油田化学课件：第十二章 乳化原油的破乳及起泡沫原油的消泡

1、第十二章第十二章 乳化原油的破乳乳化原油的破乳 及起泡沫原油的消泡及起泡沫原油的消泡 第三篇第三篇 集输化学集输化学 本章主要内容本章主要内容 12-1 12-1 乳化原油的破乳乳化原油的破乳 12-2 12-2 起泡沫原油的消泡起泡沫原油的消泡 前前 言言 原油乳化及起泡的原因：原油乳化及起泡的原因： （1 1）原油中含有各种表面活性物质如环烷酸、）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；脂肪酸、胶质、沥青质等； （2 2）增产措施、提高原油采收率注入地层表面）增产措施、提高原油采收率注入地层表面 活性剂、聚合物等；活性剂、聚合物等； （3 3）它们可吸附在油水界面或气

2、液表面，对液）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，由此产生原油乳化珠和气泡有稳定作用，由此产生原油乳化 和起泡沫问题。和起泡沫问题。 第一节第一节 乳化原油的破乳乳化原油的破乳 第第1212章章 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 一、乳化原油的类型一、乳化原油的类型 1 1、油包水乳化原油（、油包水乳化原油（W/OW/O） 2 2、水包油乳化原油（、水包油乳化原油（O/WO/W） 3 3、多重乳化原油（、多重乳化原油（W/O/WW/O/W、O/W/OO/W/O） 1 1、油包水乳化原油（、油包水乳化原油（W/OW/O） u油包水乳化原油油包

3、水乳化原油是以原油作分散介质，以水作分是以原油作分散介质，以水作分 散相的乳化原油。散相的乳化原油。 u一次采油和二次采油采出的乳化原油多是油包水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。乳化原油。 u乳化剂乳化剂：主要是原油中的：主要是原油中的活性石油酸活性石油酸（如环烷酸、（如环烷酸、 沥青质酸等）和沥青质酸等）和油湿性固体颗粒油湿性固体颗粒（如蜡颗粒、沥（如蜡颗粒、沥 青质颗粒等）。青质颗粒等）。 2 2、水包油乳化原油（、水包油乳化原油（O/WO/W） u水包油乳化原油水包油乳化原油是以水作分散介质，以原油作是以水作分散介质，以原油作 分散相的乳化原油。分散相的乳化原油。

4、u三次采油（尤其是碱驱、表面活性剂驱）采出三次采油（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。的乳化原油多是水包油乳化原油。 u乳化剂：乳化剂： 活性石油酸的碱金属盐活性石油酸的碱金属盐 水溶性表面活性剂水溶性表面活性剂 水湿性固体颗粒（如粘土颗粒等）水湿性固体颗粒（如粘土颗粒等） 3 3、多重乳化原油（、多重乳化原油（W/O/WW/O/W、O/W/OO/W/O） u多重乳化原油多重乳化原油是分散介质的液滴中包含有是分散介质的液滴中包含有 连续相液体的液珠。连续相液体的液珠。 u乳化原油类型的复杂性可能是一些乳化原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

5、一。油难以彻底破乳的原因之一。 二、油包水乳化原油的破乳二、油包水乳化原油的破乳 1 1、油包水乳化原油的破乳方法、油包水乳化原油的破乳方法 （l l）热法热法 （2 2）电法）电法 （3 3）化学法）化学法 （1 1）热法）热法 减少乳化剂的吸附量减少乳化剂的吸附量 减小乳化剂的溶剂化程度减小乳化剂的溶剂化程度 降低分散介质的粘度降低分散介质的粘度 （2 2）电法）电法 在电场作用下，水珠被极化变成在电场作用下，水珠被极化变成纺锤形纺锤形 （2 2）电法）电法 表面活性剂取向并浓集在变形水珠的端部，使垂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，导致水珠沿直电

6、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，引起垂直电力线方向聚并，引起破乳破乳。 用用破乳剂破乳剂破坏油包水乳化原油的方法。破坏油包水乳化原油的方法。 低分子破乳剂低分子破乳剂 效率低效率低 高分子破乳剂高分子破乳剂 高效高效 （3 3）化学法化学法 （1 1）低分子破乳剂）低分子破乳剂 脂肪酸盐脂肪酸盐 烷基硫酸酯盐烷基硫酸酯盐 烷基磺酸盐烷基磺酸盐 烷基苯磺酸盐烷基苯磺酸盐 OPOP型表面活性剂型表面活性剂 平平加型表面活性剂平平加型表面活性剂 吐温型表面活性剂吐温型表面活性剂 2 2、油包水乳化原油的破乳剂油包水乳化原油的破乳剂 由由引发剂引发剂和和环氧化合物环氧化合物

