破乳劑在油田集輸中的應用

【摘 要】本文針對破乳劑的分類狀況、水包油型破乳劑的破乳過程和機理、破乳劑的性能指標、破乳劑破乳的效果評價以及標準進行了系統分析，詳述了水包油型乳狀液的形成原因、穩定狀況及影響因素。

【關鍵詞】破乳劑；O/W型乳狀液；破乳機理；影響因素

原油是一個多組分混合物，所含的水分是以乳化狀態存在的，水和油之間形成穩定的乳化液，其中水很難自動沉降下來。為了破壞他們這種穩定的乳化狀態，在脫水工藝中采用了加入原油破乳劑的方法，因原油乳狀液含水及含溶于水中的雜質，都會增加泵、管線和儲罐負荷，引起金屬表面腐蝕和結垢，而排放水中含油也會造成環境污染和油的浪費，因此均需對原油破乳脫水和污水除油。

１．破乳劑種類及應用

一次采油、二次采油采出的乳化原油屬油包水型，按表面活性劑的分類可分為：陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性離子型破乳劑等。

（1）陰離子型破乳劑早期應用過的羧酸鹽類如脂肪酸鹽、環烷酸鹽、磺酸鹽類如烷基磺酸鹽、烷基芳基磺酸鹽等，另外還有聚氧乙烯脂肪醇、硫酸酯鹽等。這些破乳劑雖然便宜、有一定的破乳效果，但用量大、效果差、易受電解質影響而減效等缺點。

（2）陽離子型破乳劑主要用于油包水型原油乳狀液破乳，季銨鹽型對稀油有明顯效果，但不適合稠油及老化油。現多用它作為破乳輔助劑。

（3）非離子型破乳劑聚氧乙烯烷基酚醚是最常用的一類破乳劑，在聚合過程中通過適當調節聚合物的分子量，即可按不同性能要求制得多種產品，而不像陰離子及陽離子產品，必須不斷變換憎水基與親水基原料，才能適應各種不同的應用要求。

（4）兩性離子聚合物原油破乳劑O/W型CW-01、BZG-14、BH-202、M-501，主要是協同脫水劑、預脫水劑、反向破乳劑以及咪唑啉破乳劑等，用于解決與原油脫水有關的問題。

2.破乳劑的破乳機理

一般認為，乳狀液的破壞需經歷分層、絮凝、膜排水、聚結、破乳等過程，而且多數研究者把破乳機理集中在研究原油乳狀液的界面膜上，并得出了一些假設。乃曼等人認為：起決定作用的不是破乳劑的化學結構，而是它的膠體性質，破乳劑吸附在界面上改變了乳化劑的潤濕性，促使它們從相界面轉移到油相或水相中。

（1）相轉移—反向變形機理：從熱力學觀點看，乳狀液是不穩定體系，即使最穩定的乳狀液其最終的平衡也應是兩相分離，破乳只是方式和時間的差別而已。加人了破乳劑，發生了相轉變，即能夠生成與乳狀液類型相反的破乳劑。這類破乳劑與憎水的乳化劑作用生成絡合物，從而使乳化劑失去了乳化性能。這一機理對于水包油型比較實用。

（2）碰撞擊破界面膜機理：在加熱或攪拌的條件下，破乳劑有許多機會碰撞乳化液的界面膜或吸附于界面膜上，或排潛部分表面活性物質，從而擊破界面膜，使其穩定性大大降低，發生了絮凝聚結而破乳。

（3）增溶機理：所使用的破乳劑，一個分子或少數幾個分子即可形成膠束，這種高分子線團或膠束對乳化劑分子起到增溶作用，從而引起破乳作用。

3.破乳劑選用的一般規律

（1）含膠質、瀝青質較少的石蠟基原油乳狀液較易破壞，但脫出的污水往往帶油較多，這是因為W/O乳狀液反向變成O/W型，說明親水性過大，增加一段PO，使破乳劑親油性增加，三段結構的破乳劑就可以解決此問題，如選用SP 169、AP 22I等，脫出污水就可以變清。三段PO-EO-PO的比例不同，破乳劑的性能也不同，一般規律是：①EO含量20 %左右，首段PO與末段PO比例相等時，破乳速度最快，這類破乳劑中，分子量較大，支鏈較多者，破乳效果較好 ②EO含量增加，末端PO比例加大，可使脫出污水變清。

