复合型原油破乳剂的发展现状与展望

高连真，刘月娥

(新疆大学化学化工学院煤炭清洁与化工过程自治区重点实验室，新疆　乌鲁木齐　830046)



复合型原油破乳剂的发展现状与展望

高连真，刘月娥

(新疆大学化学化工学院煤炭清洁与化工过程自治区重点实验室，新疆乌鲁木齐830046)

近年来，由于国内外原油呈现劣质化、重质化趋势，原油中含水率不断增长，为达到运输与加工和符合商品质量原油标准的要求，必须除去原油中含有的部分水分。目前，单一种类的破乳剂破乳脱水率很难有较好效果，将破乳剂之间进行复配是开发具有高效脱水率破乳剂的方法之一。基于此，本文综述了化学破乳法中原油破乳剂的发展过程、复合型原油破乳剂，并对克拉玛依某采油区稠油破乳脱水技术进行了展望。

原油破乳剂；复合型；脱水率

石油是一种非常重要的一次非再生能源，它是一个国家经济运行的命脉，对国民经济的稳定与发展有重要影响，同时也影响着国防建设。从一次采油、二次采油到三次采油，采出原油中的乳状液也从主要是油包水型乳化原油转变为存在大量水的水包油型乳化原油。含水的原油乳状液在运输过程中会造成腐蚀管路、储罐、泵等金属材质，而且原油乳化也会导致原油在输送过程中的粘度上升、摩擦阻力增大、能量耗散等影响[1]，因此要对采出油先进行破乳除水后再进行集输和精炼。我国规定，油田处理后进炼油厂的原油，其含水量需在0.5%以下[2]。然而市场上单一物质的常规破乳剂已不能够满足当前原油处理的需求，研发新型具有高效破乳性能的复合型破乳剂是当前原油处理急需解决的问题。

1　原油乳状液

石油是一种粘稠的、褐黄色至黑色的液体，有特殊气味，比水轻，不溶于水，也是一种重要的燃料。它的主要组成是烃类，有烷烃、芳香烃、环烷烃等，其次是胶质、沥青质、碳质等。

一种或几种液体分散于另一种不相混溶的液体中[3]，所形成的多相分散体系即为乳状液。一般来说，分散的液珠直径在0.1～100 μm之间[4]。水油两相形成乳状液需具备以下三个条件：①存在水和油这两种不相混溶的液体。②有乳化剂存在，形成稳定的乳化状态。原油本身含有的胶质、沥青质、粘土等是天然的乳化剂。③有使两相(油和水)混溶的混合能，如搅拌、震荡等。

在开采之前，地下的油水并不发生乳化，采油的过程中大多数都伴有生水，并伴有一定的搅动使得原油乳状液中的水被分割成微小液滴，形成不同稳定的原油乳状液。原油中含有的天然乳化剂如石蜡、粘土、沥青质等，它们在水油界面处形成保护膜以致原油乳状液有一定的稳定性。

2　原油破乳剂的发展

由于各国石油工业发展状况的差异，国内外原油破乳剂的研究进程也不尽相同。国外原油破乳剂的研究起步较早，技术成果也较为成熟。近年来，采油技术不断提高，采出液含水量也不断升高，采出液的组成与性质也在不断变化着，对新时期的破乳剂又有了新要求。

2.1国外原油破乳剂的类型

最早关于原油破乳剂的记录是在1914年化学文摘中的介绍，文摘中提到将0.1%的硫酸亚铁溶液加入原油乳状液中可使其破乳。在随后的20世纪20-60年代，国外破乳剂的研究经历了三代的更替。自20世纪80年代以来，破乳剂产品研究的主要类型如表1所示[5-6]。

表1　国外破乳剂产品的主要类型

2.2国内原油破乳剂的类型

我国研究破乳剂起步比较晚，在20世纪60年代以前油田上使用的破乳剂大多数来自国外，从20世纪60年代后逐渐开始破乳剂的研究，自20世纪70年代以后国内破乳剂步入缓慢发展阶段。至近年，我国研制的破乳剂基本能够满足国内石油工业的发展。

我国研制开发的破乳剂主要类型，可归纳为如表2所示[7]。

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表2　国内破乳剂产品的主要类型

续表2

复配破乳剂破乳剂之间进行复配RAK-5、DGF-03、ZPF-3等破乳剂破乳效果好、种类多样、用量小生物破乳剂在培养基中培养菌种,将表层菌株作为生物破乳剂HRB-4、XH-1、SW-903等破乳剂经济性、高效性、可生物降解[8-9],一般用于O/W型乳状液

2.3原油破乳剂的发展方向

近年来，随着采油技术的发展，原油的重质化、劣质化程度加深，现有破乳剂已不能满足当前商品油生产的经济性与产品标准。破乳剂的研制向着为获得一种界面活性良好、絮凝拒接能力强、润湿渗透性好[10]等优点的破乳剂方向发展。在现有破乳剂的基础上对其进行改性来提高其相对分子质量、聚合物结构、脱水率等，是达到原油破乳要求的有效方法之一。为了适应当前油田性质的不断变化，同时需要不断开发具有特殊功能、复合型、高相对分子量等特点的原油破乳剂。

在对破乳剂分子进行改性的过程中，破乳剂分子量不断增加，直链线型分子向支链线型转化。随着采油中含水率的升高，破乳剂也越来越多地需要水包油型乳化原油破乳剂以提高破乳剂的脱水效果。非聚醚型聚合物破乳剂适用于当前原油重质化的需要，且具有脱水速度快、界面清晰、用量少[11]等优点，也是一类很有研究前景的破乳剂。

