油田破乳剂的开发及应用.ppt
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1、油田破乳剂的开发及应用,一、原油乳状液 二、破乳剂的种类及结构 三、化学破乳机理 四、破乳剂评价方法及优选规律 五、国内外发展概况及研究方向 六、几种典型破乳剂的制备方法 七、国内外产业状况,主 要 内 容,一、原油乳状液,存在着互不相溶的两相(水和油相) 存在至少一种乳化剂(表面活性剂) 具备强烈的搅拌条件(增加体系能量),一、原油乳状液,“相体积”理论,74.02%(均匀),(非球形),(不均匀),水相体积26%,W/O型,水相体积74%,O/W型,一、原油乳状液,“聚结速度”理论,1957年Davies,定量理论,油、水、乳化剂,水滴的聚结速度油滴的聚结速度,则形成O/W型乳状液,两相聚
2、结速度相近,则体积分数大的相将构成外相,一、原油乳状液,“定向锲”理论,1917年Harkins,乳化剂分子在油水界面处发生单分子层吸附时,极性端伸向水相,非极性端则伸入油相。,乳化剂比成两头大小不同的“楔子”截面小的一头总是指向分散相,截面大的一头总是伸向分散介质,一、原油乳状液,Bancroft规则,1917年Harkins,乳化剂在某相中的溶解度较大,则该相将易于成为外相,亲水性强的乳化剂(HLB=818),亲油性强的乳化剂(HLB=36),O/W型,W/O型,一、原油乳状液,原油乳状液的生成,水和油相 乳化剂(表面活性剂) 具备强烈的搅拌条件(增加体系能量),含水原油经过地层孔隙、管线
3、、泵、阀门时的搅拌以及突然脱气时造成的搅拌,一、原油乳状液,分散在油相中的固体,如高熔点微晶蜡、含钙质粘土等 解于原油中的环烷酸、脂肪酸的皂类 分散在原油中的胶质、沥青质 溶解在水中的盐类,原油中的天然乳化剂,一、原油乳状液,物理性质,含水量在10%左右时,颜色与纯原油接近,随含水量上升,呈现棕红色,当含水量达到30%50%时,呈深棕色,当含水率上升到50%70%时,粘度达到峰值,凝固点也随含水率的上升而有所提高,颜色,密度,粘度,凝固点,“老化”,电泳,一、原油乳状液,影响原油乳状液稳定的因素,界面张力,界面膜强度,扩散双电层,固体粉末,温度,无机盐,pH值,一、原油乳状液,原油乳状液的危害
4、,增大了液流的体积,降低了设备和管道的有效利用率; 增加了输送过程中的动力消耗; 增加了升温过程的燃料消耗; 引起金属管道、设备的结垢和腐蚀; 对炼油厂加工过程的影响,一、原油乳状液-脱水方法,(1)增大水珠粒径的方法 添加化学破乳剂,降低乳状液的稳定性; 采用高压电场处理W/O型乳状液; 利用亲水憎油固体材料使乳状液的水珠在其表面润湿聚结。 (2)增大水、油密度差的方法 向原油乳状液中掺入轻质油,降低原油的密度; 选择合适温度,使油水密度向着有利于增大密度差的方向变化; 在油气分离过程中降低压力,使原油中少量的气泡膨胀,密度降低; (3)降低原油粘度的方法 掺入低粘轻质油稀释原油; 加热以降
5、低原油乳状液的粘度。,沉降分离,一、原油乳状液-脱水方法,变形、聚结而形成大水滴,水是导体,油是绝缘体,电脱水法,一、原油乳状液-脱水方法,即在加热、投入破乳剂的同时,使乳状液从一种强亲水物质(如脱脂木材、陶瓷、特制金属环、玻璃球等)的缝隙间流过。 当乳状液(W/O)中的水滴与这种强亲水物质碰撞时,水滴极易将这些物质润湿,并吸附在其表面,水滴相互聚结,由小水滴聚结成大水滴(也叫粗粒化),最后沉降脱离出来。,润湿聚结脱水法,一、原油乳状液-脱水方法,二、破乳剂种类和结构,较强的表面活性; 良好的润湿性; 足够的絮凝能力; 优良的聚结能力,理想的破乳剂,二、破乳剂种类和结构,亲水基与亲油基必须平衡
6、; 最好有2个或2个以上的亲水基; 苯基上有烃基和亲水基,则它们最好处于邻位或间位,破乳剂的分子结构,二、破乳剂种类和结构,低分子破乳剂 (M1000),高分子破乳剂(M:100010000,非离子型聚氧乙烯聚氧丙烯醚),超高相对分子质量破乳剂 (5万500万),例: 30万250万的聚醚型破乳剂(UH系列) (三乙基铝-乙酰丙酮-水催化),相对分子质量,二、破乳剂种类和结构,二嵌段聚合物,油头(PO)m(EO)nH,AE8025,AE8051,AE8031,AEl910等,三嵌段聚合物,油头(PO)m(EO)n(PO)zH,SP169,AP221,AP134,AP3111等,聚合段数,二、破
