重质高酸油藏复配高效破乳剂室内实验研究

廖 旋，林 飞，夏 冲，刘荆成（长江大学 石油工程学院，湖北 武汉 430100）



重质高酸油藏复配高效破乳剂室内实验研究

廖 旋，林 飞，夏 冲，刘荆成
（长江大学 石油工程学院，湖北 武汉 430100）

摘要：原油中含有油、水、乳化剂，三种物质的混合接触生产的乳液，会导致石油在运输、加工以及销售过程中出现问题。基于此，以SZ36-1重质高酸重原油为例，在分析原油化学性质的基础上，在85 ℃环境下，加入不同破乳剂50 mg/L于原油溶液中，对单剂破乳剂进行筛选实验，分析各破乳剂对原油乳液稳定性的定量影响程度，将优选的GSX21与GSX04两种破乳剂进行复配，在分别加入短支链醇A、醇醚B、磺酸C观察原油乳液稳定性和脱水量变化，优选出高效破乳剂SXFP21，GSX21+GSX04+A+B+C（SXFP21）复配比例为5：1.5：1：1：0.5，实验结果表明，破乳剂中的有机小分子助剂，利用改变原油中各物质界面的极性以及溶解性能，来降低乳液的稳定性，提高脱水量、破乳剂和助剂之间具有良好的协同效应，从实验现象来看，与国外破乳剂使用效果对比，国产复配破乳剂脱除水质效果更好。

关键词：原油；破乳剂；助剂；复配；高效；实验

据资料统计，高达80%的原油是以乳状液的形态存在，其中，原油含有胶质、沥青质、石蜡等组分，是天然的高性能乳化剂，这种形态原油给运输、加工、销售等环节带来了困难，原油中油、水、乳化剂的相互接触，很容易形成乳液，乳液中可能含有的其他杂质对石油的加工带来极大的困难，同时，原油中含有的水与盐分会发生化学反应，生成堵塞管道、仪器设备的沉淀结垢物质，同时，盐分还会与其他杂质形成催化剂，严重影响原油乳液的稳定性，破坏原有组分结构，生成新的杂质成分。下面以 SZ36-1重质高酸原油为例，在原油化学性质分析的基础上，进行破乳剂优选实验，利用破乳剂改变油水界面性质、膜强度以及液滴聚结力的特性，充分发挥各破乳剂之间的协同效应，复配出由多种破乳剂组合的高效破乳剂，研制出适合北区原油特性的复合破乳剂，从而提高原油破乳效果［1-3］。

1　实验部分

1.1试验材料

（1）原油来源：SZ36-1；

（2）破乳剂国产型号：GSX36、GSX51、GSX04、GSX21、GSX40；

（3）破乳剂国外型号：N146、N193、N040、N937。

1.2设备与药剂

主要试验设备仪器包括：盐含量测定仪、显微镜、恒温水浴槽、旋转黏度计、具塞量筒（最小刻度1 mL）、分析天平（精度0.1 mg）。

大量的实验试剂，其中包括醇醚、磺酸、短支链醇。

1.3实验步骤

（1） ①油溶性破乳剂：以二甲苯作为稀释溶剂，配成1%溶液；②水溶性破乳剂：以水-乙醇稀作为稀释溶剂，配成1%溶液。

（2）取蒸馏水20 mL、原油80 mL于100 mL的具塞量筒，分别加入不同的破乳剂（油溶性破乳剂或水溶性破乳剂各为50 mg/L），置于在85 ℃恒温水浴中，观察溶液现象变化。

