華北油田別古莊采油作業區采出液破乳劑篩選與評價

中國石油華北油田采油四廠

華北油田別古莊采油作業區采出液破乳劑篩選與評價

李 麗

中國石油華北油田采油四廠

為解決華北油田第四采油廠別古莊采油作業區采出液油水分離難的問題，開展了油田采出液破乳劑室內篩選評價研究。將原油跟破乳劑按照一定比例混合，分別在不同溫度條件下測定不同時間的脫水量、油水界面張力，進行破乳劑篩選。研究結果表明：非離子型破乳劑PRF-2在油藏溫度條件下具有較高的脫水速度和破乳速度，其最佳使用濃度為10 mg/L；破乳劑PRF-1和PRF-2均具有降低油水乳狀液界面張力的性能，并且隨著破乳劑濃度的增加，油水乳狀液的界面張力都有所降低。

采出液；破乳劑；濃度；界面張力；篩選實驗

隨著油田原油的不斷開采，原油含水率逐漸增高，其中大部分含水均以乳狀液的形式存在[1]。原油乳狀液體系十分復雜，其穩定性影響因素較多，主要有原油組成、密度、黏度、含水量、分散相粒徑等[2]。原油含水危害極大，增加了管道輸送動力消耗和管道設備的腐蝕[3]，所以對油田采出液脫水至關重要。原油脫水的前提就是要求原油乳狀液破乳，破乳主要是指分散相的水滴相互接觸、碰撞，界面膜破裂，水滴合并，在油相中沉降分離的過程。影響乳狀液破乳的因素主要有乳狀液的性質、破乳劑的性質和脫水條件[4]。華北油田采油四廠別古莊采油作業區采出原油密度0.821 2 g/cm3（20℃），原油凝點32℃，油藏溫度（65℃）條件下原油黏度5.53 mPa·s，原油含蠟量11.02%，膠質瀝青質含量6.92%。本文主要對采出液破乳劑進行篩選和評價，為該作業區篩選出一種采出液高效破乳劑并確定其最佳使用濃度，從而解決采出液油水分離問題。

破乳劑的破乳效果與乳狀液的界面張力有關，破乳劑降低界面張力的能力越強，破乳效果越好[5]。破乳劑在乳狀液中會擴散至油水界面，具有較高的界面活性，能在油水界面頂替天然乳化劑，破壞界面膜，釋放乳狀液中的水，使水滴凝聚沉積達到油水兩相分離的目的[6]。

1 實驗材料及方法

1.1 實驗儀器

JJ-1電動攪拌器，上海攸茜實業有限公司；PL3002型電子分析天平，精度0.000 1 g，梅特勒-托利多；TC-502P型恒溫水浴，控溫范圍為-20～200℃，美國Brookfield公司；800型離心機，金壇市城東新瑞儀器廠；WS70-1型紅外快速干燥箱，上海英化儀器設備有限公司。

1.2 實驗藥品

陽離子型破乳劑：PRY-1、PRY-2、PRY-3；陰離子型破乳劑：PRY-4、PRY-5、PRY-6；非離子型破乳劑：PRF-1、PRF-2；兩性離子型破乳劑：PRL-1、PRL-2，均為天津市萬豐順科貿發展有限責任公司提供的工業品。乙醇、二甲苯、石油醚等，分析純，淄博旺旭化工有限公司。

1.3 藥劑溶液配制

（1）乳狀液配制。用500 mL燒杯秤取500 g脫水原油，置于水溫為65℃的恒溫水浴中30 min；量取500 mL人工配制的模擬水倒入500 mL三角燒瓶中，置于水溫為65℃的恒溫水浴30 min。然后將蒸餾水倒入500 g的脫水原油中，置于JJ-1電動攪拌器高速攪拌5 min至完全乳化。

（2）破乳劑配制。分別秤取1.0 g各種破乳劑，然后根據破乳劑的溶解性分別用乙醇和二甲苯溶解至100 mL（水溶性破乳劑用乙醇溶解，油溶性破乳劑用二甲苯溶解）。

1.4 破乳劑篩選及界面張力測定

（1）破乳劑篩選。將原油跟破乳劑按照一定比例混合裝入50 mL具塞量筒，在脫水溫度下恒溫15 min，然后搖晃100次，分別在不同溫度條件下測定不同時間的脫水量、油水界面張力，進行破乳劑篩選。

（2）界面張力測定。破乳劑能改變油水界面張力：因此，在實驗過程中通過測油水界面張力評價破乳劑的破乳效果。采用滴體積法測油水界面張力，由于油水兩相存在密度差，先將一定量的模擬水跟破乳劑混合，在實驗溫度下恒溫；然后將脫水原油從毛細管針頭擠出1滴，置于油和破乳劑混合液中，并計算油滴的體積V，利用Tate公式計算油水界面張力，其計算公式為[7]

式中ρ1為模擬水的密度（g/cm3）；ρ2為油和破乳劑混合液的密度（g/cm3）；V為液滴的體積（mL）；g為重力加速度（m/s2）；r為毛細管針頭半徑（mm）；γ為油水兩相界面張力（mN/m）。

