高酸高粘原油消泡剂的研制与应用
2012-04-23张丽莉李世洪胡庆梅张鹏
张丽莉 李世洪 胡庆梅 张鹏
摘要：以苏丹六区高酸高粘原油为研究对象，根据高酸高粘原油的基本性质，实验室合成一种新型消泡剂，并确定消泡剂配方。实验表明，该消泡剂能满足高酸值、高粘度原油的消泡要求，并且有很好的抑泡性。
关键词 消泡剂高酸高粘 原油 研制 应用
Abstract taking Sultan six area high acid crude oil of high viscosity as the research object, according to the basic properties of acid crude oil of high viscosity, laboratory synthesis of a new defoaming agent, and determining the defoamer formulations. Experimental results show that, the defoaming agent can meet the high acidity, high viscosity crude oil defoamer requirements, and has very good bubble suppression of.
Key words: defoamer high acid crude oil of high viscosity development application
中图分类号：TQ437 文章标识码：A
1. 前言
近些年苏丹、辽河、胜利、大港、委内瑞拉等油田高酸高粘原油的产量日益增加，占世界原油总产量的15%左右。由于胶质、沥青质、脂肪酸、环烷酸等天然表面活性剂的存在，使原油存在严重的起泡问题。泡沫的出现给生产过程中带来很多问题。如苏丹六区原油属于高酸高粘原油，形成气泡后，在气泡界面形成弹性膜，其稳定性很强，常态下不易破坏。使计量不准确，误差高达50%以上，降低分离效率等。目前，解决原油起泡的主要方法就是加消泡剂。因此，在原油输送过程中加入消泡剂，将会大大改善由于起泡严重带来的问题。
2. 高酸高粘原油的起泡特性
苏丹六区原油物性分析见表1。
表1 苏丹六区原油物性分析
通过对原油的起泡性的测试，在温度78℃时，气流量200mL/min,原油起泡速率为82mL/min，半衰期为24h。
以苏丹六区原油为例，分析高粘高酸原油原油起泡特性。
（1）易起泡
表面活性剂（如脂肪酸、环烷酸、胶质、沥青质），能降低油气表面张力，容易铺展到气泡表面，使泡沫易于生成。
（2）难消泡
表面活性剂（胶质、沥青质、脂肪酸、环烷酸）吸附在油气表面，可在油气表面上形成高强度的表面膜，起稳定作用泡沫很难破裂。
正由于环烷酸与胶质、沥青质等天然表面活性剂的共同作用，使苏丹六区原油起泡量大，半衰期长，消泡困难。
3. 室内试验
3.1消泡机理及类别
消泡机理包括两个方面：
一是抑制泡沫的产生，当体系加入消泡剂后，其分子优先于液体表面，此种液体在溶液表面铺展时会带走邻近表面的一层溶液，使液膜局部变薄，于是液膜破裂，即终止泡沫的产生。
二是对已经生成的泡沫的消除，当体系大量产生泡沫后，加入消泡剂，其分子迅速在泡沫表面扩散，快速铺展，进一步扩散、渗透，层状入侵，从而取代原泡沫壁。由于消泡剂界面活性高于环烷酸、胶质、沥青质的界面活性，分子间的作用力小，形成的液膜表面极易破裂，达到消泡的目的。
一种性能良好的消泡剂必须同时兼具消泡、抑泡的作用，不但能迅速使泡沫破裂，而且能在相当长的时间内防止泡沫再次大量产生。这在工业生产中非常重要。有机化合物如醚类、醇类、磷酸酯类化合物的铺展能力很强，但是作用时间较短，极易溶解于天然表面活性剂中去，失去消泡作用，这样就使得抑泡作用能力很弱。因此，一种针对高酸高粘原油的消泡剂的研制，是十分必要的。
3.2消泡剂分子结构设计