7、反应生成。反应生成。 引发剂引发剂：丙二醇、丙三醇、二乙烯三胺、三乙烯：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、酚胺树脂四胺、四乙烯五胺、酚醛树脂、酚胺树脂 环氧化合物：环氧化合物：环氧乙烷、环氧丙烷环氧乙烷、环氧丙烷 （2 2）高分子破乳剂高分子破乳剂 扩链剂：扩链剂：提高相对分子质量，如二异氰酸酯、提高相对分子质量，如二异氰酸酯、 二元羧酸等。二元羧酸等。 封尾剂封尾剂：改变破乳剂的亲水亲油平衡值，如松：改变破乳剂的亲水亲油平衡值，如松 香酸、羧酸等。香酸、羧酸等。 （2 2）高分子破乳剂高分子破乳剂 （2 2）高分子破乳剂）高分子破乳剂 高分子破乳剂分子结构总结：

8、高分子破乳剂分子结构总结： （1 1）SP169SP169: :以高碳醇为起始剂的三段共聚物；以高碳醇为起始剂的三段共聚物； （2 2）BP169BP169: :以丙二醇为起始剂的三段共聚物；以丙二醇为起始剂的三段共聚物； （3 3）GPGP: :以丙三醇为起始剂的三段共聚物；以丙三醇为起始剂的三段共聚物； （4 4）BEBE: :以丙二醇为起始剂的二段共聚物；以丙二醇为起始剂的二段共聚物； （5 5）AEAE: :以多烯多胺为起始剂的二段共聚物；以多烯多胺为起始剂的二段共聚物； （6 6）APAP: :以多烯多胺为起始剂的三段共聚物；以多烯多胺为起始剂的三段共聚物； （7 7）ARAR: :

9、以烷基酚为起始剂的二段共聚物；以烷基酚为起始剂的二段共聚物； （8 8）AFAF: :以烷基酚为起始剂的三段共聚物；以烷基酚为起始剂的三段共聚物； （9 9）酚胺树脂酚胺树脂：TA1031,PFA1031TA1031,PFA1031； （1010）POIPOI: :甲苯二异氰酸酯与聚醚反应。甲苯二异氰酸酯与聚醚反应。 （2 2）高分子破乳剂）高分子破乳剂 BE:BE:以丙二醇为起始剂的二段共聚物以丙二醇为起始剂的二段共聚物 （2 2）高分子破乳剂）高分子破乳剂 （2 2）高分子破乳剂）高分子破乳剂 POIPOI: :甲苯二异氰酸酯与聚醚反应甲苯二异氰酸酯与聚醚反应 （2 2）高分子破乳剂）高分

10、子破乳剂 GPGP: :以丙三醇为起始剂的三段共聚物以丙三醇为起始剂的三段共聚物 （2 2）高分子破乳剂）高分子破乳剂 （2 2）高分子破乳剂）高分子破乳剂 ARAR: :以烷基酚为起始剂的二段共聚物以烷基酚为起始剂的二段共聚物 AFAF: :以烷基酚为起始剂的三段共聚物以烷基酚为起始剂的三段共聚物 （2 2）高分子破乳剂）高分子破乳剂 AEAE: :以多烯多胺为起始剂的二段共聚物以多烯多胺为起始剂的二段共聚物 （2 2）高分子破乳剂）高分子破乳剂 （2 2）高分子破乳剂）高分子破乳剂 （2 2）高分子破乳剂）高分子破乳剂 APAP: :以多烯多胺为起始剂的三段共聚物以多烯多胺为起始剂的三段共

11、聚物 （2 2）高分子破乳剂）高分子破乳剂 酚胺树脂酚胺树脂：PFAPFA、TATA系列系列 3 3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理油包水乳化原油破乳剂的破乳机理 （1 1）低分子破乳剂的破乳机理）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（低分子破乳剂都是水溶性破乳剂（HLBHLB值大于值大于 8 8）；）； 对油包水乳化原油乳化剂（对油包水乳化原油乳化剂（HLBHLB值一般在值一般在3 36 6 范围）是反型乳化剂；范围）是反型乳化剂； 通过通过抵消作用抵消作用使油包水乳化原油破乳。使油包水乳化原油破乳。 3 3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理油包水乳化原油破乳剂的破乳机理

12、 （2 2）高分子破乳剂的破乳机理）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高分子破乳剂中的水溶性破乳剂有抵消作用抵消作用。 高分子破乳剂主要通过下列机理破乳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不牢固吸附膜的形成( (有分支结构有分支结构) )； 对水珠的桥接（高分子）；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对乳化剂的增溶（是高分子表面活性剂）。）。 3 3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理油包水乳化原油破乳剂的破乳机理 不牢固吸附膜的形成：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因高分子破乳剂在界面上取代原来的乳化