（2）膠質、瀝青質含量較高的原油乳狀液比較穩定，破乳困難，但脫出的污水帶油較少，選用破乳劑時著重選擇破乳能力強的破乳劑。選用PO-EO兩段結構的破乳劑可得到較好的破乳效果，其破乳速度也與EO含量有關，膠質、瀝青質含量增高時，EO含量也需增加，才能使脫水速度較快。

（3）油溶性破乳劑比水溶性破乳劑脫水速度快，因為油溶性破乳劑以分子擴散，速度較快，水溶性破乳劑先要從水相進入油相，在油相中進行再分配后，再擴散到乳狀液水珠上，它進行了分子擴散和對流擴散。因此水溶性破乳劑脫水速度較油溶性破乳速度慢。

（4）復配的破乳劑比單一破乳劑脫水效果好。一般用相同離子類型的破乳劑復配，或離子非離子型復配，陰—陽離子型的一般不能復配。一些研究表明，非離子破乳劑中加入某種潤濕劑或絮凝劑后，破乳劑效率明顯提高，復配類型和比例應通過實驗確定。

4.在油田集輸中影響破乳效果的因素

（1）破乳劑結構對原油乳狀液破乳效果影響：破乳劑可分為油溶性和水溶性兩種，油溶性破乳劑溶于外相原油后，通過分子擴散遷移到水滴界面，而水溶性破乳劑需要經歷從水相到油相的再分配后才能擴散到水滴界面，這期間需要完成分子擴散和有向紊流擴散兩個過程，因此對于W/O型原油乳狀液，油溶性破乳劑的破乳效果優于水溶性破乳劑。油溶性破乳劑按分子結構可分為線型和多支鏈型兩種，多分支破乳劑有相對較好的潤濕性能和滲透效應，可以迅速到達油水界面，在油水界面上占有的表面積大于線型破乳劑分子，因而用量少，破乳效果好，且多分支鏈結構的分子容易形成微網絡，可容納落人的石蠟微晶，阻止其連接成網絡結構，使油相的粘度和凝固點不致升高，破乳脫水過程較易進行。但用于高粘度稠油的破乳脫水時，多支鏈型破乳劑的效果并不比線型破乳劑好。隨著三次采油技術的廣泛應用，油田對破乳劑的性能要求越來越高，研制針對三次采油尤其是三元復合驅的新型高效破乳劑迫在眉睫。

（2）破乳劑的組成與破乳效果的關系：原油破乳的關鍵是改變油水界面的性質，降低界面張力和膜的強度。針對目前國內多數使用的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物，增加分子中EO含量，提高HLB值，原油脫水脫鹽率有一最佳值；若固定HLB值，增加PO含量，脫水脫鹽率也有最佳值。由此可看出，對某一特定的原油，同系列的破乳劑，應該有一個最佳的EO與PO物質的量比和最佳的分子量范圍以及最佳的HLB值范圍。

（3）破乳劑的用量與破乳效果的關系：傳統經驗認為破乳劑的使用濃度越大，破乳脫水效果越好。根據最近的研究成果，破乳劑的濃度達到臨界聚集濃度（CAC）之前，破乳效果隨破乳劑使用濃度增大而提高；超過CAC后，隨破乳劑濃度增大會出現破乳效果下降或幾乎不發生變化的情況。因此對每種特定原油，破乳劑用量均有接近或等于臨界聚集濃度。

（4）破乳劑復配與破乳效果的關系：由于單一的破乳劑普適性較差，很難適應復雜多樣的原油乳狀液的破乳，而多種破乳劑復配具有協同效應，因此目前一般采用破乳劑復配來進行破乳脫水。

5.結束語

（1）破乳劑的脫水效果隨著分子量的增大而提高，單純低分子量表面活性劑對破乳是無效的。高分支的破乳劑具有較好的親水能力、潤濕性能和滲透效應，其分子可以迅速達到油-水界面，因而破乳效果明顯。

（2）隨著起始劑含量的增大，破乳劑脫水性能越來越差。隨著起始劑支鏈的增多，所得破乳劑的破乳性能逐漸提高。在保證破乳劑能夠吸附到界面的情況下，乳狀液的穩定性決定于油水界面膜的強弱，油水界面膜越弱，乳狀液越不穩定，就越容易破乳。

（3）單一的破乳劑普適性較差，很難適應復雜多樣的原油乳狀液的破乳，而多種破乳劑復配具有協同效應，可以起到單一破乳劑不能達到的良好效果。