原油破乳脱水技术综述

随着我国石油和天然气勘探技术的持续改善,许多石油和天然气储层正处于后期开发的关键时期,但由于石油的品质低劣、开采困难,石油中的含水率也在增加。这种情况会严重影响石油的生产、流通和加工,甚至可能导致严重的后果。探讨了原油破乳技术,介绍了原油破乳脱水原理,阐释说明了原油破乳的物理化学机理,介绍了各种破乳技术的实际应用,分析了它们如何影响石化行业的发展。目前已有化学破乳、超声波破乳、物理破乳、电解破乳等多种破乳技术,新型破乳技术逐渐涌现,为石化行业的发展提供有力的支持。

关于污水气浮隔油含油污泥破乳药剂的研究

目前,某厂污水气浮隔油气浮池排出污泥,含有大量油类物质,该物质主要是以油包水的形式存在,如果直接进入板框进行压滤,易使滤板出现堵塞的现象,因此,污泥进行破乳,使油和水进行分离技术的研究,成为目前亟待解决的问题。介绍了一系列新型的反相破乳剂,调研了破乳剂的破乳机理,并测试了市面上常见的破乳剂的破乳效果,选用效果最优的破乳剂进行了相关的动学测试。

基于破乳诱导萃取和ICP-MS/MS分析渣油中的微量金属元素

基于破乳诱导萃取提出利用电感耦合等离子体串联质谱(ICP-MS/MS)测定渣油中多种金属元素的新策略。渣油样品经二甲苯稀释降低黏度后采用质量分数6%的Triton X-114乳化,超声水浴破乳25 min,利用体积分数40%的盐酸萃取渣油中金属元素至水相,采用ICP-MS/MS测定其中10种金属元素Na、Mg、Al、Ca、V、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn的含量。详细评估了破乳诱导萃取条件对渣油中金属元素萃取效率的影响,在串联质谱(MS/MS)模式下,利用氦碰撞气或不同反应气消除了金属元素的质谱干扰,采用标准参考物质NIST SRM 1634c(燃油中的微量元素)验证了方法的准确性,以微波消解技术处理渣油样品并采用扇形磁场电感耦合等离子体质谱(SF-ICP-MS)进行对比分析验证了方法的可靠性。结果显示,金属元素在各自的含量范围内呈现良好的线性关系(线性相关系数≥0.9997),检出限(LOD)为2.05~31.4 ng/L,NIST SRM 1634c的测定结果与标准参考物质提供的认证值及文献报道的参考值基本一致,置信度水平达到95%,ICP-MS/MS方法与SF-ICP-MS的对比分析结果无显著性差异。所建立的ICP-MS/MS方法操作简单,分析速率快,准确可靠性好,已用于渣油中多种金属元素的质量评价。

一种净水型破乳剂在孤岛油田的应用

文章探讨了孤岛油田聚合物驱原油的乳化状态,发现胶质和沥青质是影响原油破乳的主要因素,导致孤岛油田原油难以破乳并且污水含有较高的油分。为解决这一问题,实验室中通过对聚头与环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)进行聚合反应成功地制备出净水型破乳剂,并经过多次试验选定破乳剂5050作为效果最佳的配方。同时,确定了5050最佳的反应物料质量(聚头、EO、PO)比为1∶149∶149,并找到了EO和PO各自最优的聚合反应温度分别为125℃和140℃。

用于复杂原油乳液的高效破乳剂开发及应用研究进展

石油生产中通常产生大量W/O、O/W或多重乳化的复杂原油乳液,造成生产效率大大降低以及严重的环境问题。目前所使用的破乳剂破乳效率低、普适性差、成本高、安全性不够等,开发高效、普适、绿色、安全破乳剂仍备受关注。本文基于原油乳液的特点及稳定机制分析,综述了不同原油乳液的破乳剂研究进展,主要围绕聚合物破乳剂、生物质基破乳剂、离子液体破乳剂和纳米材料破乳剂的特点、适用范围及其应用效果进行全面总结,对相应破乳剂的破乳机理进行针对性地分析研究,并指出破乳剂机理的研究方法。最后,本文对复杂原油乳液的高效破乳剂开发进行展望,提出破乳技术的未来发展趋势,以期为W/O、O/W或多重乳化的复杂原油乳液的破乳技术应用提供一定借鉴与参考。