（3）一定时间后，取出具塞量筒，轻轻拧开瓶塞，释放气体，再拧紧瓶塞。上下振荡试瓶后，继续放置于恒温水浴中，静置、观察试瓶溶液的变化现象。

（4）根据不同时间，分别记录下乳液脱水量以及实验现象，筛选高效破乳剂。

2　实验结果

2.1原油化学性质

以SZ36-1油田的高酸重质原油为例［4］，进行化学特性分析，如表1所示。

表1　高酸重质原油化学性质Table 1　Chemical properties of high acid heavy crude oil

从上表可看出，SZ36-1油田的原油为高酸、重质、大黏度原油。

2.2优选破乳剂

下面采用瓶试法，在 85 ℃环境下，分别加入不同破乳剂50 mg/L于原油中，进行原油破乳剂脱水实验，并选出脱水效果最佳的破乳剂，破乳剂筛选实验结果如表2所示。

表2　85 ℃环境下破乳剂筛选实验结果统计Table 2　Demulsifier screening experiment result in 85 ℃ environment

表2可知：在相同的时间内，GSX04型号的破乳剂脱水量最大，达到18.5 mL，实验现象为脱水浑浊发黑；GSX21型号的破乳剂脱水量次之，但是脱水水质清澈，且无附壁。基于此，优选GSX21为主剂，GSX04为副剂，复配破乳剂进行下面的实验研究。

2.3破乳剂复配

将确定的SX21与SX04两种破乳剂以5∶1的比例注入到20 mg/L的原油浓液中，实验观察原油小分子助剂对溶液的影响变化，并记录下实验现象以及实验效果。

2.3.1短支链醇试剂

短支链醇加入原油溶液中，可改变原油组分物质之间的化学平衡，短支链醇具有分散性与润湿性特性，可吸附原油溶液中的结晶体，导致原油组分物质界面膜强度降低，原油凝固点也会随之降低。下面观察并记录40 min内，醇A加入量与原油质量比的不同对脱水率的影响，如图1所示。

图1　醇A对脱水率的影响Fig.1 Influence of alcohol A on dehydration rate

从图1可知，当醇A量与原油质量比小于10 % 时，由于醇A的增溶作用，使得沥青质胶体溶于油相，乳液的脱水率逐渐变大。另一方面，由于短链醇具有改变界面极性特性，表面活性剂难以在油相界面侧形成胶团，导致乳液的稳定性降低；当醇A量与原油质量比大于10%时，随着醇A大量的加入，界面极性变强，脱水率加快降低，导致原油组分溶液更容易产生液晶，以凝聚体的形式析出，乳液的稳定性大大增强。

2.3.2醇醚溶剂

醇醚是一种很好的溶剂，可以改变沥青质、蜡晶和极性有机物极性环境。通过加入醇醚B到原油乳液中，可有效地改变乳液中有机物的极性环境，从而影响乳液稳定性。下面观察并记录40 min内，醇醚 B加入量与原油质量比的不同对脱水率的影响，如图2所示。

由图2可知，原油乳液脱水率随醇醚B溶剂量的增加而增加，其中当醇醚B加入量与原油质量比小于6%时，脱水率随醇醚B溶剂量增加而快速增加，原油乳液的稳定性降低；当醇醚B加入量与原油质量比大于10%时，脱水率高达99%以上，乳液的稳定性极差。这说明醇醚B溶剂的溶解性在溶液中得到充分的发挥，使得原油组分物质溶解，从而导致原油乳液稳定性降低［5，6］。

图2　醚类对脱水率的影响Fig.2 Influence of ethers on dehydration rate

2.3.3磺酸C与单剂复配实验

磺酸C可与碱性催化剂发生中和反应生成的磺酸盐，是一种表面活性物质，将其加入到原油乳液中，与破乳剂复配后，可以大大提高原油乳液的破乳能力。当加入量过大时，会导致乳液中的碱性官能团离子化，相反，乳液的稳定性会大大增强。下面观察并记录40 min内，磺酸C加入量与破乳干剂质量比的不同对脱水率的影响，如图3所示。

通过对上述短支链醇A、醇醚B与磺酸C单独加入原油乳液中，观察乳液中脱水率的变化，来考察乳液的稳定性，可知短支链醇A、醇醚B、磺酸C与破乳剂之间具有协同反应作用，因此，下面进行破乳剂与助剂最佳配方优选实验。