13、剂 后所形成的吸附层不紧密（特别是后所形成的吸附层不紧密（特别是支链线型支链线型的高的高 分子破乳剂），保护作用差。分子破乳剂），保护作用差。 3 3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理油包水乳化原油破乳剂的破乳机理 对水珠的桥接：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。来的水珠有更多的机会碰撞、聚并。 3 3、油包水乳化原油破乳剂的破乳机理油包水乳化原油破乳剂的破乳机理 对乳化剂的增溶：对乳化剂的增溶： 高分子破乳剂的一个分子

14、或少数几个分子即高分子破乳剂的一个分子或少数几个分子即 可形成可形成胶束胶束，这种高分子胶束可增溶乳化剂分子，这种高分子胶束可增溶乳化剂分子， 引起乳化原油的破乳。引起乳化原油的破乳。 4 4、高分子破乳剂的发展趋势高分子破乳剂的发展趋势 （1 1）相对分子质量继续升高相对分子质量继续升高 使用使用扩链剂扩链剂：醛、二元羧酸、多元羧酸、环：醛、二元羧酸、多元羧酸、环 氧衍生物、多异氰酸酯。氧衍生物、多异氰酸酯。 （2 2）由水溶性转向油溶性）由水溶性转向油溶性 油田产液中水含量越来越高；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，因而破乳效水溶性破乳剂主要分配在水中，因而破乳效 果

15、越来越差；果越来越差； 而油溶性破乳剂主要分配在油中，因而能延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，提高破乳效果长其起作用时间，提高破乳效果。 4 4、高分子破乳剂的发展趋势高分子破乳剂的发展趋势 （3 3）由直链线型转向支链线型）由直链线型转向支链线型 引发剂：引发剂： 羟基系列羟基系列酚醛树脂酚醛树脂 氨基系列氨基系列多乙烯多胺多乙烯多胺 （4 4）开发新型的破乳剂）开发新型的破乳剂 破乳剂具有专一性破乳剂具有专一性 新型高分子破乳剂：新型高分子破乳剂：含硅、含氮、含磷、含硼含硅、含氮、含磷、含硼 不含氧烷基的水溶性聚合物：不含氧烷基的水溶性聚合物：碳酸亚乙酯碳酸亚乙酯代

16、替氧代替氧 烷基化合物合成高分子破乳剂烷基化合物合成高分子破乳剂 （5 5）复配使用）复配使用 4 4、高分子破乳剂的发展趋势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聚碳酸亚乙酯烷基苯酚甲醛树脂 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 5、破乳剂的复配规律破乳剂的复配规律 1 1、含胶质、沥青质较少的石蜡基原油选用三嵌段，胶、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；质、沥青质含量较高原油用二嵌段； 2 2、脱出水混浊，宜选用亲油性强的

17、破乳剂；、脱出水混浊，宜选用亲油性强的破乳剂； 3 3、油溶性破乳剂破乳速度快；、油溶性破乳剂破乳速度快； 4 4、低温破乳剂选用浊点较低的破乳剂；、低温破乳剂选用浊点较低的破乳剂； 5 5、PFA1031PFA1031脱水速度快，水浊；脱水速度快，水浊；SP169SP169脱水效果差，水脱水效果差，水 清；清； 6 6、含环烷酸原油选用、含环烷酸原油选用AEAE加少量有机酸；加少量有机酸； 7 7、支链与线性复配；、支链与线性复配； 8 8、POIPOI适应于稠油。适应于稠油。 三、水包油乳化原油的破乳三、水包油乳化原油的破乳 1 1、水包油乳化原油的破乳方法、水包油乳化原油的破乳方法 （1

18、 1）热法热法 （2 2）电法）电法 在中频（在中频（1 110103 32 210104 4HzHz）或高频（大于或高频（大于2 210104 4HzHz） 的的高压交流电场高压交流电场下进行下进行 在通电的电极中必须有一个是在通电的电极中必须有一个是绝缘绝缘的的 在电场的作用下，由于在电场的作用下，由于乳化剂吸附层的有序性受到干乳化剂吸附层的有序性受到干 扰扰而使保护作用削弱，导致油珠聚并，引起破乳。而使保护作用削弱，导致油珠聚并，引起破乳。 （3 3）化学法）化学法 使用破乳剂使用破乳剂 三、水包油乳化原油的破乳三、水包油乳化原油的破乳 2、水包油乳化原油的破乳剂、水包油乳化原油的破乳剂

