复杂油田原油破乳方法的研究进展
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摘 要：随着原油开采进入了中后期，相应的采油技术也得到了不断地发展和应用，采用大量的表面活性剂进行驱油导致原油组成复杂程度增加，鉴于此，有必要对原油乳状液的破乳机理还有相应的破乳方法进行深入研究，这对油田的持续开发意义重大。本文将针对各学者目前对于油田原油破乳方法的研究情况进行分析。
关键词：关键词：复杂油田;原油;破乳方法;进展
由于采油进入中后期，采油工艺主要包括注水驱油和聚合物驱油，使得原油成分越来越复杂，原油乳状液更加稳定。原油通过喷嘴和集输管道，在剪切力和水挤压作用下与油、水混合形成稳定的乳状液。
乳化液是一种非均匀体系，其中液体均匀地分散在另一种与之不相混溶的液体（分散介质）中的珠子（分散相）中。原油中的天然乳化剂（包括胶体、沥青质、环烷酸、脂肪酸、粘土等）可以防止油水界面膜上的液珠堆积，使原油形成稳定的W/O和O/W乳剂或多个W/O和O/W乳剂。
经过多年的发展，破乳方法在原油破乳研究中的应用取得了非常重要的进展，而且备受关注。本文对近几年原油破乳的研究进展进行了归纳和阐述。
1 物理破乳法
1.1微波破乳法
微波具有波动性、高频性、穿透性等特性。微波可对乳状液快速均匀加热，使油水界面粘度降低，加速凝聚和聚结作用。微波破乳法有着破乳快、效率高的特点。
Binner等人从机理层面研究了微波加热对油水分离的促进作用。使用阿塞拜疆原油通过自然沉降和微波加热分离油和水。和未处理原油相比，微波加热处理的原油油水分离时间短，其中脱水的时间和微波强度关系密切。当含盐量增加的时候，没有经过处理的原油其脱水时间将减少15%，经过微波处理原油其脱水时间则减少了90%。与传统加热相比，微波加热的优点是水相选择性加热，而不是非热效应。
Evdokimov等对在微波破乳过程中影响乳状液的含水量进行了研究。采用纯水、纯油、油水比为0.04～0.77进行了微波加热实验。观察到初始加热速率的变化与结构在分散相中的变形有关。当油水比小于0.4的时候，出现典型的连续吸热以及放热过程，自由水被放热法分离。在破乳过程中，微波辐射的最佳量取决于相分离所需的微波能量。当油水比分别为0.18和0.56时，乳液的微波能量最小。
热化学脱水以其成本低、工艺简单等优点在世界范围内得到了广泛的应用。但是，纯热化学脱水不能使原油脱水达到要求。在对影响原油脱水的主要因素进行综合分析的基础上，建立了将加热破乳和微波振荡相结合的原油脱水研究方案。采用微波破乳和震荡强化聚类过程，加快了聚类速度，提高了油和水分的积累效果，并将成熟的热化学脱水方法与之相结合。采用热脱水、化学脱水、微波冲击聚类等方法，可以缩短脱水过程，节约能耗和运输成本，提高脱水效率。
1.2超声破乳法
国内外研究表明，超声波破乳是一种很有发展前景的破乳方法。超声波作用于性质不同的流体介质，会产生位移效应，从而实现油水分离，快速实现污油的破乳，并大幅度提高脱水效率。
Less S 等人用理论分析以及实验方法对在电场作用下乳液的加速凝聚现象进行了研究。这些短程力能有效地提高油水分离过程中液滴碰撞的频率，通过调节乳状液流过冷凝装置的流动特性，可以得到最佳的短程力，雷诺数通常在2000到5000之间。对于含水量较高的乳化液，电凝聚法能够有效地降低原油的生产成本，突破生产瓶颈。但是，当液滴尺寸很小或流体粘度很大的时候，相应的液滴碰撞频率就会降低。所以在此情况下，破乳可以与其他辅助破乳方法相结合。
蔡小华等人以中国石化镇海炼油分公司提供的含水量高达54%的污染油为研究对象。在实验室条件下，通过超声破乳技术对重污染油的脱水性能进行了研究。研究结果显示，辐照后的声强、辐照时间、沉降时间、温度、破乳剂用量均有最佳值。实验样品用150mg·L-1破乳剂XDH处理，用413.5W·m-2超声波照射5min后，在70℃水浴中沉降1小时后，污水含油量降至0.2%。
孙宝江等人从理论上分析了超声波辐射下油中水滴的位移效应，为油水的超声分离提供了理论依据。对其它物理、化学方法不能有效破乳的污水回收油的实验结果表明，超声波分离乳化原油和水是可行的，并获得了超声破乳脱水的声学参数。
2 化学破乳法
化学破乳是一种广泛应用的破乳方法。随着破乳剂的加入，原油乳化液中的界面张力降低，表面活性较高的破乳剂取代界面乳化剂形成易破碎的界面膜，达到破乳的目的。
2.1聚丙烯酸型破乳剂
聚丙烯酸破乳剂是以丙烯酸为单体合成的另一种非聚醚原油破乳剂。根据大港原油的特点和破乳机理，张付生等设计并合成了一种高芳香度、适宜极性的聚合物破乳剂，并对破乳剂的机理进行了详细阐述。研究结果显示，该聚合物破乳剂具有较强的表面活性、较强的增溶、絮凝能力以及突破界面膜的能力，因此对大港三元复合驱模拟采出液具有较好的破乳脱水效果，相比TA 1031和F3111，该破乳剂效果更好。
2.2复配型破乳剂
