聚醚低温破乳剂的合成及应用

聚醚低温破乳剂的合成及应用

0破乳剂的制备及破乳机理原油破乳剂是目前联合站和原油处理厂不可或缺的化学试剂。大量化学破乳剂合成研究表明，通过对传统破乳剂进行改性，可以获得针对原油乳状液破乳性能更好的低温破乳剂，常见的改性方法有改头、扩链、交联、接枝、加骨、换尾和复配2001年范振中等破乳过程的实质是在破乳剂的作用下使乳液中液滴相互聚并的过程。破乳阻力主要包括静电排斥力、破乳剂扩散阻力与界面膜强度。由于液滴表面带电荷量与温度相关性不大，而在低温时破乳剂扩散阻力增大、界面膜变强，加大了破乳难度，故低温破乳剂的研制应着重考虑在低温条件下减小破乳剂扩散阻力与界面膜强度两个方面。因此，低温破乳剂必须具有高极性，以保证其在乳液中具有高渗透力；同时应具备亲水亲油平衡性，使其能在油水界面处降低界面膜强度，以推进破乳聚并过程。基于此思路，本文针对孤岛稠油采出液特性，设计合成了构型规则且具有适当相对分子质量的破乳剂。对聚醚破乳剂进行改性，使聚醚主剂末端羟基氢进一步被氨基磺酸取代而生成硫酸酯，提高亲水性。破乳剂的渗透性增强，低温条件下就可迅速达到油水界面，更有效地发挥顶替作用，加快破乳速率。文中通过优化低温破乳剂制备条件合成了高效低温破乳剂，评价了该破乳剂的破乳效果，并在胜利油田孤五联合站开展了破乳脱水现场试验。1实验部分1.1密欧化学试剂苯酚、氢氧化钾，分析纯，无锡春百化工有限公司；环氧丙烷（PO）、环氧乙烷（EO）；甲醛、甲醇，分析纯，天津科密欧化学试剂厂；烷基苯磺酸单乙醇胺、辛基酚聚氧乙烯醚、油酰二乙醇胺磷酸酯，工业级，胜利化工有限公司；胜利油田孤五联合站原油乳状液，从孤五联采出液（聚合物浓度70mg/L，矿化度16350mg/L）分离得到的，密度958.6kg/mCJF-3L型高压反应釜，上海科升仪器有限公司。1.2实验方法1.2.1催化剂ph的控制在装有冷凝器、温度计、回流滴液漏斗和电动搅拌器的四口瓶中按比例加入苯酚和甲醛后搅拌均匀，加入催化剂盐酸，控制pH值为1.9数2.3。水浴加热，反应温度逐渐升至85℃，反应2h后除去回流装置，脱除未反应的苯酚，冷却出料，得到起始剂酚醛树脂。1.2.2控制颗粒中聚醚主剂的合成将一定量的酚醛树脂和催化剂氢氧化钾加入反应釜中，用氮气排空反应釜中空气，将反应釜抽成负压，打开搅拌，将釜温升至120℃再次抽成负压。控制釜中温度为120±5℃，按比例持续通入环氧丙烷，保温反应0.5h，再按比例持续通入环氧乙烷，保持反应釜中压力不超过0.3MPa，待物料添加完后继续反应0.5h，待反应釜中压力降至0MPa时冷却出料。产物即为聚醚主剂。聚醚主剂结构如图1所示。向聚醚主剂中按比例加入破乳剂辅剂，搅拌均匀，得到低温破乳剂P-51T。1.2.3破乳剂脱水量和原油含水量的测定脱水效果评价实验参照石油天然气行业标准SY/T5281—2000《原油破乳剂使用性能检测方法（瓶试法）》。准确量取100mL的原油乳状液于具塞刻度量筒内，放入比预定脱水温度低5数10℃的恒温水浴中，预热至水浴温度再恒温0.5h，加入150mg/L的破乳剂，人工振荡200次，松动瓶盖排气，再静置于设定为脱水温度的恒温水浴中，开始计时并记录不同时间的脱水量，并观察油水界面。