EG聚醚与助剂复配破乳剂的破乳性能

张瑾 张谋真 刘丽 刘启瑞 席凡 付豪杰 李七一 权乐乐 杜科科

摘 要：为解决陕北原油采出液现用破乳剂用量大、脱水率低、污水含油和悬浮物多、中间层厚的问题，用聚醚EG与多种助剂复配，对陕北子长和河庄坪原油进行脱水试验，并测定净化油的含盐量、含水量及污水含油量。实验结果表明：对子长原油，破乳剂总用量200 mg·L-1，脱水温度65 ℃，脱水时间6 h时，EG与R18CJL复配脱水率最高，达到98.3%，净化油含盐量0.280 7 mg·L-1，净化油含水量0.00 mg·L-1，污水含油量339.3 mg·L-1；对河庄坪原油，EG单剂用量为100 mg·L-1，脱水温度55 ℃，脱水时间6 h时，脱水率达98.7%，净化油含盐量0.267 4 mg·L-1，净化油含水量0.00 mg·L-1，污水含油量28.0 mg·L-1。且两种原油脱水后均悬浮物少，界面齐。

关 键 词：原油；复配破乳剂；助剂；陕北油田

中图分类号：O 647 文献标识码：A 文章编号： 1671-0460（2016）04-0665-03

Abstract： Several new combinational demulsifiers combining polyether EG with various additives are used to solve the problems that demulsifier use level is high， dehydration rate is low， the content of oil and suspended matter is large in sewage and middle oil-water emultion layer is thick for the existing demulsifiers for produced liquid of North Shaanxi oil fields. Dehydration experiments of the combinational demulsifiers were conducted at 55 ℃ in 6 h and demulsifier concentration was 100 mg·L-1 for Hezhuangping crude oil， and demulsifier concentration was 200 mg·L-1 at 65 ℃ in 6 h for Zichang crude oil in North Shaanxi by bottle test， salt and water content in purified oil and oil content in sewage were measured at same time. As a result， for Zichang crude oil， the dehydration rate of combinational demulsifiers is 98.3%， salt content in purified oil is 0.280 7 mg·L-1， water content in purified oil is 0.00 mg·L-1 and oil content in sewage is 339.3 mg·L-1 when using EG combined with R18CJL； and for Hezhuangping crude oil， the dehydration rate of combinational demulsifiers is 98.7% when only using EG. There is 0.264 7 mg·L-1 salt content in purified oil， 0.00 mg·L-1 water content in purified oil， 28.0 mg·L-1 oil content in sewage. And there is no suspended matter； interface between water-oil is homogeneous for the two kinds of crude oil.

Key words： Crude oils； Combinational demulsification； Additive； North Shaanxi oil field

原油开采时，原油与地下水同时采出，油水流经岩层孔隙、管道时，因搅动混合作用，形成稳定的油水乳状液。原油中的水会增加输油设备的负荷，引起管线的腐蚀和结垢。因此脱水是原油生产必不可少的环节，常用的脱水方法为化学破乳法，即添加破乳剂来破坏原来的乳化状态，使油水分离[1-3]。

原油乳状液通常以油包水乳状液的形式存在。原油中的天然乳化剂（如胶质、沥青质、蜡等）可以吸附到油水界面，在油水界面形成界面膜，导致原油乳状液稳定性提高。化学破乳法是用破乳剂取代天然乳化剂。加入破乳剂可以改变油水界面的界面性质，如降低界面张力、机械强度、界面膜弹性及厚度，加速水滴的絮凝和聚结[4，5]。此外，复配破乳剂中的聚醚和乳状液水滴中的金属离子能形成配合物来减少水滴表面所带负电荷，降低水滴间的静电斥力，从而促进水滴聚结[6]。

陕北油田原油储量丰富， 开采历史悠久， 各种增产措施的应用，使油水界面成份更复杂，采出液乳化状态稳定性增加，对破乳剂的要求越来越高。现有破乳剂存在用量大、脱水率低、污水含油和悬浮物多、中间层厚等问题，需研发新破乳剂。复配是开发高效破乳剂的有效措施之一[7，8]，可以取长补短，发挥破乳剂的最佳效用。本文针对陕北原油特性，选取了EG型聚醚与多种助剂复配，筛选出通用性好的高效破乳剂。

1 实验部分

原油取自陕北子长和河庄坪，均属于低硫中间一石蜡基原油，物性参数见下表1。聚醚是以醇为起始剂、环氧乙烷和环氧丙烷为单体、氢氧化钾为催化剂，在环氧丙烷开环聚合温度为（130±5）℃，环氧乙烷开环聚合温度为（120±5）℃，压强低于0.5 MPa的条件下，合成的EG型直链嵌段聚醚，助剂是DR12B、DR16B、R12B、R14B、R18C、R18CJL等多种小分子有机化合物。

聚醚结构：

主要仪器：JJ-2型组织捣碎匀浆机（最大转速

8 000 r·min-1，常州国华仪器厂）；76-1型玻璃恒温水浴（上海标本模型厂）；723型可见分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）；JH-070102型原油含水测定仪、JH-070202型原油及其产品的盐含量测定仪（西安精华电子仪器厂）。

