈上的親油親水基團(tuán)增多，相對(duì)分子質(zhì)量增大，破乳能力增強(qiáng)。

表2 脫水效果對(duì)比

表3 復(fù)配破乳劑脫水效果比較

表4 現(xiàn)場原油破乳脫水性能試驗(yàn)

3 結(jié) 論

1)針對(duì)魯克沁稠油特性，進(jìn)行低溫破乳劑研制、篩選，采用酚醛胺樹脂與PO-EO-PO三嵌段聚合，環(huán)氧氯丙烷擴(kuò)鏈后脫水率較市售破乳劑有明顯的提高，再通過破乳劑單劑復(fù)配可以得到脫水率高，脫出水清的高效低溫稠油破乳劑。

2)CHP1105稠油破乳劑配方為VCHPA-3∶VAP221∶VSP169=40∶40∶20。對(duì)于魯克沁現(xiàn)場稠油在40℃、加藥量為100mg/L情況下，90min絕對(duì)脫水率可達(dá)98%以上，而且脫水快、脫出水清、界面齊，可滿足現(xiàn)場低溫破乳脫水要求。

[1]姜佳麗,茍社全,達(dá)建文，等.原油破乳研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2009,28(2),214-219.

[2]樊三林.超稠油破乳劑研究[D].大慶：大慶石油學(xué)院,2005.

[3]陳艷玲,胡江,張巧蓮.墾西特稠油化學(xué)降粘機(jī)理的研究[J].地球科學(xué)-中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào),1998,23(6): 605-608.

[4]李支文,高順田,高在海.稠油破乳劑BH-202的性能與應(yīng)用[J].油田化學(xué),1996,13 (3): 206-209.

[5]蔣昌啟,朱建華,劉紅研，等.超稠油化學(xué)降粘脫水技術(shù)[J].青島科技大學(xué)學(xué)報(bào),2005,26(2): 109-113.

[6]郝立軍,梁庚白,鄧云.XFS-21稠油破乳劑破乳的性能試驗(yàn)[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)),2005,27 (5): 656-657.

[7]SY/T5281-2000,原油破乳劑使用性能檢測(cè)方法(瓶試法)[S].

[8]GB/T8929-2006,原油水含量的測(cè)定(蒸餾法)[S].

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.08.025

TE39

A

1673-1409(2012)08-N076-03

2012-05-24

熊開俊(1971-)，男，2002年大學(xué)畢業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事油田化學(xué)方面的研究工作。

[編輯] 洪云飛