超稠油快速破乳剂的研制与应用.docVIP

超稠油快速破乳剂的研制与应用 ?????随着我国石油开采工业的迅速发展，在二次采油后期和三次采油阶段，实施了酸化、压裂、堵水、调剖等多种增产措施，各种化学驱油剂的注入以及粘稠油比例的提高，采出液也变得越来越复杂。在原油中存在的表面活性物质的作用下，水与原油形成相当稳定的乳液。这些乳液可以是油包水或水包油型，也可以是水包油包水或油包水包油型的多重乳液。其中原油采出液的含水率和粘稠油比例也在迅速增长，一些常规破乳剂已不能满足日益变化的原油破乳需要。?????辽河油田超稠油具有胶质、沥青质含量高、油质相对密度大、粘度高的组成特点，是国内典型的稠油，尤其该稠油中的胶质具有以芳环结构为主的大分子结构，这种特殊结构的大分子具有非常强的极性，极易吸附杂质，油水相对密度又非常接近，形成的具有多层面的多重乳液非常稳定。长期以来，辽河油田特油公司的超稠油脱水工艺存在投药量大，脱水时间过长的缺点，已严重影响原油开采与外输。为此，辽阳奥克化学集团公司立项研制开发超稠油快速破乳剂。1?超稠油快速破乳剂分子结构设计的基本思路与理想的分子构型1．1?破乳剂亲油头与超稠油的结构关系??????辽河油田超稠油的物理性能见表1。由表1可看出，辽河油田超稠油具有胶质、沥青质含量高的特点，是胶质与沥青质分散在烃类化合物中的稳定胶体，而胶质、沥青质是结构各异的化合物组成的复杂混合物，其分子基本结构是以多个芳香环组成的稠合芳香烃为中心，周围连接若干环烷环、芳香环，在这些环上还带有若干长度不一的正构或异构的烷基侧链，分子中还含有硫、氮、氧等杂原子基团。这些杂原子基团使它们具有极性。沥青质作为原油乳液中天然乳化剂，具有较强的乳化能力，在形成两相界面膜时，胶质附着在其周围起稳定作用。根据表面活性剂的相似相溶原理，我们创新设计并合成了多元稠环酚胺树脂作为破乳剂亲油头的主要部分，这种结构与胶质、沥青质的结构非常相似，使破乳剂在原油乳液中具有良好的润湿和渗透能力，可极大地提高破乳剂分子在原油乳液中向界面的扩散速度和扩散程度，从而在性能上表现出快速破乳的特点。1．2?破乳剂分子结构设计及超稠油破乳机理的探讨????扩散和破乳能力是反映破乳剂性能优劣的两个主要指标，研究和探讨这两个过程，目的是为了确定理想的破乳剂结构。首先，破乳剂分子在稠油乳液中的扩散能力是影响稠油乳液化学破乳的重要因素之一，影响这种扩散能力的主要原因有破乳剂分子本身的结构、机械搅拌混和程度以及热能等。而破乳剂在稠油乳液中的破乳过程主要体现在：一是顶替一破坏界面膜，二是絮凝一聚结作用。根据表面活性剂结构与性能关系的必威体育精装版理论?J，二聚体乃至多聚体表面活性剂(具有多亲水亲油基的活性物)的优异功能已得到证实。因此，我们设计以多烯多胺为骨架，通过甲醛和多元稠环酚制得多元稠环酚胺树脂作为进一步合成聚醚的起始剂，在酚胺树脂分子的多元稠环酚都至少连一个亲水亲油链段，调整环氧乙烷、环氧丙烷的比例，使破乳剂分子上每一个亲水亲油链段都具有最佳亲水亲油平衡值，以增强其表面活性，降低界面张力，同时又不希望破乳剂分子在界面会形成牢固的界面膜，这正是乳化剂与破乳剂的不同之处，也是破乳剂分子结构的关键所在。当设计的破乳剂分子扩散到界面时，这种立体多枝(多枝是酚胺树脂与环氧丙烷、环氧乙烷连接的各链段)破乳剂分子的众多亲水亲油基同时作用在界面膜上，以顶替和破坏原界面膜，由于多元稠环酚基上的活泼氢能与水形成氢键，故在低温下就可以吸附在油水界面上，而与之相连的环氧丙烷链段，其醚键中的氧与水进行多点吸附，基本上是平躺在油水界面上，此时破乳剂置换原油中原成膜物质能力最强，破乳剂分子本身形成的界面膜强度最弱，最有利于释放和减小束缚液珠的能力。为了加快油水分离速度，根据絮凝理论，通过提高破乳剂的相对分子质量，实现破乳剂分子的絮凝和聚结能力。为此，加入低活性的多异氰酸酯把聚醚分子连接起来，制得的相对分子质量更高的破乳剂在原油乳液中将充分发挥高分子的架桥作用，破乳剂分子上极性点将乳化膜中液滴以及乳液中游离的液滴聚集在一起，逐步聚结成大液滴，由于油水相对密度的差别，达到油水快速分离。1．3?超稠油快速破乳剂分子的理想构型1．3．1?聚醚分子理想构型?1．3．2?破乳剂分子理想构型?2?实验部分2．1?主要原料与设备????主要原料：原油，辽河油田特油公司，含水量40．6％?；多元稠环酚，奥克公司自制，折光率为1．542～1．546；烷氧基化催化剂，奥克公司自制；甲醛，工业级，含量37％?；多烯多胺，工业级，胺值为1?000～1?100?mgKOH／g；环氧乙烷，工业级，水含量0．02％?，醛含量0．03％?；环氧丙烷，工业级，水含量0．04％?，醛含量0．03％?。设备：高压釜，大连化工设备厂制造。2?2?多元稠环酚胺树脂的合成?