芳香性聚氨基酸破乳剂的制备及性能评价

以芳香族氨基酸苯丙氨酸为疏水单体、脂肪族氨基酸天冬氨酸为亲水单体,通过氨基酸N-羧基环内酸酐(NCA)单体的开环聚合(ROP),制备了一系列强极性、高芳香度的聚氨基酸类高分子破乳剂聚苯丙氨酸-聚天冬氨酸苄酯(PPA-b-PBAA),并对产物进行了结构表征和相对分子质量测定。采用瓶试法评价了PPA-b-PBAA的破乳性能,结果表明PPA-b-PBAA具有优秀的低温破乳效率,室温下2 min内能高效分离pH=6.0~11.0、含油量1.0%~10.0%(质量分数)的稀释沥青乳状液。其中,PPA-b-PBAA对1.0%(质量分数)的含油乳化废水的最佳脱水效率达到了99.98%,相应脱出水中残余油含量低至8.50 mg/L。破乳机理研究表明,PPA-b-PBAA加入油水乳状液后能快速迁移到达油水界面,通过与形成油水界面膜的沥青质、胶质相互作用,促使分散油滴絮凝聚并,实现油水分离。量子化学计算和弱相互作用分析表明,破乳剂PPA-b-PBAA分子与形成油水界面膜的主要成分沥青质之间产生的强相互作用有利于加速油水界面膜破裂和分散油滴聚并,是助推PPA-b-PBAA低温高效快速破乳脱水的关键。

交联聚醚破乳剂对胜利油田二元驱采出液破乳性能研究

针对胜利油田二元驱采出液存在的破乳困难问题,将脱水型聚醚破乳剂(BP01,TA01和PA08)与清水型聚醚破乳剂(PEI01)交联,制备出交联聚醚破乳剂D-BP,D-TA和D-PA,研究了交联聚醚破乳剂的界面活性和对油水界面膜强度的影响,以及对二元驱采出液的破乳效果。结果表明,在三种交联聚醚破乳剂中,具有超支化结构的D-PA在油水界面上的吸附作用力最强,界面活性最高;D-PA对稀释原油与采出水油水界面膜的影响最大,其吸附在油水界面后形成的界面膜的扩张模量最低。D-PA破乳剂对W/O乳状液的脱水率达到94.4%,对O/W乳状液的除油率达到98.1%。更为重要的是,其能同步处理含W/O和O/W复杂乳状液。D-PA对含W/O和O/W复杂乳状液的综合脱水率高于98%,处理后污水含油低于30 mg/L,游离态聚合物保留率达到了94.8%,油水界面整齐,无乳化中间层,表现出良好的破乳效果。

松籽油水酶法提取及酶法破乳工艺研究

以压榨松籽饼粕为原料,利用水酶法提取松籽油,通过单因素及响应曲面试验研究松籽油提取工艺,并对提油过程中产生的乳状液进行破乳研究分析。结果表明,碱性蛋白酶酶解效果最佳,最优工艺为酶解时间2.5 h,温度56℃,pH值11.3,加酶量5045 U·g^(-1),此条件松籽油提油率为71.73%。经比较碱性蛋白酶添加量为3000 U·g^(-1)时破乳效果最好,破乳率为87.68%,在酶法破乳后进行酸化处理,通过调节pH值至5时破乳率提高至92.18%,此条件下松籽油得油率为70.36%。

