乳化原油破乳剂综述

黄豆豆

　　摘要:乳化原油是指以原油作分散介质或分散相的乳状液。以原油作分散介质的乳状液叫W/O型乳化原油；以原油作分散相的乳状液叫O/W型乳化原油本文介绍了破乳剂的国内外现状，破乳剂的类型及破乳机理，综述了破乳剂的发展趋势以及今后的研究方向。
　　关键词:乳化原油;破乳剂;W/O型破乳剂;O/W型破乳剂;破乳机理
　　
　　1、引言
　　
　　随着3次采油（尤其是碱驱、表面活性剂驱）在油田的广泛使用，采出的乳化原油多是O/W乳化原油。形成稳定乳状液的主要因素是原油中含有沥青质、胶质等天然表面活性剂物质，他们吸附在油-水界面上形成具有一定强度的界面膜。
　　由于乳化原油含水会增加泵、管线和储罐的负荷，引起金属表面腐蚀和结垢，因此乳化原油外输前，都要破乳，将水脱出。
　　破乳的方法[3]有电法、热法和化学法，这几种方法常常联合起来使用。但是使用最多的是化学法。化学破乳法需要的化学剂即破乳剂，目前我国油田年需破乳剂大约2万吨。
　　
　　2、化学破乳剂
　　
　　由于乳状液有两种形态，因此发展了相应的破乳剂，W/O型破乳剂和O/W型破乳剂。
　　2.1 W/O乳化原油破乳剂
　　（1）第一代破乳剂
　　羧酸盐型，如：环烷酸盐 脂肪酸盐
　　硫酸酯盐型，如：烷基硫酸酯盐
　　磺酸盐型，如：烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、丁二酸二烷基酯磺酸盐；（2）第二代破乳剂
　　OP型，平平加型，土温型；
　　（3）第三代破乳剂
　　这代破乳剂一般由引发剂（如丙二醇、丙三醇、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、酚醛树脂、酚胺树脂等）和环氧化合物（如环氧乙烷、环氧丙烷等）组成。有些还有扩链剂（如二异氰酸酯、二元羧酸等）和封尾剂（如松香酸、羧酸、硫酸等）。
　　此外，第三代破乳剂[4]还包括一些高分子非离子-阳离子型两性表面活性剂，如聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚与二[聚氧乙烯基]二烷基氯化铵的二元羧酸扩链产物和含氧烷基化季铵基硅氧烷。
　　2.2 W/O乳化原油破乳剂破乳机理
　　破乳过程的实质[5]是破乳剂分子渗入并粘附在乳化液滴的界面上取代天然乳化剂并破坏表面膜，将膜内包复的水释放出来，水滴互相聚结形成大水滴并沉降到底部，油水两相发生分离。
　　第一、第二代破乳剂都是水溶性破乳剂（HLB值大于8），它们对W/O乳化原油乳化剂（HLB值一般在3—6范围）是反型乳化剂，可以通过抵消作用使W/O乳化原油破乳。
　　第三代破乳剂中的水溶性破乳剂同样有此抵消作用，但油溶性破乳剂也是高效破乳剂，可见这种作用不是主要作用。第三代破乳剂主要通过下列作用破乳：
　　（1）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后所形成的吸附膜不紧密（特别是支链线型的高分子破乳剂），保护作用差。
　　（2）对水珠的聚结
　　这是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的，这些为破乳剂分子连起来的水珠有更多的机会碰撞、聚结。
　　（3）对破乳剂的增溶
　　高分子破乳剂一个分子或少数几个分子即可形成胶束，这种高分子胶束可增溶乳化剂分子，引起乳化原油的破乳。
　　2.3 O/W乳化原油破乳剂
　　这类破乳剂是随着三次采油的发展而发展起来的。由于三次采油大规模的矿场试验是从20世纪50年代开始的，因此O/W乳化原油破乳剂也是从这个年代起越来越为人们所重视。
　　（1）电解质

　　如盐酸、氯化钠、氯化镁、氯化钙、硝酸铝、氧氯化锆等；
　　（2）低分子醇
　　可分为水溶性醇（如甲醇、乙醇、丙醇等）和油溶性醇（如己醇、庚醇等）；
　　（3）表面活性剂
　　包括阳离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂；
　　（4）聚合物
　　包括阳离子型、阴离子型和非离子型聚合物。
　　2.4 O/W乳化原油破乳剂破乳机理
　　（1）电解质主要通过减小油珠表面的负电性和改变乳化剂的亲水亲油平衡而起作用。

