含酸油脱水影响因素及处理技术研究进展＊

肖瑞 陈武 林楠曦

（长江大学化学与环境工程学院）

含酸油脱水影响因素及处理技术研究进展＊

肖瑞 陈武 林楠曦

（长江大学化学与环境工程学院）

文章在介绍油田含酸油来源的基础上，详细阐述了国内外关于影响含酸油脱水因素的研究进展，分析表明：含酸油pH值在6～8范围外，原油脱水率均小于85%；不同酸对原油脱水影响不同，其影响程度一般为残酸＞土酸＞盐酸；原油中酸化淤渣越多，油水界面膜稳定性越高，酸化油脱水难度越大；酸化油中亲水固体颗粒趋向于水包油型乳状液，亲油固体颗粒趋向于油包水型乳状液，固体颗粒的粒径越小，形成乳状液越稳定；酸化油中胶质、沥青质越高，油水乳状液相对越稳定。最后综述了中和预处理法、水洗法、化学破乳法、超声波辅助法以及联合破乳法对含酸油有效的破乳方法，介绍了这几种破乳方法的适用范围，并建议处理含酸油时，应先弄清影响含酸油脱水的主要因素，采用合适的脱水方法，提高含酸油脱水效率。

含酸油；影响因素；脱水技术

0 引 言

压裂酸化作业中的酸化液的组成为酸液、缓蚀剂、助排剂、铁稳定剂、防垢剂和酸化互溶剂等［1］。酸化作业完成后会有一部分残酸与地层中的脂肪酸盐等表面活性物质以及原油中的胶质、沥青质、树脂、石蜡等天然表面活性物质和水湿性颗粒相混合，使原油乳状液逐渐形成比较稳定的W／O型乳状液，导致原油破乳脱水困难；同时，在油井开采的过程中由于泥浆漏失，开采出来的油往往含大量的泥浆、泥砂，泥浆、泥砂、硅石、黏土与原油混合后，泥砂颗粒使油水界面膜的强度加强，也加大了油水分离难度。所以，这几类物质含量越高会导致原油乳状液越稳定［2-4］。这种含酸化残酸与固体颗粒的酸化油，组分复杂，如果处理不当，不仅会造成油中含水量超标，影响后续生产加工过程，而且导致脱出水含油超标，影响注水的循环使用。文章对影响含酸油脱水的因素及处理技术进行研究，以期对各油田酸化油的处理提供参考。

1 含酸油脱水影响因素

1.1 pH值

酸液进入乳状液中会改变乳状液中水相的pH值从而影响乳状液的脱水，因此有学者开展了水相在不同pH条件下原油的脱水研究，结果见图1［5］。研究结果表明，pH值对原油脱水有很大的影响，水相pH值处于6～8范围之外时，原油脱水率均小于85%。说明在酸性或碱性环境下，含酸油不易破乳；pH值在6～8时，破乳剂脱水效果最好，脱水率高，说明水相在中性环境时，易于破乳。其可能因素是pH值影响油水相界面膜的强度与迁移速度。在强碱条件下，原油中天然乳化剂的酸性官能团离子化，使界面活性变强，增强了乳液的稳定性；而在酸性条件下则是碱性官能团离子化，使界面活性液变强，也增强了乳液的稳定性。陈武等［6］研究发现，HCl、HF、土酸加量使原油乳状液pH值低于5时，可使采出液脱水速度慢、脱水率降低、颜色发黄，但随着pH值的增加，影响作用减弱。

图1 pH值对原油脱水的影响

1.2 酸类型

酸化解堵调节地层渗透率是油田增产的有效措施之一［7］，针对不同的地质条件有不同的酸化解堵体系，如盐酸、土酸、低伤害酸、潜在酸等，酸化作业的有效率可达80%以上。但酸化解堵后的残酸反排进入系统后，影响原油脱水［8-9］。范振中等［10］研究发现，土酸、盐酸、残酸均能降低原油的脱水效率，特别是在稠油体系中，酸使原油的脱水效率大大降低，对原油脱水的影响强弱顺序为残酸＞土酸＞盐酸。