7、乳剂种类和结构,配制成任意浓度的水溶液,便于同含水原油混合,不需要甲苯,二甲苯等,不会被脱出水带走,且随着原油中水的不断脱出,原油中破乳剂相对浓度逐渐提高,溶解性,水溶性,油溶性,二、破乳剂种类和结构,以醇类为起始剂的嵌段聚醚(SP,BP等) 所用的醇有十八碳醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇等,例:SP169,C18H37OH起始剂,1:6:9(wt)PO-EO-PO聚醚 适应于石蜡基原油 不适用于胶质、沥青质高稠油,高含水原油,W/O型原油乳液破乳剂,二、破乳剂种类和结构,AE型(二嵌段),AP型(三嵌段),多支链,较高的润湿性和渗透能力,用量少,低温破乳效果好。,以多乙烯多胺为起始剂,二、破乳
8、剂种类和结构,异丁基苯酚,异辛基苯酚,壬基酚或以C9为主的混合烷基酚,具有与原油天然乳化剂相近的分子结构,良好的渗透扩散效应等,以烷基酚醛树脂为起始剂(AF、AR型),二、破乳剂种类和结构,起始剂为烷基酚、乙烯胺类化合物和甲醛的缩合产物,M= (PO)x(EO)yH,以酚胺醛树脂为起始剂,二、破乳剂种类和结构,以多乙烯多胺为起始剂的嵌段聚醚与聚烷基硅氧烷反应,对原油乳状液类型不太敏感。SAE,SAP系列,聚甲基苯基硅油-聚氧丙烯聚氧乙烯醚,二、破乳剂种类和结构,FE蒙格认为,超高分子聚合物要具有惊人的破乳效果,必须在聚合物分子中不含较多的OH或NH2基,每一个聚合物分子中最好只有两个或三个这样
9、的基团,最多不要超过1/10000。,超高分子量破乳剂,二、破乳剂种类和结构,在分子量较大的高聚物中引入适当的亲或亲油水基团; 聚烷氧烯自聚体:包括单环氧烷的自聚体和不同环氧烷的嵌段共聚物,环氧丙烷,环氧丁烷和四氢呋喃等。 用二元活泼基团化合物交联而制备超高分子聚合物。如聚磷酯聚酯、聚酰胺都属于此类。,制备方法,二、破乳剂种类和结构,双电层稳定 构成乳状液界面膜的活性物质及固体颗粒大多带有负电荷,有很强的正电性,足以中和乳化剂形成的负电荷; 有很强的絮凝能力,能够把乳状液微粒絮凝起来; 有很强的表面活性,可以降低乳状液的界面能,O/W型破乳剂(反向破乳剂),二、破乳剂种类和结构,季铵盐类(中和
10、负电荷) 二硫代氨基甲酸盐(与其中的Fe2+生产絮体) 聚胺类(吸附到负电界面,顶替),二烯丙基二甲基氯化铵均聚物、单烯丙基胺聚合物等阳离子聚合物,低分子电解质、醇类(已淘汰),表面活性剂类,聚合物类,二、破乳剂种类和结构,CW-01(胜利油田),环氧氯丙烷在催化剂作用下,于5090下开环聚合成氯代聚醚; 氯代聚醚和胺在50130下进行离子化反应,生成阳离子聚醚。,三、化学破乳机理,(a)W/O型放大照片(放大200倍),(b)局部放大(放大400倍),水滴聚沉,加入破乳剂,保护层破坏后,被乳化的水滴相互接近和接触,液滴聚结,被乳化的水滴从连续相分离出来,三、化学破乳机理,破乳剂在热能和机械能
11、作用下与油水界面膜相接触,排替原油界面膜内的天然活性物质,形成新的油水界面膜; 油包水型乳状液便能反相变型成为水包油型乳状液。外相的水相互聚结,当达到一定体积后,因油水密度差异,从油相中沉降出来.,相转移反相变形机理,三、化学破乳机理,在加热和搅拌下相对分子质量较大的破乳剂分散在原油乳状液中,引起细小的液珠絮凝,使分散相中的液珠集合成松散的团粒。随后将这些松散的团粒不可逆地聚结成一个大液滴,导致乳状液珠数目减少。当液滴长大到一定直径后,因油水密度差异,沉降分离。,絮凝聚结破乳机理,三、化学破乳机理,在加热和搅拌条件下,破乳剂有较多机会碰撞液珠界面膜或排替很少一部分活性物质,击破界面膜,或使界面
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- 油田 乳剂 开发 应用
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