重質(zhì)高酸油藏復(fù)配高效破乳劑室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

廖 旋，林 飛，夏 沖，劉荊成（長(zhǎng)江大學(xué) 石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100）

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重質(zhì)高酸油藏復(fù)配高效破乳劑室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究

廖 旋，林 飛，夏 沖，劉荊成
（長(zhǎng)江大學(xué) 石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100）

摘要：原油中含有油、水、乳化劑，三種物質(zhì)的混合接觸生產(chǎn)的乳液，會(huì)導(dǎo)致石油在運(yùn)輸、加工以及銷售過程中出現(xiàn)問題。基于此，以SZ36-1重質(zhì)高酸重原油為例，在分析原油化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)上，在85 ℃環(huán)境下，加入不同破乳劑50 mg/L于原油溶液中，對(duì)單劑破乳劑進(jìn)行篩選實(shí)驗(yàn)，分析各破乳劑對(duì)原油乳液穩(wěn)定性的定量影響程度，將優(yōu)選的GSX21與GSX04兩種破乳劑進(jìn)行復(fù)配，在分別加入短支鏈醇A、醇醚B、磺酸C觀察原油乳液穩(wěn)定性和脫水量變化，優(yōu)選出高效破乳劑SXFP21，GSX21+GSX04+A+B+C（SXFP21）復(fù)配比例為5：1.5：1：1：0.5，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，破乳劑中的有機(jī)小分子助劑，利用改變?cè)椭懈魑镔|(zhì)界面的極性以及溶解性能，來降低乳液的穩(wěn)定性，提高脫水量、破乳劑和助劑之間具有良好的協(xié)同效應(yīng)，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來看，與國(guó)外破乳劑使用效果對(duì)比，國(guó)產(chǎn)復(fù)配破乳劑脫除水質(zhì)效果更好。

關(guān)鍵詞：原油；破乳劑；助劑；復(fù)配；高效；實(shí)驗(yàn)

據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，高達(dá)80%的原油是以乳狀液的形態(tài)存在，其中，原油含有膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、石蠟等組分，是天然的高性能乳化劑，這種形態(tài)原油給運(yùn)輸、加工、銷售等環(huán)節(jié)帶來了困難，原油中油、水、乳化劑的相互接觸，很容易形成乳液，乳液中可能含有的其他雜質(zhì)對(duì)石油的加工帶來極大的困難，同時(shí)，原油中含有的水與鹽分會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成堵塞管道、儀器設(shè)備的沉淀結(jié)垢物質(zhì)，同時(shí)，鹽分還會(huì)與其他雜質(zhì)形成催化劑，嚴(yán)重影響原油乳液的穩(wěn)定性，破壞原有組分結(jié)構(gòu)，生成新的雜質(zhì)成分。下面以 SZ36-1重質(zhì)高酸原油為例，在原油化學(xué)性質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行破乳劑優(yōu)選實(shí)驗(yàn)，利用破乳劑改變油水界面性質(zhì)、膜強(qiáng)度以及液滴聚結(jié)力的特性，充分發(fā)揮各破乳劑之間的協(xié)同效應(yīng)，復(fù)配出由多種破乳劑組合的高效破乳劑，研制出適合北區(qū)原油特性的復(fù)合破乳劑，從而提高原油破乳效果［1-3］。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1試驗(yàn)材料

（1）原油來源：SZ36-1；

（2）破乳劑國(guó)產(chǎn)型號(hào)：GSX36、GSX51、GSX04、GSX21、GSX40；

（3）破乳劑國(guó)外型號(hào)：N146、N193、N040、N937。

1.2設(shè)備與藥劑

主要試驗(yàn)設(shè)備儀器包括：鹽含量測(cè)定儀、顯微鏡、恒溫水浴槽、旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)、具塞量筒（最小刻度1 mL）、分析天平（精度0.1 mg）。

大量的實(shí)驗(yàn)試劑，其中包括醇醚、磺酸、短支鏈醇。

1.3實(shí)驗(yàn)步驟

（1） ①油溶性破乳劑：以二甲苯作為稀釋溶劑，配成1%溶液；②水溶性破乳劑：以水-乙醇稀作為稀釋溶劑，配成1%溶液。

（2）取蒸餾水20 mL、原油80 mL于100 mL的具塞量筒，分別加入不同的破乳劑（油溶性破乳劑或水溶性破乳劑各為50 mg/L），置于在85 ℃恒溫水浴中，觀察溶液現(xiàn)象變化。

（3）一定時(shí)間后，取出具塞量筒，輕輕擰開瓶塞，釋放氣體，再擰緊瓶塞。上下振蕩試瓶后，繼續(xù)放置于恒溫水浴中，靜置、觀察試瓶溶液的變化現(xiàn)象。

（4）根據(jù)不同時(shí)間，分別記錄下乳液脫水量以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，篩選高效破乳劑。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1原油化學(xué)性質(zhì)

以SZ36-1油田的高酸重質(zhì)原油為例［4］，進(jìn)行化學(xué)特性分析，如表1所示。

表1　高酸重質(zhì)原油化學(xué)性質(zhì)Table 1　Chemical properties of high acid heavy crude oil