原油含水量的测定参照国家标准GB/T8929—2006《原油水含量的测定（蒸馏法）》，由脱水量和原油含水量计算破乳剂的脱水率。式中：Ws—原油的脱水率；V2结果与讨论2.1合成聚醚主剂的破乳机理通过调节环氧乙烷和环氧丙烷的比例可以调控破乳剂的亲水亲油平衡值，最佳的亲水亲油平衡值可以增强破乳剂在油水界面的吸附，进而得到最好的破乳性能。固定起始剂与环氧乙烷的质量比为1∶19，不同环氧乙烷和环氧丙烷质量比下合成聚醚主剂的破乳脱水效果见表1。由表1可见，环氧乙烷和环氧丙烷的质量比由1∶2增至1∶3，合成聚醚主剂对原油乳状液的脱水率增加，净化油含水率明显降低；随环氧乙烷和环氧丙烷质量比继续增大，脱水率逐渐降低，净化油含水率逐渐增大，由此环氧乙烷和环氧丙烷质量比以1∶3为宜。2.2胺、辛基酚聚氧乙烯醚和油酰二乙醇胺磷酸酯辅剂对破乳剂破乳脱水效果的影响按起始剂与环氧乙烷质量比1∶19、环氧乙烷和环氧丙烷质量比1∶3合成聚醚主剂，分别考察烷基苯磺酸单乙醇胺、辛基酚聚氧乙烯醚和油酰二乙醇胺磷酸酯辅剂对破乳剂破乳脱水效果的影响，结果见表2。从表2可以看出，烷基苯磺酸单乙醇胺作为辅剂时，原油乳化液脱水速率较快，且脱水率较高，聚醚与烷基苯磺酸单乙醇胺为质量比5∶1的破乳剂P-51T对原油乳状液的破乳脱水效果最为理想，120min时脱水率达97.6%，且界面齐、水相清。2.3坚持对重质原油的脱水率破乳剂P-51T与油田常用破乳剂对胜利油田孤五联合站原油乳状液室内脱水实验结果对比见表3。按照标准Q/SH1020—2013的规定，破乳剂对重质原油的脱水率只有达到80%以上，才能满足合格要求，可以投入现场使用。由表3可知，油田常用的多胺类、醇类和树脂类聚醚破乳剂对重质原油的脱水率较低，已不能满足现阶段原油破乳需求。而破乳剂P-51T具有高极性、高渗透性的特点，能够迅速到达油水界面，更好地与原油乳状液液滴相接触，有效降低液滴表面张力，从而具备更强的破乳能力。在65℃低温条件下，破乳剂P-51T较其他破乳剂优势更为明显，脱水速率快，脱水率达到了86.3%。2.4破乳脱水现场试验为了研究低温破乳剂P-51T在现场动态过程中对稠油的适应性，在胜利油田孤五联合站开展了破乳脱水现场试验。孤五联合站稠油脱水温度为73数80℃，原油脱水能耗折合年耗天然气约360万Nm2.4.1破乳剂脱水温度的确定现场试验为孤五联合站脱水泵前4000m试验中将原油破乳脱水温度从原来的73数80℃降至65℃，以考查破乳剂P-51T在较低温度下的脱水效果。2.4.2投加破乳剂p-53t处理试验过程中原料油和外输油的含水变化如图3所示。现场试验期间，原料油含水在16%数23%之间波动，投加破乳剂P-51T处理后外输油含水低于0.8%，稳定达到指标要求（<2%）。3低温破乳剂对稠油破乳效果的影响在起始剂与环氧乙烷的质量比1∶19、环氧乙烷和环氧丙烷质量比1∶3、聚醚与烷基苯磺酸单乙醇胺质量比5∶1的条件下合成的低温破乳剂P-51T，与油田常用破乳剂相比较，P-51T对稠油乳状液的脱水速率快，破乳后的油水界