图3　磺酸C对脱水率的影响Fig.3 Effect of sulfonic acid C on dehydration rate

2.3.4破乳剂最佳配方优选

根据各破乳剂单独使用效果，结合单剂、复配剂和助剂之间协同作用脱水实验数据，确定如下复配比例和实验方案，不同复配比例试剂的脱水效果统计表如表3所示。

表3　复配试剂脱水效果Table 3　The mixed reagent dehydration effect

从表3可知，GSX21+GSX04+A+B+C复配比例为5∶1.5∶1∶1∶0.5的复合型破乳剂，破乳脱水效果最好，记为型号SXFP21。

2.4优化破乳剂与国外破乳剂比较

复合型破乳剂与国外破乳剂脱水实验对比分析，第1次、第2次混合沉降实验结果见表4、5。

表4　第一次混合沉降结果Table 4　Mixed settlement results for the first time

表5　第二次混合沉降结果Table 5　Mixed settlement results for the second time

由表5可知：复配破乳剂与国外破乳剂第一次混合沉降结果显示，在30 min内，型号SXFP21破乳剂可脱水19 mL，脱水速度较快，有清澈附壁现象发生，国外型号N193破乳剂脱水19 mL，脱水速度由慢变快，乳液清澈无附壁，总体上两种破乳剂脱水效果接近。第二次混合沉降实验结果显示，在30 min内，型号SXFP21破乳剂可脱水16 mL，脱水速度较快，有清澈附壁现象发生，国外型号N040破乳剂脱水16.5 mL，脱水速度由慢变快，乳液混浊，有轻微挂壁现象。从两次混合沉降实验可知，复配型号为SXFP21的破乳剂与国外破乳剂脱水效果均佳，从实验现象来看，相对使用国外破乳剂，国产复配破乳剂脱除水质效果更好。

3　结 论

（1）将GSX36 、GSX51、GSX04、GSX21、GSX40分别等量加入到原油乳液中，观察实验现象，并优选出GSX04和GSX21两种脱水效果最好的破乳剂，然后，根据两种破乳剂特点进行复配，充分发挥两种破乳剂之间的协同效应。

（2）在大量助剂实验数据中，选取短链醇、醇醚和磺酸三种助剂，利用助剂具有改变界面性质以及强溶解性能，研制出由GSX04+GSX21+助剂A、B、C组成的复合破乳剂SXFP21。

（3）根据复配型号为SXFP21破乳剂与国外破乳剂进行对比实验，与国外破乳剂使用效果对比，国产复配破乳剂脱除水质效果更好。

参考文献：

［1］余国贤，陈辉，陆善祥，等.原油复配破乳剂的配方设计［J］.精细石油化工，2003，5：1-3.

［2］陈峰，赵春辉，陈朝林.油田注水系统结垢机理研究［J］.油气田地面工程，2006，25（7）∶ 7-8.

［3］刘启瑞，张谋真，郭立民，等.原油破乳-剂破乳剂复配的筛［J］.化学研究与应用，2004，16（2）：270-272.

［4］贺丰果，马喜平，李涛.原油破乳剂现状及其选择评价方法［J］.上海化工，2006，31（1）：32-34.

［5］涂乙，吴萌，管丽，等.注水开发油田结垢影响因素的分析与研究［J］.油气储运，2010，29（2）：97-99.

［6］刘佐才，崔秀山，高照连，等.复配原油破乳剂研究［J］.油田化学，2001，18（2）：141-143.

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

中图分类号：TE 624

文献标识码：A

文章编号：1671-0460（2016）01-0010-03

基金项目：国家科技重大专项，项目号：2009ZX05038-002。

收稿日期：2015-10-13

作者简介：廖旋（1992-），男，湖北荆州人，2014年于长江大学石油工程研究生院，硕士在读，研究方向：石油与天然气工程研究。邮箱：478811803@qq.com。