　　（2）低分子醇是通过改变油水相的极性（使油相极性增加，水相极性减小），使乳化剂移向油相或水相而起破乳作用。
　　（3）表面活性剂是通过与乳化剂反应（阳离子型表面活性剂），形成不牢固吸附膜（有分支结构的阴离子型表面活性剂）和抵消作用（油溶性表面活性剂）引起破乳。
　　（4）聚合物主要通过聚结机理起破乳作用。
　　3、原油破乳剂研究方向及发展趋势
　　
　　随着原油开采中重稠油比例的不断增加以及三次采油采出的原油乳液愈来愈复杂、愈来愈稳定，原油破乳剂的研究开发也不断地向提高破乳能力，降低破乳温度，减少破乳剂使用浓度和增强适应性方向发展[6]。
　　3.1 超高分子量聚醚破乳剂的开发
　　近年逐步发展起来的超高分子量聚醚分子量高达50-300万，其主要类型有三种，①用烯烃类的聚合物为起始高分子聚合物做破乳剂；②环氧化物自聚物，包括单一环氧化物的自聚体和不同环氧化物的嵌段共聚物。高聚物合成采用的催化剂多为烷基金属-鳌合剂-水组成的多元催化剂；③用二元活泼基团化合物交联制备超高分子量破乳剂，最常用的交联剂是二异氰酸酯类。
　　这些高分子量破乳剂用量小，适应性好，破乳能力强，是一类比较有前途的破乳剂。
　　3.2 O/W型破乳剂的开发
　　随着三次采油的开展，如表面活性剂驱、聚合物驱等，使得采出的原油中会混入表面活性剂和聚合物，采出液多为O/W型乳状液，其破乳脱水问题日益突出。国内外均在研制O/W型原油的有效破乳剂。美国采用五亚乙基六胺衍生物与丁基酚醛树脂聚醚的复配物对O/W型原油乳状液进行破乳已获得成功。国内的CW-01破乳剂也收到了不错的效果。
　　3.3 复配型破乳剂的开发
　　目前，国外广泛应用的破乳剂多为复配型产品，品种单一组分的破乳剂都可以作为复配单体使用，往往多个组分复配之后会产生协同效应。寻找最佳的配比可以得到效果更好的破乳剂。在开发新结构的高效破乳剂的同时，应该进一步加强破乳剂的复配应用研究。
　　一般除了破乳剂与破乳剂的复配外，还可以将破乳剂与其它功能的表面活性剂、有机或无机添加剂进行复配，以提高破乳效果，节约破乳剂用量。
　　3.4生物破乳剂
　　随着油田产出的原油含水升高，大多数破乳剂多为油溶性破乳剂。但油溶性破乳剂有很大的缺点：对人体毒害较大，特别是用作溶剂的苯毒害更大，与目前推行的HSE安全管理模式相抵触，对现场施工人员的伤害也较大。因此人们开始了研究生物环保型的破乳剂[7]。它是利用非连续相的乳状液液滴在具有活性的细菌细胞表面接触、润湿、铺展，进而聚结的原理破乳的。
　　
　　参考文献：
　　[1] 赵福麟.采油用剂.山东东营：石油大学出版社，1997；238-252
　　[2] 赵福麟.乳化原油破乳剂.石油大学学报（自然科学版），1994；18（增刊）：104-113
　　[3] 刘宝库. 牛一联合站高含水混合原油的化学脱水.油田化学，1996； 13（4）：337-339
　　[4] 周永慧，梁梦兰.原油采出液化学破乳的研究进展 [J].精细化工，1999，16（增刊）：40-43
　　[5] 贝歇尔著.乳状液理论与实践.傅鹰译.北京：科学出版社，1985
　　[6] 胡玉国.原油破乳剂的研究应用现状和发展[J].化工技术经济，2001，18（3）：15-17
　　[7] 韦良霞，任丽等，HRB-4型生物破乳剂在纯梁采油厂的应用.油田化学，2004；21（1）：42-44