從上表可看出，SZ36-1油田的原油為高酸、重質(zhì)、大黏度原油。

2.2優(yōu)選破乳劑

下面采用瓶試法，在 85 ℃環(huán)境下，分別加入不同破乳劑50 mg/L于原油中，進(jìn)行原油破乳劑脫水實(shí)驗(yàn)，并選出脫水效果最佳的破乳劑，破乳劑篩選實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2　85 ℃環(huán)境下破乳劑篩選實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)Table 2　Demulsifier screening experiment result in 85 ℃ environment

表2可知：在相同的時(shí)間內(nèi)，GSX04型號(hào)的破乳劑脫水量最大，達(dá)到18.5 mL，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為脫水渾濁發(fā)黑；GSX21型號(hào)的破乳劑脫水量次之，但是脫水水質(zhì)清澈，且無附壁。基于此，優(yōu)選GSX21為主劑，GSX04為副劑，復(fù)配破乳劑進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)研究。

2.3破乳劑復(fù)配

將確定的SX21與SX04兩種破乳劑以5∶1的比例注入到20 mg/L的原油濃液中，實(shí)驗(yàn)觀察原油小分子助劑對(duì)溶液的影響變化，并記錄下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)效果。

2.3.1短支鏈醇試劑

短支鏈醇加入原油溶液中，可改變?cè)徒M分物質(zhì)之間的化學(xué)平衡，短支鏈醇具有分散性與潤(rùn)濕性特性，可吸附原油溶液中的結(jié)晶體，導(dǎo)致原油組分物質(zhì)界面膜強(qiáng)度降低，原油凝固點(diǎn)也會(huì)隨之降低。下面觀察并記錄40 min內(nèi)，醇A加入量與原油質(zhì)量比的不同對(duì)脫水率的影響，如圖1所示。

圖1　醇A對(duì)脫水率的影響Fig.1 Influence of alcohol A on dehydration rate

從圖1可知，當(dāng)醇A量與原油質(zhì)量比小于10 % 時(shí)，由于醇A的增溶作用，使得瀝青質(zhì)膠體溶于油相，乳液的脫水率逐漸變大。另一方面，由于短鏈醇具有改變界面極性特性，表面活性劑難以在油相界面?zhèn)刃纬赡z團(tuán)，導(dǎo)致乳液的穩(wěn)定性降低；當(dāng)醇A量與原油質(zhì)量比大于10%時(shí)，隨著醇A大量的加入，界面極性變強(qiáng)，脫水率加快降低，導(dǎo)致原油組分溶液更容易產(chǎn)生液晶，以凝聚體的形式析出，乳液的穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。

2.3.2醇醚溶劑

醇醚是一種很好的溶劑，可以改變?yōu)r青質(zhì)、蠟晶和極性有機(jī)物極性環(huán)境。通過加入醇醚B到原油乳液中，可有效地改變?nèi)橐褐杏袡C(jī)物的極性環(huán)境，從而影響乳液穩(wěn)定性。下面觀察并記錄40 min內(nèi)，醇醚 B加入量與原油質(zhì)量比的不同對(duì)脫水率的影響，如圖2所示。

由圖2可知，原油乳液脫水率隨醇醚B溶劑量的增加而增加，其中當(dāng)醇醚B加入量與原油質(zhì)量比小于6%時(shí)，脫水率隨醇醚B溶劑量增加而快速增加，原油乳液的穩(wěn)定性降低；當(dāng)醇醚B加入量與原油質(zhì)量比大于10%時(shí)，脫水率高達(dá)99%以上，乳液的穩(wěn)定性極差。這說明醇醚B溶劑的溶解性在溶液中得到充分的發(fā)揮，使得原油組分物質(zhì)溶解，從而導(dǎo)致原油乳液穩(wěn)定性降低［5，6］。

圖2　醚類對(duì)脫水率的影響Fig.2 Influence of ethers on dehydration rate

2.3.3磺酸C與單劑復(fù)配實(shí)驗(yàn)

磺酸C可與堿性催化劑發(fā)生中和反應(yīng)生成的磺酸鹽，是一種表面活性物質(zhì)，將其加入到原油乳液中，與破乳劑復(fù)配后，可以大大提高原油乳液的破乳能力。當(dāng)加入量過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致乳液中的堿性官能團(tuán)離子化，相反，乳液的穩(wěn)定性會(huì)大大增強(qiáng)。下面觀察并記錄40 min內(nèi)，磺酸C加入量與破乳干劑質(zhì)量比的不同對(duì)脫水率的影響，如圖3所示。

通過對(duì)上述短支鏈醇A、醇醚B與磺酸C單獨(dú)加入原油乳液中，觀察乳液中脫水率的變化，來考察乳液的穩(wěn)定性，可知短支鏈醇A、醇醚B、磺酸C與破乳劑之間具有協(xié)同反應(yīng)作用，因此，下面進(jìn)行破乳劑與助劑最佳配方優(yōu)選實(shí)驗(yàn)。