离子液体在化学破乳中的应用进展

原油含有沥青质、胶质、环烷酸、脂肪酸、微晶石蜡、界面活性固体颗粒等天然表面活性剂。开采时地层孔隙、井筒、喷油嘴、管道阀的剪切、挤压和搅拌,驱油剂中加入的表面活性剂和水,集输和转运过程中的泵压及管道湍流,极易形成稳定的原油乳液。原油乳液不仅会引起管道和泵的腐蚀、降低管道的集输效率,还会在下游炼化过程中造成催化剂中毒。化学破乳因其效率高、速度快、设备简易、能耗低等优势,是原油乳液高效分离的常用方式。离子液体(ILs)具有不易燃性、热稳定性好、可回收利用、蒸汽压低等优势,是一种高效的破乳剂。通过总结ILs的特征及其作为化学破乳剂的应用现状,讨论了破乳机理及影响破乳性能的因素,指出ILs破乳剂在实际应用中存在的问题,提出了未来的研究方向。ILs适用于高盐度、高温度、高黏度等恶劣环境条件下(如超稠油)的破乳,破乳机理包括吸附、取代、离子交换等,影响破乳效果的因素包括ILs的种类和浓度、相对分子质量、盐度、温度和乳液类型等。通过选择合适的ILs及其用量,确定最佳的处理条件,可以提高破乳效率。虽然目前ILs破乳剂距离大规模应用还存在很多关键问题和挑战,但低毒或无毒、低成本、低黏度的ILs及与纳米颗粒联用和聚ILs的研发仍然具有重要意义。

超支化聚合物破乳剂HPO-1在强乳化含油污水处理中的应用

为了提高强乳化含油污水的破乳处理效率,以超支化聚乙烯亚胺(HPEI)和复合脂肪酸单体FO-1为主要原料制备了一种超支化聚合物破乳剂HPO-1,采用红外光谱图和核磁1HNMR谱图对其结构进行了表征,评价了其界面活性,考察了破乳剂投加量、温度、沉降时间和污水矿化度对HPO-1破乳效果的影响,并与现场用破乳剂XCP-16S的性能进行了对比。结果表明:HPO-1的界面活性和破乳性能均明显优于XCP-16S,当HPO-1投加量为50 mg/L,温度为30℃,沉降时间为30 min,污水矿化度为8 350 mg/L时,其脱油效率可以达到90.8%,破乳处理后水相中HPO-1的残留量小于0.5 mg/L。HPO-1对海上A油田某采油平台强乳化含油污水的现场破乳处理效果较好,沉降时间大于30 min后,脱油效率即可以达到90%以上。研究结果表明HPO-1能够满足强乳化含油污水快速高效破乳处理的需求。

以废弃PET塑料为原料制备离子液体破乳剂

传统以环氧乙烷和环氧丙烷为原料的聚醚类破乳剂需要危险复杂的生产过程,而且破乳性能仍然难以满足实际生产的要求。利用废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料为主要原料,合成了一种用于油包水(W/O)原油乳液脱水的离子液体破乳剂BADT-IL,采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和核磁共振氢谱仪(^(1)H-NMR)分析了BADT-IL的化学结构,考察了BADT-IL浓度、沉降时间、破乳温度、盐度和pH值对原油乳液破乳效率的影响,并通过测试界面张力(IFT)、Zeta电位、三相接触角(CA)、聚结时间和显微观察等多种手段对BADT-IL在原油乳液中的破乳机理进行了探讨。研究结果表明,在含水率为70%的原油乳液中加入250 mg/L的BADT-IL,60℃条件下静置180 min后破乳效率高达95.23%;同样的条件下,对含水率为30%的原油乳液的破乳效率达到99.22%,且分离后水相清澈、油水界面整齐。BADT-IL具有良好的耐盐性,而且增大盐度能提升破乳效率,在50 g/L的条件下,含水率为70%的原油乳液的破乳效率为96.33%。随着破乳温度的升高,破乳速率显著加快,且破乳效率也随之提高。此外,与常用的商业破乳剂对比,BADT-IL表现出优异的破乳性能。BADT-IL在破乳过程中能够有效降低油水界面的IFT,并取代界面处的乳化剂,形成不稳定的复合界面膜从而促进水滴的聚结,最终实现有效的油水分离。