1.3 酸化淤渣

在酸化过程中，原油和酸液接触后可能生成一些以沥青质、胶质为主要成分的沉淀，这些沉淀称为酸化淤渣［11］。美国和加拿大的油田调查发现，约28%～35%的油井酸化时生成酸化淤渣［12］。酸化淤渣不仅堵塞地层，使酸返排困难，影响酸化效果［13］，而且对后续原油脱水造成很大的困难，研究表明，随着小分子组分的减少以及酸化淤渣和大分子沥青质的增加，酸化油中含有的乳化成分比例越来越大，使界面膜更加稳定，乳状液的脱水难度变大［14-15］。

1.4 固体颗粒

由于泥浆漏失，开采出来的油往往含大量的泥浆、泥砂，这些固体颗粒对油水乳状液稳定性的影响主要取决于固体颗粒粒径的大小、颗粒间相互作用以及颗粒本身的润湿性能［16］。存在于油水界面上的固体颗粒起着天然乳化剂的作用，在乳状液界面上形成稳定的界面膜阻碍液滴间的聚集；同时也在一定程度上增强了界面膜上的静电斥力，进一步增加了乳状液的稳定性。鄢捷年等［17］研究发现固体颗粒在油水界面上参与了油水界面膜的形成。固体颗粒的浓度、种类、尺寸、形状和表面润湿性是决定乳化能力的重要因素，直接影响所形成乳状液的类型和稳定性。亲水性固体颗粒趋于稳定O／W型乳状液，而亲油性固体颗粒趋于稳定W／O型乳状液。固体颗粒的粒径越小，所形成乳状液越稳定。胡文丽［18］指出固相颗粒可能会改变乳状液的类型，从而造成原有的破乳剂失效。油水对固体润湿情况决定了乳状液类型，易润湿固体的形成乳状液的外相。

1.5 原油胶质和沥青质

相关研究表明［19］，在原油中的胶质、沥青质具有一定的空间界面活性，在形成原油乳状液的过程中易形成空间网状结构，同时也可以形成具有一定强度的保护性薄膜以促进乳状液的形成和提高乳状液的稳定性，因此含胶质、沥青质较多的原油形成的油水乳状液相对较稳定。

油水界面膜的强度不仅与沥青质分子的结构、相对分子质量大小、界面活性有关，而且与沥青质在油相中的微观形态以及其在油水界面间的微观排列结构有关。胶质与沥青质具有很强的协同乳化作用［20］。因此，胶质与沥青质以微粒形式分散在原油中，很容易吸附到油水界面上，加强了油水界面间的稳定性。

2 酸化油处理的主要方法

对于酸化油的处理主要是先降低酸化油中酸类、表活剂、细小的颗粒状杂质、酸化淤渣等的影响，再实现酸化油的快速高效的净化脱水，目前主要方法如下。

2.1 中和预处理

中和预处理的方法可以中和酸化油中部分的有机酸和无机酸，在一定程度上使酸化油水相pH值呈中性。李建强［21］对酸化油研究结果表明，对比分析水相pH值为5.71和中和后水相pH值为6.97的两种乳状液，在相同的实验条件下，中和后破乳剂脱水效果要略好于中和前破乳脱水效果，但提高幅度不大，仍有大部分水不能脱出。说明中和预处理只在一定程度上对酸化油的脱水有效。

2.2 水洗

通过水洗的方式可以洗去酸化油油相中的杂质、已形成的酸化淤渣以及残存的表面活性剂，降低这些因素的影响。李建强［21］在开展水洗酸化油的研究中发现，原油水洗产生大量的固体杂质，且水洗液水色浑浊，油水界面存在黑色絮状物，表明水洗可将酸化油中的杂质、活性剂及部分酸化淤渣洗涤出来，从而降低酸化油脱水难度，水洗后酸化油加入500mg／L破乳剂时，80℃下静置沉降1h，酸化油脱水率可达到97%以上，证明该方法处理含酸油是一种较好的方法。