19、 （1）电解质）电解质 （2）低分子醇）低分子醇 （3）表面活性剂）表面活性剂 （4）聚合物）聚合物 （5）复配）复配 2 2、水包油乳化原油的破乳剂、水包油乳化原油的破乳剂 （1）电解质）电解质 盐酸、氯化钠、氯化镁、氯化镁、硝酸铝、氧盐酸、氯化钠、氯化镁、氯化镁、硝酸铝、氧 氯化锆氯化锆 破乳机理：破乳机理：减小油珠表面的负电性；减小油珠表面的负电性； 改变乳化剂的亲水亲油平衡。改变乳化剂的亲水亲油平衡。 2 2、水包油乳化原油的破乳剂、水包油乳化原油的破乳剂 （2）低分子醇）低分子醇 水溶性醇：甲醇、乙醇、丙醇水溶性醇：甲醇、乙醇、丙醇 油溶性醇：己醇、庚醇等油溶性醇：己醇、庚醇等 破乳

20、机理：破乳机理： 改变油水相的极性（使油相极性增加，水相改变油水相的极性（使油相极性增加，水相 极性减小），使乳化剂移向油相或水相。极性减小），使乳化剂移向油相或水相。 2 2、水包油乳化原油的破乳剂、水包油乳化原油的破乳剂 （3）表面活性剂）表面活性剂 阳离子型表面活性剂阳离子型表面活性剂 阴离子型表面活性剂阴离子型表面活性剂 破乳机理：破乳机理： 形成不牢固吸附膜（有形成不牢固吸附膜（有分支结构分支结构的阴离子表的阴离子表 面活性剂）；面活性剂）； 抵消作用（抵消作用（油溶性油溶性表面活性剂）；表面活性剂）； 与乳化剂反应（与乳化剂反应（阳离子型阳离子型表面活性剂）。表面活性剂）。 2 2

21、、水包油乳化原油的破乳剂、水包油乳化原油的破乳剂 十四烷基三甲基氯化铵十四烷基三甲基氯化铵 二（六亚甲基）胺二（氨基二硫代甲酸钠二（六亚甲基）胺二（氨基二硫代甲酸钠 聚氧丙烯聚氧丙烯-2,2-2,2-二羟甲基正丁醇醚三（氨基二硫代甲酸钠）二羟甲基正丁醇醚三（氨基二硫代甲酸钠） 2 2、水包油乳化原油的破乳剂、水包油乳化原油的破乳剂 （4）聚合物）聚合物 非离子型聚合物破乳机理：通过桥接机理非离子型聚合物破乳机理：通过桥接机理 起破乳作用起破乳作用 阳离子型聚合物阳离子型聚合物 非离子非离子- -阳离子型聚合物阳离子型聚合物 桥接机理、桥接机理、 中和油珠表面中和油珠表面 的负电荷的负电荷 2

22、2、水包油乳化原油的破乳剂、水包油乳化原油的破乳剂 聚氧丙烯三甲基氯化铵聚氧丙烯三甲基氯化铵 聚甲基丙烯酰胺基聚甲基丙烯酰胺基-1,3-1,3-亚丙基亚丙基-2-2-羟基羟基-1,3-1,3-亚丙基五甲基双氯化铵亚丙基五甲基双氯化铵 3 3、水包油乳化原油的破乳剂的发展趋势、水包油乳化原油的破乳剂的发展趋势 （1 1）4 4类破乳剂中，表面活性剂和聚合物的发展占主类破乳剂中，表面活性剂和聚合物的发展占主 要地位。要地位。 （2 2）表面活性剂和聚合物破乳剂中主要发展了季铵盐）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。型表面活性剂和季铵盐型聚合物。 （3 3）季铵

23、盐型聚合物向高季铵度方向发展。）季铵盐型聚合物向高季铵度方向发展。 （4 4）由于环境友好，季铵盐型天然高分子（如季铵盐）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。型淀粉）的发展受到重视。 （5）破乳剂趋向于复配使用）破乳剂趋向于复配使用 低分子醇与盐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、盐复配使用季铵盐型表面活性剂、醇、盐复配使用 第二节第二节 起泡沫原油的消泡起泡沫原油的消泡 第第1212章章 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 1 1、油气表面的产生、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（或）温度升高，使天然气（包含C C1 1C C7 7的烃，主的烃，主 要是烷烃）从原油释出，产生油气表面。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一、原油泡沫的形成机理 2 2、原油中含有的表面活性剂可作为起泡剂、原油中含有的表面活性剂可作为起泡剂 （1 1）低分子表面活性剂）低分子表面活性剂（如脂肪酸、环烷酸），（如脂肪酸、环烷酸），