超亲氮化碳-硅藻土复合滤层油包水乳液快速破乳

目的实现高黏度油品油包水乳液的快速高效破乳。方法以三聚氰胺为原料,通过热聚法制备超亲水材料氮化碳,采用制备的氮化碳混合硅藻土制备复合滤饼,通过抽滤实现高黏度油包水乳液快速破乳。结果含质量分数为1.5%氮化碳的0.5 cm氮化碳-硅藻土滤饼可实现水含量在6%(w)以内,乳滴粒径在2.32μm及以上,油包水乳液完全破乳,20 kPa真空度的破乳速率可达3.57 L/min,破乳效率为97.36%,油回收率为99.72%以上;增大破乳用滤饼厚度,可用于更高含水量乳液的破乳;破乳基于超亲氮化碳对水的强吸引力和硅藻土微孔破碎共同作用。结论氮化碳-硅藻土滤饼可实现油包水乳液快速高效破乳,具工业实用前景。

电化学体系下精准曝气对乳化油废水破乳机制研究

电化学体系下曝气对乳化油废水破乳除油具有显著效果,为响应国家“碳中和”政策号召,提出“精准曝气”概念,基于三相三维电极反应工艺,设计了针对曝气条件优化的试验,并进行能耗分析。试验结果表明,曝气强度缩减至1.5 L/min,曝气时间由90 min减少到60 min时,乳化油废水的COD和含油量分别为101 mg/L、4.98 mg/L,满足回注水标准,且达到了降低能耗的目的。利用COMSOL软件模拟乳化油滴聚集过程,探究破乳机制。在电场和气场作用下,加速削弱了油滴水油界面机械强度,促进了乳化油滴破乳、聚结、上浮去除的进程。

多功能稠油破乳解堵剂的研究与应用

针对稠油开采过程中,沥青质在井筒及近井地带沉积和稠油乳化堵塞等导致油井产量低的问题,合成了5种不同PO/EO比例的双酚A酚胺二嵌段聚醚,并优选出破乳效果最好的DE-02,通过将破乳剂DE-02与优选出的溶剂TC-03进行复配,得到多功能稠油破乳解堵剂。对该体系进行了室内评价和现场试验,研究结果表明,多功能稠油破乳解堵剂溶解沥青质速率为5.7 mg/(mL·min),溶解石蜡速率为5.5 mg/(mL·min),在30 min时破乳率达到80%。该试剂在渤海某稠油井使用后,使该井产油量较措施前提高2倍,取得了较好的现场应用效果。

LP油田沉降罐过渡带原油破乳脱水实验研究

LP油田沉降罐过渡带原油中含有起乳化作用的胶态FeS等成分,导致原油脱水困难,不能满足原油进后续电脱水器的要求;分析了过渡带原油物性、原油组分及采出水组成,对FeS脱除剂及破乳剂的筛选进行优化实验,重点研究了FeS脱除剂与破乳剂联合破乳效果及适应性。结果表明,筛选出的FeS脱除剂BLJ-01对FeS有很好的溶解效果,体积分数3%的FeS脱除剂BLJ-01和质量浓度800 mg/L的破乳剂X-75联合使用,55℃下可有效去除沉降罐过渡带原油中FeS,沉降罐过渡带原油脱水率达85.78%;BLJ-01与X-75配合使用适应性较强,对含水率超过40%的P2联合站沉降罐过渡带原油脱水率均可达80%以上,且在弱酸或弱碱性条件下都可以表现出优良的破乳效果,也适用于SJ站沉降罐过渡带原油的破乳脱水,并能显著降低破乳剂使用量。

