破乳剂对聚表驱原油乳液破乳及界面膜强度关联性研究

赵子衿，刘 远，杨腾飞

[1.中国石油大学(华东) 化学工程学院，山东 青岛 266580；2.东北石油大学 化学化工学院 黑龙江 大庆 163318]

对原油乳状液的破乳机理已有大量的研究，得到一些机理和规律性的认识[1-8]。随着油田开采后期聚表二元复合驱油体系的应用，石油磺酸盐、部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)显著增大了采出液的稳定性，使破乳难度增大。同时乳液也由早期的W/O型转变为含水较高的O/W型乳液。但目前缺乏针对油田开采后期高含水及驱油剂HPAM和石油磺酸盐浓度不断升高的复杂采出液破乳规律的认识和指导，仍通过大量的实验来评价筛选破乳剂。随各油田污水量的剧增和环保的严格，污水处理也成为制约生产的重要环节。因此，研究破乳剂效果同时还要考虑脱出水中乳化油程度。作者系统研究了7种不同分子结构破乳剂对含驱油剂的O/W型原油乳液破乳规律，及破乳脱水率、脱出水含乳化油珠数和油水界面膜强度三者的相关性规律。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

TX500D旋转滴超低界面张力仪：上海梭伦信息科技有限公司；布氏黏度计：南京贝登机电设备有限公司经销。

1.2 实验方法

模拟乳液配制方法见文献[9]，m(油)∶m(水)=3∶7。依据石油天然气行业标准SY5281—2000《原油破乳剂使用性能检验方法(瓶试法)》测脱水率。按文献[9]单滴法测破裂率评价油水界面膜强度。采用显微镜血球选点计数法统计破乳脱出水中乳化油珠数目。破乳2 h后取下层水样用甘油固定，防止油珠在测定过程中碰撞聚结，在血球计数板上显微镜放大250倍下观察计数。测试结果计算：N=n/60×400/0.1×1 000。式中，N为单位体积内油珠个数，个/mL；400为血球计数板的小格子总数；n为其中60小格内油珠的个数；0.1为血球计数板内水样的体积，mm3。

2 结果与讨论

选取了7种聚醚类破乳剂，其分子结构特点见表1。各破乳剂主要特点是合成时所用起始剂不同，分子中聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段数不同。

表1 实验所用破乳剂的分子结构特点

采用表1中各种破乳剂，对模拟聚表二元复合驱(聚合物/表面活性剂二元复合驱)O/W型采出液进行破乳实验，考察破乳脱水率、脱出水中乳化油珠数目、油水界面膜强度，根据这3项评价指标，对各破乳剂的作用效果排序，对比分析其相关性。

界面膜强度是乳液稳定性及破乳难度的首要决定因素，能使油/水界面膜强度降低幅度越大的破乳剂，其破乳脱水率越高，破乳效果越好[1-2]。

模拟聚表二元复合驱[ρ(HPAM)= 300 mg/L，平均相对分子质量6×106，ρ(石油磺酸盐)=200 mg/L]条件下，实验得到不同破乳剂对原油乳液破乳效果，以破乳沉降60 min的脱水率表示，结果见图1。

图1 聚表二元复合驱各破乳剂的破乳效果

相应的脱出水中乳化油珠数见图2。单滴法评价使用不同破乳剂的油水界面膜强度，以油珠100%并入油层的时间表示， 结果见图3， 所用时间越长，说明体系的界面膜强度越高。破乳温度为45 ℃，ρ(破乳剂)=60 mg/L。

图2 聚表二元复合驱破乳脱出水乳化油珠数

图3 单滴法评价聚表二元复合驱各破乳剂的油水界面膜强度

根据上述实验数据，对各种破乳剂脱水率按由高到低排序见表2；界面膜强度按由弱到强排序；脱出水油珠数按由少到多排序，分析这3项中破乳剂作用效果的规律和三者的关联性。

表2 聚表二元复合驱各破乳剂作用效果排序1)

1) 空白样指其它条件相同，不加破乳剂。

从表2中脱水率(60 min)、界面膜强度、脱出水油珠数3项，破乳剂顺序对比得出如下结果。

(1) 界面膜强度-脱水率：SP169顺序一致，其它差别较大。AR23界面膜强度低，但破乳脱水率不高；

(2) 界面膜强度-脱出水乳化油珠数：SP169一致，其它破乳剂顺序差别较大。AP229、TA1031、BP206界面膜强度高，理论上乳液稳定破乳难度大，但实验证明脱出水中油珠数少，脱出水乳化油程度低，从这个角度看破乳效果好。AR23、PFA8311、AE8051界面膜强度低，理论上破乳难度小，但实验证明脱出水油珠数多，从脱出水看破乳效果差；

(3) 脱出水乳化油珠数-脱水率：基本一致。

按脱水率和脱出水乳化油珠数破乳剂排序一致。但界面膜强度和破乳效果的排序差别较大，只有破乳剂SP169一致。而一般认为界面膜强度能决定破乳效果，界面膜强度低，则破乳效果好。上述对聚表二元复合驱体系，多数破乳剂不符合此规律。这应是大量的驱油剂使体系极其复杂造成的。

对于复合驱体系中石油磺酸盐与HPAM之间的相互作用，孙敏等认为二者均带负电，电性相斥使二者间作用较弱，作用力及其构象随烷基苯取代基碳数和环境亲油性而变化[10-11]。也就是说复合驱体系中石油磺酸盐及HPAM对原油乳液破乳的影响主要是二者单独影响程度的叠加。

破乳剂SP169效果最好，可从破乳剂分子结构与原油的组成来分析。SP169以十八醇为起始剂的三嵌段聚醚，破乳剂分子结构与石蜡基原油具有结构相似性。

3 结 论

选取7种不同分子结构破乳剂，实验考察其对聚表二元复合驱采出液O/W型乳液破乳脱水率、脱出水乳化油珠数、油水界面膜强度，分析这3项中破乳剂作用效果的规律和三者的关联性。除破乳剂SP169外，多数破乳剂不符合油水界面膜强度低、破乳效果好的规律。这是驱油剂使体系复杂所致。破乳剂SP169界面膜强度最低、破乳效果最好、脱出水乳化油珠数最少。原因是SP169的分子结构与石蜡基原油组分相似，这是保证破乳效果好的最关键因素。

参 考 文 献：

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