聚醚低溫破乳劑的合成及應(yīng)用

0破乳劑的制備及破乳機(jī)理原油破乳劑是目前聯(lián)合站和原油處理廠不可或缺的化學(xué)試劑。大量化學(xué)破乳劑合成研究表明，通過對(duì)傳統(tǒng)破乳劑進(jìn)行改性，可以獲得針對(duì)原油乳狀液破乳性能更好的低溫破乳劑，常見的改性方法有改頭、擴(kuò)鏈、交聯(lián)、接枝、加骨、換尾和復(fù)配2001年范振中等破乳過程的實(shí)質(zhì)是在破乳劑的作用下使乳液中液滴相互聚并的過程。破乳阻力主要包括靜電排斥力、破乳劑擴(kuò)散阻力與界面膜強(qiáng)度。由于液滴表面帶電荷量與溫度相關(guān)性不大，而在低溫時(shí)破乳劑擴(kuò)散阻力增大、界面膜變強(qiáng)，加大了破乳難度，故低溫破乳劑的研制應(yīng)著重考慮在低溫條件下減小破乳劑擴(kuò)散阻力與界面膜強(qiáng)度兩個(gè)方面。因此，低溫破乳劑必須具有高極性，以保證其在乳液中具有高滲透力；同時(shí)應(yīng)具備親水親油平衡性，使其能在油水界面處降低界面膜強(qiáng)度，以推進(jìn)破乳聚并過程。基于此思路，本文針對(duì)孤島稠油采出液特性，設(shè)計(jì)合成了構(gòu)型規(guī)則且具有適當(dāng)相對(duì)分子質(zhì)量的破乳劑。對(duì)聚醚破乳劑進(jìn)行改性，使聚醚主劑末端羥基氫進(jìn)一步被氨基磺酸取代而生成硫酸酯，提高親水性。破乳劑的滲透性增強(qiáng)，低溫條件下就可迅速達(dá)到油水界面，更有效地發(fā)揮頂替作用，加快破乳速率。文中通過優(yōu)化低溫破乳劑制備條件合成了高效低溫破乳劑，評(píng)價(jià)了該破乳劑的破乳效果，并在勝利油田孤五聯(lián)合站開展了破乳脫水現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。1實(shí)驗(yàn)部分1.1密歐化學(xué)試劑苯酚、氫氧化鉀，分析純，無錫春百化工有限公司；環(huán)氧丙烷（PO）、環(huán)氧乙烷（EO）；甲醛、甲醇，分析純，天津科密歐化學(xué)試劑廠；烷基苯磺酸單乙醇胺、辛基酚聚氧乙烯醚、油酰二乙醇胺磷酸酯，工業(yè)級(jí)，勝利化工有限公司；勝利油田孤五聯(lián)合站原油乳狀液，從孤五聯(lián)采出液（聚合物濃度70mg/L，礦化度16350mg/L）分離得到的，密度958.6kg/mCJF-3L型高壓反應(yīng)釜，上?？粕齼x器有限公司。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1催化劑ph的控制在裝有冷凝器、溫度計(jì)、回流滴液漏斗和電動(dòng)攪拌器的四口瓶中按比例加入苯酚和甲醛后攪拌均勻，加入催化劑鹽酸，控制pH值為1.9數(shù)2.3。水浴加熱，反應(yīng)溫度逐漸升至85℃，反應(yīng)2h后除去回流裝置，脫除未反應(yīng)的苯酚，冷卻出料，得到起始劑酚醛樹脂。1.2.2控制顆粒中聚醚主劑的合成將一定量的酚醛樹脂和催化劑氫氧化鉀加入反應(yīng)釜中，用氮?dú)馀趴辗磻?yīng)釜中空氣，將反應(yīng)釜抽成負(fù)壓，打開攪拌，將釜溫升至120℃再次抽成負(fù)壓?？刂聘袦囟葹?20±5℃，按比例持續(xù)通入環(huán)氧丙烷，保溫反應(yīng)0.5h，再按比例持續(xù)通入環(huán)氧乙烷，保持反應(yīng)釜中壓力不超過0.3MPa，待物料添加完后繼續(xù)反應(yīng)0.5h，待反應(yīng)釜中壓力降至0MPa時(shí)冷卻出料。產(chǎn)物即為聚醚主劑。聚醚主劑結(jié)構(gòu)如圖1所示。向聚醚主劑中按比例加入破乳劑輔劑，攪拌均勻，得到低溫破乳劑P-51T。1.2.3破乳劑脫水量和原油含水量的測(cè)定脫水效果評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)參照石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5281—2000《原油破乳劑使用性能檢測(cè)方法（瓶試法）》。準(zhǔn)確量取100mL的原油乳狀液于具塞刻度量筒內(nèi)，放入比預(yù)定脫水溫度低5數(shù)10℃的恒溫水浴中，預(yù)熱至水浴溫度再恒溫0.5h，加入150mg/L的破乳劑，人工振蕩200次，松動(dòng)瓶蓋排氣，再靜置于設(shè)定為脫水溫度的恒溫水浴中，開始計(jì)時(shí)并記錄不同時(shí)間的脫水量，并觀察油水界面。原油含水量的測(cè)定參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T8929—2006《原油水含量的測(cè)定（蒸餾法）》，由脫水量和原油含水量計(jì)算破乳劑的脫水率。