圖3　磺酸C對(duì)脫水率的影響Fig.3 Effect of sulfonic acid C on dehydration rate

2.3.4破乳劑最佳配方優(yōu)選

根據(jù)各破乳劑單獨(dú)使用效果，結(jié)合單劑、復(fù)配劑和助劑之間協(xié)同作用脫水實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定如下復(fù)配比例和實(shí)驗(yàn)方案，不同復(fù)配比例試劑的脫水效果統(tǒng)計(jì)表如表3所示。

表3　復(fù)配試劑脫水效果Table 3　The mixed reagent dehydration effect

從表3可知，GSX21+GSX04+A+B+C復(fù)配比例為5∶1.5∶1∶1∶0.5的復(fù)合型破乳劑，破乳脫水效果最好，記為型號(hào)SXFP21。

2.4優(yōu)化破乳劑與國(guó)外破乳劑比較

復(fù)合型破乳劑與國(guó)外破乳劑脫水實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，第1次、第2次混合沉降實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4、5。

表4　第一次混合沉降結(jié)果Table 4　Mixed settlement results for the first time

表5　第二次混合沉降結(jié)果Table 5　Mixed settlement results for the second time

由表5可知：復(fù)配破乳劑與國(guó)外破乳劑第一次混合沉降結(jié)果顯示，在30 min內(nèi)，型號(hào)SXFP21破乳劑可脫水19 mL，脫水速度較快，有清澈附壁現(xiàn)象發(fā)生，國(guó)外型號(hào)N193破乳劑脫水19 mL，脫水速度由慢變快，乳液清澈無附壁，總體上兩種破乳劑脫水效果接近。第二次混合沉降實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在30 min內(nèi)，型號(hào)SXFP21破乳劑可脫水16 mL，脫水速度較快，有清澈附壁現(xiàn)象發(fā)生，國(guó)外型號(hào)N040破乳劑脫水16.5 mL，脫水速度由慢變快，乳液混濁，有輕微掛壁現(xiàn)象。從兩次混合沉降實(shí)驗(yàn)可知，復(fù)配型號(hào)為SXFP21的破乳劑與國(guó)外破乳劑脫水效果均佳，從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來看，相對(duì)使用國(guó)外破乳劑，國(guó)產(chǎn)復(fù)配破乳劑脫除水質(zhì)效果更好。

3　結(jié) 論

（1）將GSX36 、GSX51、GSX04、GSX21、GSX40分別等量加入到原油乳液中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并優(yōu)選出GSX04和GSX21兩種脫水效果最好的破乳劑，然后，根據(jù)兩種破乳劑特點(diǎn)進(jìn)行復(fù)配，充分發(fā)揮兩種破乳劑之間的協(xié)同效應(yīng)。

（2）在大量助劑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，選取短鏈醇、醇醚和磺酸三種助劑，利用助劑具有改變界面性質(zhì)以及強(qiáng)溶解性能，研制出由GSX04+GSX21+助劑A、B、C組成的復(fù)合破乳劑SXFP21。

（3）根據(jù)復(fù)配型號(hào)為SXFP21破乳劑與國(guó)外破乳劑進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，與國(guó)外破乳劑使用效果對(duì)比，國(guó)產(chǎn)復(fù)配破乳劑脫除水質(zhì)效果更好。

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Experimental Study on High Efficient Demulsifier for Heavy High Acid Reservoirs

LIAO Xuan，LIN Fei，XIA Chong，LIU Jing-cheng
（Petroleum Engineering School，Yangtze university，Hubei Wuhan 430100，China）

Abstract：Crude oil contains oil，water and emulsifier，the three kinds of materials can produce emulsion，which will lead to many problems in the process of transportation，processing and sale.Taking heavy SZ36-1 high acid crude oil as an example，the chemical properties of crude oil were analyzd.And then in 85 ℃ environment，through adding 50 mg/L different demulsifiers in crude oil，demulsifier screening experiment was carried out，effect of each demulsifier on crude oil emulsion stability was investigated，screened GSX21 and GSX04 demulsifiers were compounded，after respectively adding short branched chain alcohol A，alcohol ether B and sulfonic acid C，changes of crude oil emulsion stability and water volume were observed，compound proportion of efficient demulsifier SXFP21，GSX04 + GSX21 + A + B + C （SXFP21） was determined as follows 5：1.5：1：1：0.5.The experimental results show that the organic small molecules of demulsifier additives can reduce the stability of the emulsion by changing the polarity of the crude oil in the material interface and dissolve performance，emulsion breaker and assistant have good synergistic effect.

Key words：Crude oil；Demulsifier；Auxiliaries；Compound；High efficiency；Experiment

中圖分類號(hào)：TE 624

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-0460（2016）01-0010-03

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專項(xiàng)，項(xiàng)目號(hào)：2009ZX05038-002。

收稿日期：2015-10-13

作者簡(jiǎn)介：廖旋（1992-），男，湖北荊州人，2014年于長(zhǎng)江大學(xué)石油工程研究生院，碩士在讀，研究方向：石油與天然氣工程研究。郵箱：478811803@qq.com。