近年来，大多数油田开发已进入高含水期。将两种或两种以上的破乳剂与破乳剂之间的协同作用结合起来，是开发高效破乳剂的方法之一。复合效果不仅可以增加原油破乳剂的用量，节省合成新产品所需的大量工作，而且能有效地提高破乳剂的破乳效果。研究了破乳剂的筛选及其破乳性能。
针对大庆黑帝庙稠油不稳定的化学脱水过程，孙吉佑等人筛选出江苏油田新鲜原油单剂和复合剂的化学破乳脱水率。结果表明，复合破乳剂在药物含量、纯油水含量、纯水油含量、脱水速度等方面均优于单一破乳剂。指出复合破乳剂是高效原油破乳剂的一个重要的研究方向。
余国贤等研究了水相pH值、非离子破乳剂和助劑对沙轻原油、阿曼原油、杰诺原油、胜利原油乳液稳定性的影响，考察了破乳剂与助剂的协同效应。结果表明，沙轻原油在水相pH=6～7时乳液的稳定性最差;破乳剂通过降低界面张力和使沥青质胶团向油相解缔而破坏乳液的稳定性;有机小分子助剂改变界面极性环境或增加芳香度，使沥青质增溶而破坏乳液的稳定性，它们与破乳剂有很好的协同效应。 2.3聚醚型破乳剂
徐家业等在分析了聚醚型破乳剂的结构特点与破乳性能之间的构效关系的基础上，结合油田的组成特点，用己二酸对B61聚醚扩链引入竣基官能团，然后用三乙撑四胺、D一山梨醇，D一木糖、季戊四醇等对扩链产物进行支化，合成了若干扩链支化型破乳剂。测定了所合成破乳剂的相对分子质量和相关的官能团，分析了性能与其结构的关系。
室内评价和现场应用结果表明，经扩链后，B6i聚醚对某些原油的破乳能力有所提高;扩链后再支化，其破乳能力可进一步提高。
周继柱等以乙二胺为核进行了星形大分子聚酞胺一胺的制备，然后将其和环氧乙烷以及环氧丙烷进行烷氧基化反应，得到了很多具有多分支结构的二嵌段聚醚类破乳剂。在此基础上通过浊点法对上述破乳剂的亲水亲油的平衡值进行了测定，通过单滴法对降低油水界面膜强度的能力进行了测定，对油包水型原油乳状液展开了破乳性能的研究。研究结果显示，上述系列的聚醚破乳剂界面活性良好，对油包水型原油乳状液的脱水率超过了90%，其破乳性能及适应性良好。
其中破乳剂的起始剂聚酞胺一胺代数越高，相应的分支也就越多，而所合成的聚醚破乳剂就会有越好的性能。在聚酞胺一胺代数和破乳剂质量浓度不断增加的情况下，油滴液膜的排液时间将缩短，而半生命期将减小，增大破裂速率的常数。
李倩等针对辽河冷一联老化油进行了低温高效的聚醚类破乳剂WL-146的研制，通过红外光谱法对所得的改性破乳剂的结构予以表征，对其相应的破乳脱水性能进行可考察，考察结果显示反应得到的目标共聚物的反应比较完全。在加量400mg·kg-1以及70℃下，W L-146破乳剂对冷一联老化油的脱水率达到了78.54%，可见老化油三相分离的比较明显，而且界面较清晰，不过标样SP-169对老化油的脱水率只有20.40%。WL-146，SP-169破乳脱出水的电导率分别是325.00以及248.00μs·cm-2。由此可见，破乳脱水效果上WL-146更优。
3 生物破乳法
生物破乳是一种通过添加微生物培养基和利用微生物发酵进行破乳脱水的方法。该方法利用微生物本身或其代谢物破坏油水界面面膜。
Jia Liu等在pH为10的石蜡环境和pH为7的废油中制备了两种破乳剂。结果表明，pH值为10时，破乳菌的破乳效果较好。显微观察和稳定性分析仪监测生物破乳的过程。结果表明，破乳菌降低界面张力的能力比表面张力更重要。根据破乳剂的两亲性特点，破乳剂在水/油界面吸附开始了破乳过程。因其表面活性，破乳剂开始和乳化液发生反应。将分散液滴表面的薄液膜去除并凝聚，这导致了分散液滴的沉积和连续相的澄清。
冯志强等研制了原油生物破乳剂，并在实验室和现场考察了其破乳脱水效果。室内和现场试验结果表明，原油生物破乳剂与目前现场常用的标准破乳剂和化学破乳剂相比，具有良好的破乳脱水性能。破乳后油水界面清晰，含油量低.对原油生物破乳剂破乳机理的分析表明，影响破乳的主要因素是微生物细胞体。
侯宁等从大庆油田长期受油污污染的土壤中筛选出生物破乳剂XH-1。研究了生物破乳剂与化学破乳剂的组合及其破乳效果。研究结果显示，生物破乳剂XH-1的破乳效果优于化学破乳剂，30 min的除油率达90.43%。在目前广泛使用的11种化学破乳剂中，PCI-1、CW-1以及CW-2的破乳效果较好，30min的除油率分别为86.11%、83.51%以及52.73%。可以作为生物破乳剂XH-1的助剂。最佳破乳效果是XH-1和PCI-1混合，XH-1的最佳用量为500mg·L-1，PCI-1的最佳用量为3mg·L-1，30 min的除油率达到了96.78%。
4 结论
随着油田开采速度的加速和生产量的增加，原油含水率越来越高，乳化现象也越来越严重，导致原油粘度增加、井眼堵塞、加工困难。油藏开发难度大，生产成本高，严重影响了原油的采收。我国对原油破乳方法的研究起步较晚，与国外的研究相对滞后。从近年来破乳剂的发展趋势和油田现状出发，我国应加大科研投入，研究高效、低温、多功能、高性能的破乳方法，以有效解决油田破乳剂老化问题和油田开发过程中的实际问题。
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