式中：Ws—原油的脫水率；V2結(jié)果與討論2.1合成聚醚主劑的破乳機(jī)理通過調(diào)節(jié)環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的比例可以調(diào)控破乳劑的親水親油平衡值，最佳的親水親油平衡值可以增強(qiáng)破乳劑在油水界面的吸附，進(jìn)而得到最好的破乳性能。固定起始劑與環(huán)氧乙烷的質(zhì)量比為1∶19，不同環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷質(zhì)量比下合成聚醚主劑的破乳脫水效果見表1。由表1可見，環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的質(zhì)量比由1∶2增至1∶3，合成聚醚主劑對(duì)原油乳狀液的脫水率增加，凈化油含水率明顯降低；隨環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷質(zhì)量比繼續(xù)增大，脫水率逐漸降低，凈化油含水率逐漸增大，由此環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷質(zhì)量比以1∶3為宜。2.2胺、辛基酚聚氧乙烯醚和油酰二乙醇胺磷酸酯輔劑對(duì)破乳劑破乳脫水效果的影響按起始劑與環(huán)氧乙烷質(zhì)量比1∶19、環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷質(zhì)量比1∶3合成聚醚主劑，分別考察烷基苯磺酸單乙醇胺、辛基酚聚氧乙烯醚和油酰二乙醇胺磷酸酯輔劑對(duì)破乳劑破乳脫水效果的影響，結(jié)果見表2。從表2可以看出，烷基苯磺酸單乙醇胺作為輔劑時(shí)，原油乳化液脫水速率較快，且脫水率較高，聚醚與烷基苯磺酸單乙醇胺為質(zhì)量比5∶1的破乳劑P-51T對(duì)原油乳狀液的破乳脫水效果最為理想，120min時(shí)脫水率達(dá)97.6%，且界面齊、水相清。2.3堅(jiān)持對(duì)重質(zhì)原油的脫水率破乳劑P-51T與油田常用破乳劑對(duì)勝利油田孤五聯(lián)合站原油乳狀液室內(nèi)脫水實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表3。按照標(biāo)準(zhǔn)Q/SH1020—2013的規(guī)定，破乳劑對(duì)重質(zhì)原油的脫水率只有達(dá)到80%以上，才能滿足合格要求，可以投入現(xiàn)場(chǎng)使用。由表3可知，油田常用的多胺類、醇類和樹脂類聚醚破乳劑對(duì)重質(zhì)原油的脫水率較低，已不能滿足現(xiàn)階段原油破乳需求。而破乳劑P-51T具有高極性、高滲透性的特點(diǎn)，能夠迅速到達(dá)油水界面，更好地與原油乳狀液液滴相接觸，有效降低液滴表面張力，從而具備更強(qiáng)的破乳能力。在65℃低溫條件下，破乳劑P-51T較其他破乳劑優(yōu)勢(shì)更為明顯，脫水速率快，脫水率達(dá)到了86.3%。2.4破乳脫水現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為了研究低溫破乳劑P-51T在現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)過程中對(duì)稠油的適應(yīng)性，在勝利油田孤五聯(lián)合站開展了破乳脫水現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。孤五聯(lián)合站稠油脫水溫度為73數(shù)80℃，原油脫水能耗折合年耗天然氣約360萬Nm2.4.1破乳劑脫水溫度的確定現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為孤五聯(lián)合站脫水泵前4000m試驗(yàn)中將原油破乳脫水溫度從原來的73數(shù)80℃降至65℃，以考查破乳劑P-51T在較低溫度下的脫水效果。2.4.2投加破乳劑p-53t處理試驗(yàn)過程中原料油和外輸油的含水變化如圖3所示?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)期間，原料油含水在16%數(shù)23%之間波動(dòng)，投加破乳劑P-51T處理后外輸油含水低于0.8%，穩(wěn)定達(dá)到指標(biāo)要求（<2%）。3低溫破乳劑對(duì)稠油破乳效果的影響在起始劑與環(huán)氧乙烷的質(zhì)量比1∶19、環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷質(zhì)量比1∶3、聚醚與烷基苯磺酸單乙醇胺質(zhì)量比5∶1的條件下合成的低溫破乳劑P-51T，與油田常用破乳劑相比較，P-51T對(duì)稠油乳狀液的脫水速率快，破乳后的油水界