2.3 化学破乳法

化学破乳法的研究工作主要集中在针对不同种类的复杂乳状液研发不同种类与不同构型的新型破乳剂以及测试不同破乳剂之间复配、破乳剂与助剂之间复配后的破乳性能以此来满足乳状液的脱水要求。近年来国内开发出了针对酸油破乳的几种新型破乳剂，如魏秀珍［22］使用由环氧乙烷、环氧丙烷、二异氰酸酯与不同起始剂反应而成的嵌段聚合物，用这种破乳剂处理渤海油田酸化作业后抽出的原油进行脱水实验，脱水率可达100%，且脱水速度快。陈武等［23］采用新型破乳剂CH1084对22口措施作业井返排液处理效果明显，有效率达81.8%。在现场实验中，新型破乳剂CH1084可以有效消除补孔井、新井、碱解堵井返排液对集输系统的影响。

2.4 超声波辅助法

超声波逐渐发展成为一门新兴交叉学科“声化学”，其在石油化工领域的应用已取得一些成果并展现出广阔的应用前景，如超声波降黏、超声波破乳脱盐、超声波促进氧化脱硫等［24-27］。

谢丽等［28］利用高酸原油酯化反应脱酸，并借助超声波的空化作用、机械作用和热学作用促进反应，将多巴原油酸值由4.74mgKOH／g降到0.21mgKOH／g，脱酸率高达95.6%。李淑琴等［29］利用超声波辅助破乳剂的破乳方法处理黏度大于5000mPa·s的稠油，结果表明，在破乳剂用量减少35%的情况下，原油的脱水率提高40%，并达到降低原油黏度的效果，使原油的流动性得到显著的提高。韩萍芳等［30］对乳状液进行超声波预处理实验，结果表明超声波已脱除乳状液中80%的游离水，使其含水率降至9.85%；再加入破乳剂后，脱水率达到94%，含水率降至3.08%，超声波的处理效果十分明显。

2.5 联合破乳法

由于酸化油乳液本身破乳困难以及单一破乳方法的局限性，采用单一的破乳方法有时得不到理想的结果，因此采用多种破乳法联合破乳已成发展趋势。目前研究并应用的联合破乳法有电场与化学破乳法联合［31］、破乳剂和反渗透法联合［32］、破乳剂与磁处理联合、超声波与破乳剂联合［33］、化学絮凝剂与生物破乳法联合、盐-高分子联合、静态超声联合、沉淀和高压静电相联合、微生物表面活性剂与破乳剂联合、微波辐射和化学破乳联合［34］等。

3 结 论

影响酸化油脱水效果的主要因素有水相pH值、酸类型、酸化淤渣、固体颗粒、胶质和沥青质。

对含酸油有效的破乳方法都有各自的适用范围，中和预处理法只适合于处理含酸含淤渣较少的原油体系；水洗法的适用范围较广，可以洗去含酸油中的杂质、残存的表面活性剂及酸化淤渣，降低这些因素的影响；化学破乳法的适用范围较窄，每种破乳剂都具有专一性；超声波处理法可以辅助化学破乳法脱水，适用范围较广；联合破乳法适用性较广。

针对含酸油的处理，首先要从源头上减少含酸油的来源，在处理时应先检测油样的各项参数，弄清影响原油脱水的主要因素，才能采用合适的原油脱水方法，提高含酸油脱水效率。

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：1005-3158（2015）01-0044-04

2014-04-22）

（编辑 王蕊）

2013年度长江大学基础学科科学研究发展基金。

肖瑞，长江大学化学与环境工程学院在读硕士，研究方向：应用化学。通信地址：湖北省荆州市长江大学东校区14号教学楼，434000