集输化学——乳化原油的破乳及起泡沫原油的消泡

乳化原油的破乳及起泡沫原油的消泡第三篇集输化学本章主要内容12-1乳化原油的破乳12-2起泡沫原油的消泡前言原油乳化及起泡的原因：（1）原油中含有各种表面活性物质如环烷酸、脂肪酸、胶质、沥青质等；（2）增产措施、提高原油采收率注入地层表面活性剂、聚合物等；（3）它们可吸附在油水界面或气液表面，对液珠和气泡有稳定作用，由此产生原油乳化和起泡沫问题。第一节乳化原油的破乳第12章乳化原油的破乳及起泡沫原油的消泡一、乳化原油的类型1、油包水乳化原油（W/O）2、水包油乳化原油（O/W）3、多重乳化原油（W/O/W、O/W/O）1、油包水乳化原油（W/O）油包水乳化原油是以原油作分散介质，以水作分散相的乳化原油。一次采油和二次采油采出的乳化原油多是油包水乳化原油。乳化剂：主要是原油中的活性石油酸（如环烷酸、沥青质酸等）和油湿性固体颗粒（如蜡颗粒、沥青质颗粒等）。2、水包油乳化原油（O/W）水包油乳化原油是以水作分散介质，以原油作分散相的乳化原油。三次采油（尤其是碱驱、表面活性剂驱）采出的乳化原油多是水包油乳化原油。乳化剂：活性石油酸的碱金属盐水溶性表面活性剂水湿性固体颗粒（如粘土颗粒等）3、多重乳化原油（W/O/W、O/W/O）多重乳化原油是分散介质的液滴中包含有连续相液体的液珠。乳化原油类型的复杂性可能是一些乳化原油难以彻底破乳的原因之一。二、油包水乳化原油的破乳1、油包水乳化原油的破乳方法（l）热法（2）电法（3）化学法（1）热法减少乳化剂的吸附量减小乳化剂的溶剂化程度降低分散介质的粘度（2）电法在电场作用下，水珠被极化变成纺锤形（2）电法表面活性剂取向并浓集在变形水珠的端部，使垂直电力线方向的界面保护作用削弱，导致水珠沿垂直电力线方向聚并，引起破乳。用破乳剂破坏油包水乳化原油的方法。低分子破乳剂效率低高分子破乳剂高效（3）化学法（1）低分子破乳剂脂肪酸盐烷基硫酸酯盐烷基磺酸盐烷基苯磺酸盐OP型表面活性剂平平加型表面活性剂吐温型表面活性剂2、油包水乳化原油的破乳剂由引发剂和环氧化合物反应生成。引发剂：丙二醇、丙三醇、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、酚醛树脂、酚胺树脂环氧化合物：环氧乙烷、环氧丙烷（2）高分子破乳剂扩链剂：提高相对分子质量，如二异氰酸酯、二元羧酸等。封尾剂：改变破乳剂的亲水亲油平衡值，如松香酸、羧酸等。（2）高分子破乳剂（2）高分子破乳剂高分子破乳剂分子结构总结：（1）SP169:以高碳醇为起始剂的三段共聚物；（2）BP169:以丙二醇为起始剂的三段共聚物；（3）GP:以丙三醇为起始剂的三段共聚物；（4）BE:以丙二醇为起始剂的二段共聚物；（5）AE:以多烯多胺为起始剂的二段共聚物；（6）AP:以多烯多胺为起始剂的三段共聚物；（7）AR:以烷基酚为起始剂的二段共聚物；（8）AF:以烷基酚为起始剂的三段共聚物；（9）酚胺树脂：TA1031,PFA1031；（10）POI:甲苯二异氰酸酯与聚醚反应。（2）高分子破乳剂BE:以丙二醇为起始剂的二段共聚物（2）高分子破乳剂（2）高分子破乳剂POI:甲苯二异氰酸酯与聚醚反应（2）高分子破乳剂GP:以丙三醇为起始剂的三段共聚物（2）高分子破乳剂（2）高分子破乳剂AR:以烷基酚为起始剂的二段共聚物AF:以烷基酚为起始剂的三段共聚物（2）高分子破乳剂AE:以多烯多胺为起始剂的二段共聚物（2）高分子破乳剂（2）高分子破乳剂（2）高分子破乳剂AP:以多烯多胺为起始剂的三段共聚物（2）高分子破乳剂酚胺树脂：PFA、TA系列3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理（1）低分子破乳剂的破乳机理:低分子破乳剂都是水溶性破乳剂（HLB值大于8）；对油包水乳化原油乳化剂（HLB值一般在3～6范围）是反型乳化剂；通过抵消作用使油包水乳化原油破乳。3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理（2）高分子破乳剂的破乳机理:高分子破乳剂中的水溶性破乳剂有抵消作用。高分子破乳剂主要通过下列机理破乳：不牢固吸附膜的形成(有分支结构)；对水珠的桥接（高分子）；对乳化剂的增溶（是高分子表面活性剂）。3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理不牢固吸附膜的形成：因高分子破乳剂在界面上取代原来的乳化剂后所形成的吸附层不紧密（特别是支链线型的高分子破乳剂），保护作用差。3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理对水珠的桥接：由高分子破乳剂可同时吸附在两个或两个以上水珠的界面上引起，这些为破乳剂分子连系起来的水珠有更多的机会碰撞、聚并。