复合破乳剂较单一破乳剂具有用量少、脱水率高、广谱性好[12-13]等优点，所以在破乳剂的研制方面受到越来越多的关注。化学破乳剂虽然具有破乳速度快、稳定的优点，但污染较严重；生物破乳利用微生物本身或通过代谢来降低原油乳状液的界面张力，破乳效果好，但效果不稳定。近年，张玉生[14]通过刻度试管法复配，表明PRJ-1与SP-169复合可达良好协同作用并能够满足油田破乳要求。

研制具有低温、快速破乳性能破乳剂，也是当前石油工业生产经济性的需要。非化学破乳的研究也在迅猛发展着，如：生物破乳剂、微波辐射破乳、超声波原油脱水等研究。

3　复合型原油破乳剂

原油破乳剂属于表面活性剂，充分发挥单剂破乳剂的各自脱水特点，对破乳剂进行复配以发挥其协同作用达到综合脱水效果的多功能性目标物质。复合型原油破乳剂也是提高破乳剂经济性、高效性、广谱性的有效途径。

3.1国内外常用复配方法

国内外关于表面活性剂复配的研究很多，破乳剂复配技术也发展较快，目前主要的复配方法[15-16]：

(1)将脱出水清和破乳能力强的破乳剂复配；

(2)非离子、阳离子、阴离子表面活性剂选择性复配；

(3)正交实验法，即数学模型复配；

(4)低、中、高分子量破乳剂与油中沥青质、胶质、蜡含量对应复配；

(5)破乳剂中主要烷烃的碳数与原油中相应烷烃的碳数及乳化液含盐量建立相应复配关系；

(6)不同结构的破乳剂选择性复配，充分利用各自优势。

3.2实验室研究

充分利用破乳剂的优点，合理复配，是研制优质高效复合型破乳剂的前提。王芳辉等[17]运用单剂筛选、双剂复配、正交试验进行一系列筛选方法，对12种破乳剂及其复配破乳剂进行室内评价，得到满足工业条件的最优破乳剂：温度为65 ℃，加入量为0.1 mg/L的复合型破乳剂。程蝉等[18]研究表明，将单剂与助剂混合复配，筛选复配方案可得对河庄坪原油脱水率达99.7%的复合型破乳剂。高庆庆等[19]研究表明，简单易得的胺型离子液体与聚醚NJ-20破乳剂复配对模拟的原油乳状液2 h脱水率达91%，并具有较强的低温破乳性能。

3.3工业应用

针对原油含盐量、粘度及凝点等不同的原油，破乳剂的破乳效果表现出一定的差异。石斌龙等[20]研究表明，AP44与TEAC复配效果最好，对子长原油的脱水率可达99.3%，河庄坪原油的脱水率最高为98.7%。郭宏伟等[21]研制的复合型破乳剂SD-10A成功应用于塔河一厂，试验表明每年可节省约200万元。高利民等[22]制得复合型破乳剂，用于三塘湖油田作业现场，在温度为50 ℃、加入量为150 mg/L时，输出原油含水平均为0.37%，较好地满足了三塘湖油田处理要求。

4　克拉玛依油区稠油破乳脱水技术展望

新疆原油资源丰富，克拉玛依油区每年能为国家奉献千万吨以上的原油，它是北疆稠油的主要聚集地，北疆稠油的基本性质：密度大、酸值高、粘度大、金属含量高、残炭高；凝点低、正庚烷沥青质低、硫含量低、轻质油收率低、蜡含量低[23]。当前开采石油采用的驱油技术主要是注水法，在油田开发中后期，大多数油田的平均含水量已超过60%。含水的乳化原油在输送输过程中会腐蚀管路、储罐和泵等金属设备或使金属设备的表面结垢，原油粘度升高，摩擦阻力增大。目前，市场上销售的破乳剂种类繁多，效果良好，但价格比较昂贵，为此，企业根据新疆克拉玛依某油田的实际情况拟开发出使用效果符合要求，价格低廉的自制复合型破乳剂。后续研究拟首先采用《SYT5281-2000原油破乳剂使用性能检测方法(瓶试法)》对原油破乳剂初步筛选；然后将优选的破乳剂用正交实验法复配，以成倍的增加破乳剂的种类，提供更多可供筛选的条件，考察复合型破乳剂在温度、加入量、破乳率等因素对破乳效果的影响；可借助化学破乳-超声波脱水技术，使稠油中胶质、沥青质、石蜡乳化分散，含水量达0.5%以下，确定出适合克拉玛依该油田典型稠油脱水的复合型破乳剂及脱水工艺。

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Development Status and Prospects of Compound Crude Oil Demulsifier

GAOLian-zhen，LIUYue-e

(Key Laboratory of Coal Clean Conversion & Chemical Engineering Process(Xinjiang Uyghur Autonomous Region),College of Chemistry and Chemical Engineering, Xinjiang University, Xinjiang Urumqi 830046, China)

In recent years, as domestic and foreign crude oil revealed a trend of inferior outcome, moisture content has seen a continuous increase in crude oil. In order to achieve the requirements of the transport and processing of crude oil and in accordance with product quality standards, some of the moisture contained in the crude oil must be removed. At present, the single type of demulsifier demulsification dehydration rate is difficult to have a good effect. The combination between multiple demulsifiers is one of the efficient methods to create the demulsifier with high dehydration rate. The development process of chemical demulsification of crude oil demulsifier was reviewed and crude oil demulsifier was compounded, while the future of demulsification of crude oil dehydration technology in Karamay Oilfield was prospected.

crude oil demulsifier; compound; dehydration rate

高连真(1993-)，女，化学工程与技术专业在读硕士研究生，主要从事油田助剂方向的研究。

刘月娥(1963-)，女，化学工程与技术专业硕士研究生导师，油田助剂开发与应用为主要研究方向之一。

TE65

A

1001-9677(2016)02-0025-03