乙氧基非离子原油消泡剂机理研究
2016-03-13刘灏亮
刘灏亮,孙 铎
(东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆 163318)
乙氧基非离子原油消泡剂机理研究
刘灏亮,孙 铎
(东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆 163318)
泡沫对石油生产具有不利影响,因此需要对原油进行消泡处理。通过分析消泡机理,并结合近些年消泡剂的研究进展,提出乙氧基非离子原油消泡剂。从微观的角度,通过测量界面张力、计算吉布斯弹性等方法,研究了此类消泡剂在高温下的作用机理,对其在未来的应用前景进行了展望。
消泡剂;乙氧基;作用机理
泡沫在石油生产中得到广泛应用,如泡沫钻井、泡沫驱油、泡沫堵水等,充分利用泡沫表面张力大,密度小的特点。而另一方面,原油中产生的泡沫也会给生产带来许多负面影响,富含泡沫的原油会降低原油计量精度,且在集输过程中会大量吸附微小固体杂质,堵塞管道或孔塞。在地面油气水分离过程中,大量的泡沫还会影响分离效果,延长工作时间。此外,泡沫量过多会导致设备发生“汽蚀”,增大安全隐患[1]。
目前消除原油泡沫的方法主要有消泡剂消泡法、机械消泡法、加热消泡法和超声波消泡法,而在现场应用中最为普遍的是消泡剂消泡的方法。原油消泡剂的主要作用机理可归纳为以下几方面:①降低气液界面张力,通过顶替和增溶作用破坏泡膜,使液膜破裂;②破坏泡膜表面双电层,使液膜破裂;③促进泡沫表面液膜的排液,使液膜变薄进而破灭。
1 消泡剂研究进展
多年以来,围绕原油消泡剂开展了许多研究。史云梅等[2]利用有机氟接枝聚硅氧烷、分散剂、螯合剂、助溶剂配成BHX-06原油消泡剂,在现场试验中具有很高的消泡效率,且可以长时间抑制泡沫的产生。胡廷等[3]根据渤海锦州9-3油田油品性质的变化,将硅膏、聚醚改性硅油、乳化剂、增稠剂在80℃下与蒸馏水充分混合,得到有机硅乳液消泡剂。经过现场试验,发现脱出气泡大且消泡速度快,能在油样中长时间保持稳定而不发生分层。王传新等[4]通过在室内合成丙二醇聚氧丙烯醚,与氢氧化钾、环氧乙烷在一定条件下合成一种非离子表面化学剂聚醚,再与自制甘油酸酯及煤油复配合成了一种非离子型原油消泡剂,并在孤岛油田第四联合站进行现场试验。发现从加药第3天起各油罐泡沫高度下降了近60%,效果明显。针对胶质、沥青质含量高,起泡细小且难以消除的稠油,肖建红等[5]研制合成了聚醚型和脂肪酸酯型非离子表面活性剂,与煤油及混合醇复配,合成一种用于稠油的消泡剂。在孤岛油田进行试验,加药浓度为5mg/L时,消泡率高达56%。
2 乙氧基非离子消泡剂的机理研究
然而,多数醚基或有机硅类消泡剂在高温下稳定性较差,室内研究发现,乙氧基非离子消泡剂在高温下仍具有理想的消泡效果。乙氧基非离子消泡剂是一种在高温下稳定性强的表面活性剂,随着温度升高,消泡剂水溶液分为表活剂富集相和表活剂贫化相两相,而表活剂富集相起到稳油消泡的作用。富集相中微小的表活剂液滴与泡沫膜表面原油-空气界面合并,使液膜与稀释相之间发生桥接作用,在表面张力差的作用下,液膜不断变薄并最终发生破裂。以四亚乙基乙二醇单正十二烷基醚这种非离子表活剂为研究对象,研究其在高温下的消泡性能。将其加入到起泡原油中,用Brewster角显微镜观测表活剂液滴的运移,并测量表活剂所在相的表面张力。结果表明,当温度高于60℃时,表活剂富集相液滴大量溶于泡沫液膜表面,使液膜变薄,形成表活剂单分子层。利用吉布斯方程进行计算,发现该层吉布斯弹性迅速下降,导致泡沫膜稳定性降低并发生破裂,实现消泡目的。因此,随着原油热采技术的不断发展,耐高温的乙氧基非离子消泡剂将具有更加广阔的应用前景。
[1] 曲正新.原油泡沫的危害和消除方法[J].当代化工2015,(5):1132-1134.
[2] 史云梅,黄晓东,孔德钰,等.渤海埕北油田原油消泡剂BHX-06的开发[J].2007,(3):219-222.
[3] 胡廷,王超明,陆原,等.聚醚酯类消泡剂的制备及性能研究[J].油田化学,2013,(2):263-266.
[4] 王传新,陈干群,付士泉,等.一种非离子型原油消泡剂的合成与应用[J].江汉石油学院学报,2002,(1):74.
[5] 肖建洪,张锡波,于滨,等.高效稠油消泡剂的研制与应用[J].油气地质与采收率,2001,(4):76-77.
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《化工设计通讯》编辑部
Mechanism of Ethoxylated Nonionic Antifoaming Agents for Crude Oil
Liu Hao-liang,Sun Duo
Adverse effects on petroleum industry were caused by foaming,therefore some methods should be used in crude oil antifoaming.The mechanism of antifoaming was analysed,and ethoxylated nonionic antifoaming agents were put forward combined with recent development of antifoaming agents.On the micro level,the function mechanism of this agent was studied by measuring interface force and calculating Gibbs elasticity etc,and the application prospect of it was predicted.
antifoaming agent;ethoxylate;function mechanism
TE624
A
1003–6490(2016)09–0092–01
2016–09–01
刘灏亮(1993—),男,甘肃玉门人,硕士在读,主要从事提高稠油采收率方面研究工作。