絮凝剂对模拟餐饮泔水中乳化油破乳效果的研究

餐饮泔水中的油脂会抑制厌氧发酵过程,干扰后续产甲烷潜势和餐厨废弃物资源化利用效率。针对餐饮泔水中乳化油的破乳问题,以模拟餐饮泔水为研究对象,采用絮凝工艺对废水进行处理,分别选取聚合氯化铝、聚合硫酸铁、硫酸铝、氯化铁、硫酸铁五种絮凝类破乳剂,并以单因素试验和响应曲面法对破乳条件进行优化。试验结果表明,选取聚合氯化铝作为破乳剂,投加17mg/L,搅拌时间100 s,搅拌转速为260 r/min,可以获得最佳破乳效果,搅拌时间与搅拌转速之间交互作用明显。投加量对试验结果的影响最大,在餐饮泔水破乳效果中起主导作用。

低压渐进式电催化破乳装置预处理含聚废水试验研究

针对含聚采油废水油含量高且破乳难等处理难题,研究设计了一种低压渐进式电催化联合破乳剂处理工艺,该渐进式电催化装置分为上中下3区,其中电极高度分别为5、5、15 cm,极板间距分别为0.4、1、2 cm,可以有效避免反应器内电场分布不均匀问题。通过正交试验确定最优运行条件为:电流20 A,电解时间2 h,破乳剂投加量400 mg/L。最优运行条件下处理后的含聚废水出水ρ(油)≤1000 mg/L,且可以连续稳定运行,比单独使用破乳剂可降低处理成本24.64%,该工艺可以有效降低破乳剂的加药量。

多分支聚醚破乳剂在原油破乳中的应用

破乳剂是石油开采过程中必不可少的化学药剂之一。本文介绍了多种类型的多分支聚醚破乳剂的合成及应用情况,以期对未来的破乳剂的研发工作提供参考。各种类型的多分支聚醚破乳剂包括:树形多分支原油破乳剂、星形多分支原油破乳剂和梳形含硅多分支原油破乳剂。相关研究表明,梳形多分支含硅聚醚针对原油具有良好的低温破乳性能,具有广阔的研究应用前景。

乳化液破乳技术的研究进展

破乳是实现乳化液油水分离的必要手段,从热力学角度考虑,乳化液是不稳定体系,破乳是必然结果。不同破乳方式只是导致油水分离的效果和时间不同而已。传统破乳方式包括热破乳、离心破乳、剪切破乳、电破乳和化学破乳等,其中离心破乳、电破乳和化学破乳是工业中使用频率较高的破乳方式。随着破乳技术的发展,一些新型的破乳方式相继出现,包括微波破乳、超声破乳、膜分离破乳、磁性纳米粒子破乳、微通道破乳、空化射流破乳和氧化破乳等。其中微波破乳、膜分离破乳和磁性纳米粒子破乳因过程简单、破乳率高等优势而具有广阔的发展前景。然而,这几种新型破乳技术还不够成熟,目前仅处于实验室研究阶段,还未实现大规模工业应用。单一破乳技术的破乳效果有限,为了强化破乳效果,可以将不同的破乳技术进行耦合,例如:磁性纳米粒子与微波耦合破乳、电场与纤维床耦合破乳、电场与离心场耦合破乳、电场与微滤膜耦合破乳、超声与微波耦合破乳等。当下破乳技术正朝着绿色、环保、节能、高效、经济、多样化、多种技术耦合的方向发展。

海上S油田用自破乳聚合物制备及其性能研究

以线形嵌段聚醚破乳剂合成具有破乳功能的可聚单体PD,以丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及PD为原料,通过水溶液聚合制备了具有破乳功能的四元共聚物PPDM。通过红外、核磁等方式对共聚物的结构进行了表征,评价了聚合物溶液的溶解性能、增黏性能以及在S油田条件下的驱油和破乳性能。结果表明:加入破乳剂功能单体后,共聚物PPDM与聚丙烯酰胺(PAM)溶解时间均在20 min黏度即可达到最终黏度的96%以上,随着破乳功能单体用量的增加,黏度有一定程度增加。驱油性能结果表明,共聚物PPDM的采收率比PAM提高5.7%,破乳性能比PAM提高2.5倍。