2 破乳劑的室內篩選

2.1 不同濃度條件下破乳劑的脫水效果

分別將華北油田脫水原油與水按1∶1的質量比在實驗溫度（65℃）條件下乳化，取出40 m L進行不同加藥量條件下破乳劑脫水效果評價，破乳劑的濃度分別為25和50 mg/L。各種破乳劑在不同濃度條件下的脫水效果見圖1、圖2。

圖1 破乳劑濃度為25 mg/L條件下的脫水效果

圖2 破乳劑濃度為50 mg/L條件下的脫水效果

由圖1和圖2可知，在溫度65℃條件下，PRF-2、PRF-1、PRL-1和PRL-2四種破乳劑在濃度為25和50 mg/L時破乳效果較好，其余破乳劑在低濃度添加下，原油脫水效果不夠理想。選擇PRF-2、PRF-1、PRL-1和PRL-2四種破乳劑進行低加藥量（10 mg/L）破乳效果評價，實驗結果見表1。

由表1可知，PRF-2、PRF-1和PRL-1三種破乳劑在60 min時脫水率均高于75%；在65℃、濃度為10 mg/L的條件下，破乳劑PRF-2在80 min時的脫水率高于85%，且脫水速率快，其破乳速度最快，油水界面清晰，脫出水清晰可見。最終篩選破乳劑PRF-2為華北油田原油脫水的理想破乳劑。

2.2 破乳劑最佳破乳濃度確定實驗

在65℃溫度條件下進行破乳劑PRF-2濃度分別為10、15、25、50、75和100 mg/L的脫水率實驗，實驗結果見圖3。

表1 實驗溫度65℃破乳劑加藥量為10 mg/L條件下的脫水效果

圖3 不同濃度條件下破乳劑PRF-2的脫水效果

通過分析破乳劑PRF-2在65℃溫度條件下的不同加藥濃度脫水效果可知，破乳劑的脫水率與其使用濃度有著密切的關系，在油田脫水溫度條件下應選擇低濃度的破乳劑進行現場應用，通過分析選擇破乳劑PRF-2的現場使用濃度為10 mg/L。

2.3 破乳劑對油水乳狀液界面張力的影響

破乳劑在乳狀液中會擴散至油水界面。破乳劑具有較高的界面活性，能在油水界面吸附天然乳化劑，破壞界面膜，釋放乳狀液中的水，使水滴凝聚沉積，達到油水兩相分離的目的。

實驗測定了65℃溫度條件下，破乳劑PRF-2對油水乳狀液的界面張力的影響，結果見圖4。

圖4 破乳劑PRF-2對油水乳狀液的界面張力的影響

由圖4可知，破乳劑PRF-2具有降低油水乳狀液界面張力的性能，并且隨著破乳劑濃度的增加，油水乳狀液的界面張力都有所降低，但當破乳劑濃度達到一定值以后，油水乳狀液的界面張力基本保持不變；破乳劑PRF-2在濃度為10 mg/L時界面張力存在一個拐點。

3 結論

（1）在油藏溫度條件下，非離子型破乳劑和兩性離子型破乳劑的破乳效果遠遠優于陰離子破乳劑和陽離子破乳劑。在溫度一定的條件下，破乳劑的脫水率與其使用濃度有著密切的關系。

（2）破乳劑PRF-2和PRL-1均具有降低油水乳狀液界面張力的性能，并且隨著破乳劑濃度的增加，油水乳狀液的界面張力都有所降低，但當破乳劑濃度達到一定值以后，油水乳狀液的界面張力基本保持不變。

（3）破乳劑PRF-2為華北油田原油脫水的最佳破乳劑，其使用濃度為10 mg/L。

[1]張會平，王翀，潘春宏，等．含表面活性基團聚合物驅采出液破乳劑研制及評價[J]．精細與專用化學品，2009（23）：30-31.

[2]吳迪．化學驅采出液破乳劑的研究和應用進展[J]．精細化工，2009（1）：82-93.

[3]徐洪君．水包油型聚合物驅采出液破乳劑的研究及其應用[J]．工業用水與廢水，2013（2）：45-48.

[4]陳平．三元復合驅采出液新型破乳劑研究[J]．石油規劃設計，2015（1）：4-9.

[5]張新鋒．新型低溫原油破乳劑的研究及評價[J]．化工管理，2015（8）：99.

[6]商永濱，李傳憲，尚憲飛，等．聚表二元驅模擬采出液破乳研究[J]．油田化學，2014（3）：447-450.

[7]劉龍偉，郭睿，解傳梅，等．水包油型原油乳狀液破乳劑的合成與性能研究[J]．石油化工，2014（9）：1 053-1 057.

（欄目主持 楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.11.011

李麗：工程師，學士，2005年畢業于中國農業大學，目前從事自動化與網絡管理工作。

2015-07-19

13503248015、lilihuabei@126.com