根据高酸高粘原油消泡剂的作用机理的要求，一种高效的消泡剂应该具备如下结构：
（1）多支链结构
多支链的分子结构形成的消泡剂界面膜不致密，形成的液膜表面极易破裂。
（2）合适的HLB值
根据苏丹六区原油的高酸高粘的特性，通过亲水基、亲油基不同比例的调整，得到消泡剂具有合适的HLB值。使消泡剂的界面活性高于高酸高粘表面活性剂的表面活性。
（3）亲油基类型
亲油基和环烷酸、胶质、沥青质要有相似的结构，使消泡剂分子有更好的渗透性。
（4）具有一定的化学稳定性，不与原油的化学组分反应。
3.3.消泡剂的合成及性能测试
3.3.1消泡剂的合成工艺
（1）主要原料及规格
起始剂：自制工业品。
环氧丙烷：工业品。含量大于99%。
环氧乙烷：工业品。含量大于99%。
催化剂：工业品。
稳定剂：工业品。
（2）主要的条件及优化
将计量好的起始剂投入高压反应釜中，按照优化好的比例加入催化剂、稳定剂，加入环氧丙烷，得到中间体，经取样分析合格后，再加入定量的环氧乙烷，通过优化后温度和时间不断调整，得到最终的消泡剂反应物比例确定配方，命名为DDF1002。
（3）基本性能指标
该消泡剂闪点高于50℃，凝点小于-30℃,固含量大于85%，消泡率高于90%。
3.3.2消泡剂性能测试
（1）不同消泡剂的对比试验
以苏丹六区原油为检测对象，通过Q/HD DWL001-2009标准来检测DDF1002的消泡性能。
试验温度：78℃（油田提供）。
加药量：25mg/L。
气流量：200mL/min。
实验结果如表2：
表2 消泡性能数据
备注：消泡率%=（空白原油起泡量-加入消泡剂原油起泡量）/空白原油起泡量×100%,半衰期是指气泡消失一半体积时所需要的时间。（采用标准Q/HD DWL001-2009）
从表2可以看出消泡剂DDF1002的起泡速率2mL/min与空白油样相比具有很好的抑泡性,半衰期为3h有很好的消泡性。
（2）稳定性：包括离心稳定性和热稳定性。将制得的DDF1002在离心机上以600r/min的离心速度离心30min，无分层现象，表明有良好的离心稳定性；将制得的主剂在45-60℃的条件下存放，无分层，证明所有很好的热稳定性。
（3）消泡剂的适用性实验
由于油田中后期采出油含水量不断增加，因此，在试验温度、加药量、气流量以及采用标准全部不变的条件下，通过改变原油含水率来检测消泡剂的适用范围。
表3 不同含水率原油对消泡性能的影响
由表3可知：随着原油含水量的不断增加，起泡速率也不断增加；在含水从0%-50%，加药量为50 mg/L，消泡剂消泡率均在90%以上。
4. 现场应用情况
4.1苏丹六区CPF生产概况
图1 六区CPF生产流程图
苏丹六区CPF重油日产量约1.3万吨，含水约为50%。重油先经过三相分离器，再经过78℃热沉降罐三次处理，最后经过原油储罐，检测达标后外输。
4.2现场应用情况
加入消泡剂之前，三相分离器出口含水在18%左右，大罐出口含水大于0.50%，外输含水超标。因此在重油进入三相分离器之前注入消泡剂DDF1002,测量三相分离器出口的含水和大罐出口含水，来检测消泡剂的使用性能。
表4 消泡性应用前后对照表
从2012年7月5日加入25mg/L消泡剂DDF1002之后出口含水逐渐降为5%左右，提高了三相分离器的分离效率，大罐出口含水小于0.35%，能够保证出口含水小于0.50%，达到外输要求。
4．结论
(1) 通过实验制备了消泡剂的最佳配方和优化条件.
(2) 在实验室评价条件下，针对高酸高粘原油，研制的DDF1002消泡剂表现出良好的消泡性能和抑泡性能。
(3) 现场应用阶段，苏丹六区经过三相分离器的原油含水有明显的下降趋势，说明消泡剂DDF1002提高了三相分离器的分离效率；大罐出口含水小于0.35%，能够保证出口含水稳定小于0.50%，达到外输要求。
5．参考文献
[1]秦中秋LHY-1型消泡剂的研制 齐鲁石油化工 2006.34（1）：18-19
[2]梁百胜 王睿有机硅消泡剂的应用 化学工业与工程技术 2002-23-4