将聚醚和助剂复配，按照SY/T 5281-2000（瓶试法）对子长和河庄坪原油进行脱水实验。依据GB/T 6532-86测定了子长、河庄坪净化油中的盐含量，GB/T 8929-2006（蒸馏法）测定净化油中的水含量。按照SY/T 5329-2012测定污水含油量。

2 结果与讨论

2.1 原油物性参数

如表1所示，测定了原油的物性参数。粘度是在室温下测量的，其中胶质和沥青质是对油水乳状液起稳定作用的天然乳化剂。

2.2 破乳脱水率数据

子长原油的脱水温度为65 ℃，聚醚加量160 mg·L-1，助剂加量40 mg·L-1，河庄坪原油的脱水温度为55 ℃，聚醚加量80 mg·L-1，助剂加量20 mg·L-1，脱水时间均为6 h。脱水试验结果见表2和表3。

对子长原油：由表2得，EG单剂脱水效果较低，复配后脱水率有明显提高，EG分别与R18C、R18CJL、BR12C复配脱水速率最快，2 h均已达到93%以上；其中EG和R18CJL复配脱水率最高，达到98.3%；EG分别和DR12B、DR16B助剂复配脱出污水很清，且不挂壁，但脱水率较低。

对河庄坪原油：由表3得，EG单剂脱水效果最好，达到98.7%，复配后脱水率整体有所降低，可能原因为助剂在破乳过程中没有起到相应的作用，但降低了聚醚的用量（由100 mg·L-1降低至80 mg·L-1）。EG与R12B的复配，脱出水清，油水界面齐。

由表2和表3知，河庄坪原油整体比子长原油的脱水速率快，30 min内最快的脱水率已达到91.1%。这与子长原油中的沥青质和胶质含量均远远高出河庄坪原油有关，沥青质和胶质是原油中所含的天然乳化剂，沥青质和胶质含量越多，油包水型乳液越稳定，越不利于脱水[9，10]。子长原油的黏度也大于河庄坪原油，黏度大则水滴聚集和沉降阻力大，也不利于油水分离。但河庄坪原油最终脱水率低于子长原油，是由于复配破乳剂对河庄坪原油有乳化作用。

原油破乳机理有多种看法[11，12]，但我们认为加入破乳剂降低水滴间的静电斥力作用更重要。天然乳化剂能够减小水滴的大小，增加水滴界面负电荷，增强水滴间的排斥力，从而使油水分离困难。加入破乳剂后，其中的聚醚 EG和金属离子形成的配合物能够中和水滴界面的负电荷，从而促进水滴的絮凝与聚结（图1） [13]。

如图1所示，比如，未加破乳剂时，有-10q的电量分散在水滴界面上，但当加入聚醚形成的配合物后，界面电荷减少为-5q。减小了水滴之间的排斥作用，加速絮凝、聚结。助剂是相转移剂，他们可以将天然乳化剂转移到水相或油相中从而降低油水界面膜的强度。

2.3 净化油含盐、含水量，污水含油量数据

净化油含盐量，含水量，污水含油量见由表4，由实验数据可以看出：

子长、河庄坪原油经破乳脱水后含盐量很低，子长原油含盐量较河庄坪原油多，但已达到净化油含盐量标准（<3 mg·L-1）。

复配破乳脱水后，净化油含水量为零或几乎为零。原油经复配破乳剂破乳脱水6 h后，净化油会随时间延长（>6 h）继续脱水，使含水量进一步降低。测出的净化油含水量与原油破乳脱水率之间的差异系净化油层和游离水层之间存在有中间层，中间层含水而且能够阻止水滴的进一步聚结和油水分离，就会造成脱水率未达到100%，而净化油中的含水量为零或近似为零[14]。

河庄坪原油在破乳脱水后污水含油量特别低，子长原油污水含油量相对较高，但均已达到油田回注污水含油量（500 mg·L-1）的指标。

3 结 论

根据以上研究，可以得出结论：

（1）EG与R18CJL复配可大幅提升子长原油脱水速度，且净化油含盐量和污水含油量较低，油水界面整齐。EG单剂对河庄坪原油可达到同样效果。两种原油试验时选用不同的温度和破乳剂加量是由于子长原油比河庄坪原油含有更多的胶质、沥青质、盐及更大的粘度。在聚醚给定的条件下，不同的原油适用的助剂用量不同。

（2）对于子长原油，在脱水温度65 ℃，破乳剂总用量200 mg·L-1，脱水时间6 h条件下，EG与R18CJL的复配脱水率最高，达到98.3%，污水含油量339.3 mg·L-1，净化油含盐量0.280 7 mg·L-1。

（3）对于河庄坪原油，在脱水温度55 ℃，破乳剂总用量100 mg·L-1，脱水时间6 h条件下，EG单剂脱水率最高，达98.7%，净化油含盐量0.267 4 mg·L-1，污水含油量28.0 mg·L-1。

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（下转第689页）

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