3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理对乳化剂的增溶：高分子破乳剂的一个分子或少数几个分子即可形成胶束，这种高分子胶束可增溶乳化剂分子，引起乳化原油的破乳。4、高分子破乳剂的发展趋势（1）相对分子质量继续升高使用扩链剂：醛、二元羧酸、多元羧酸、环氧衍生物、多异氰酸酯。（2）由水溶性转向油溶性油田产液中水含量越来越高；水溶性破乳剂主要分配在水中，因而破乳效果越来越差；而油溶性破乳剂主要分配在油中，因而能延长其起作用时间，提高破乳效果。4、高分子破乳剂的发展趋势（3）由直链线型转向支链线型引发剂：羟基系列→酚醛树脂氨基系列→多乙烯多胺（4）开发新型的破乳剂破乳剂具有专一性新型高分子破乳剂：含硅、含氮、含磷、含硼不含氧烷基的水溶性聚合物：碳酸亚乙酯代替氧烷基化合物合成高分子破乳剂（5）复配使用4、高分子破乳剂的发展趋势聚碳酸亚乙酯烷基苯酚甲醛树脂烷基苯酚甲醛树脂甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸与甲基丙烯酸甲酯共聚物5、破乳剂的复配规律1、含胶质、沥青质较少的石蜡基原油选用三嵌段，胶质、沥青质含量较高原油用二嵌段；2、脱出水混浊，宜选用亲油性强的破乳剂；3、油溶性破乳剂破乳速度快；4、低温破乳剂选用浊点较低的破乳剂；5、PFA1031脱水速度快，水浊；SP169脱水效果差，水清；6、含环烷酸原油选用AE加少量有机酸；7、支链与线性复配；8、POI适应于稠油。三、水包油乳化原油的破乳1、水包油乳化原油的破乳方法（1）热法（2）电法在中频（1×103～2×104Hz）或高频（大于2×104Hz）的高压交流电场下进行在通电的电极中必须有一个是绝缘的在电场的作用下，由于乳化剂吸附层的有序性受到干扰而使保护作用削弱，导致油珠聚并，引起破乳。（3）化学法使用破乳剂三、水包油乳化原油的破乳2、水包油乳化原油的破乳剂（1）电解质（2）低分子醇（3）表面活性剂（4）聚合物（5）复配2、水包油乳化原油的破乳剂（1）电解质盐酸、氯化钠、氯化镁、氯化镁、硝酸铝、氧氯化锆破乳机理：减小油珠表面的负电性；改变乳化剂的亲水亲油平衡。2、水包油乳化原油的破乳剂（2）低分子醇水溶性醇：甲醇、乙醇、丙醇油溶性醇：己醇、庚醇等破乳机理：改变油水相的极性（使油相极性增加，水相极性减小），使乳化剂移向油相或水相。2、水包油乳化原油的破乳剂（3）表面活性剂阳离子型表面活性剂阴离子型表面活性剂破乳机理：形成不牢固吸附膜（有分支结构的阴离子表面活性剂）；抵消作用（油溶性表面活性剂）；与乳化剂反应（阳离子型表面活性剂）。2、水包油乳化原油的破乳剂十四烷基三甲基氯化铵二（六亚甲基）胺二（氨基二硫代甲酸钠聚氧丙烯-2,2-二羟甲基正丁醇醚三（氨基二硫代甲酸钠）2、水包油乳化原油的破乳剂（4）聚合物非离子型聚合物破乳机理：通过桥接机理起破乳作用阳离子型聚合物非离子-阳离子型聚合物桥接机理、中和油珠表面的负电荷2、水包油乳化原油的破乳剂聚氧丙烯三甲基氯化铵聚甲基丙烯酰胺基-1,3-亚丙基-2’-羟基-1’,3’-亚丙基五甲基双氯化铵3、水包油乳化原油的破乳剂的发展趋势（1）4类破乳剂中，表面活性剂和聚合物的发展占主要地位。（2）表面活性剂和聚合物破乳剂中主要发展了季铵盐型表面活性剂和季铵盐型聚合物。（3）季铵盐型聚合物向高季铵度方向发展。（4）由于环境友好，季铵盐型天然高分子（如季铵盐型淀粉）的发展受到重视。（5）破乳剂趋向于复配使用低分子醇与盐复配使用石油磺酸盐与盐复配使用季铵盐型表面活性剂、醇、盐复配使用第二节起泡沫原油的消泡第12章乳化原油的破乳及起泡沫原油的消泡1、油气表面的产生原油在油气分离和原油稳定过程中压力降低和（或）温度升高，使天然气（包含C1～C7的烃，主要是烷烃）从原油释出，产生油气表面。一、原油泡沫的形成机理2、原油中含有的表面活性剂可作为起泡剂（1）低分子表面活性剂（如脂肪酸、环烷酸），降低油气表面张力，使泡沫易于生成。（2）高分子表面活性剂（如胶质、沥青质），吸附在油气表面，可在油气表面上形成高强度的表面膜，起稳定泡沫的作用。一、原油泡沫的形成机理二、起泡沫原油的消泡1、溶剂型原油消泡剂（1）低分子醇、醚、醇醚和酯；（2）消泡机理：与气的表面张力和与油的界面张力都低，迅速扩展，使液膜局部变薄而导致泡沫的破坏。二、起泡沫原油的消泡2、表面活性剂型原油消泡剂（1）有分支结构的表面活性剂（2）消泡机理：表面活性剂取代泡沫的表面活性物质后形成不稳定的保护膜，导致泡沫的破坏。二、起泡沫原油的消泡二、起泡沫原油的消泡二、起泡沫原油的消泡3、聚合物型原油消泡剂（1）与气的表面张力和与油的界面张力都低的聚合物。（2）与溶剂型原油消泡剂的消泡机理相同。二、起泡沫原油的消泡二、起泡沫原油的消泡聚甲基氟代癸氧基硅氧烷聚甲基氟代癸氧基硅氧烷的改性产物本章完