基于密度泛函理论研究聚醚类破乳剂的构效关系

油田采出液处理工艺中化学破乳剂的使用能够大大提升工作效率并且节约成本,其中聚醚类破乳剂的应用最为广泛,研究聚醚类破乳剂的构效关系对于新型破乳剂的研发及应用至关重要。本文首先对几种聚醚类破乳剂和反相破乳剂的破乳效果进行了评价和比较,然后根据沥青质分子的结构特点及现有聚醚类破乳剂和反相破乳剂的类型,选取了相应的模型分子,通过密度泛函理论(DFT)中B3LYP/6-31G基组得到其最优分子几何构型和静电势分布图,并利用泛函M062X/6-31G基组计算了聚醚类破乳剂模型分子分别与沥青质模型分子和水分子之间的相互作用能。结合聚醚类破乳剂和反相破乳剂的破乳性能评价结果,进而分析了聚醚类破乳剂的构效关系。结果表明,由理论化学计算结果所推测的破乳剂的破乳性能差异与其实际破乳效果相一致:具有支状结构、聚合度较高的聚醚类破乳剂的效果优于线型结构、聚合度较低的聚醚类破乳剂;酚醛树脂聚醚的破乳效果优于酚胺树脂聚醚,而反相破乳剂中则是多元醇聚醚类反相破乳剂的效果较优。该工作的开展表明采用密度泛函理论进行破乳剂的构效关系研究是可行的,能够为未来新型破乳剂的制备及选用奠定重要的理论基础和提供参考依据。

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。

阳离子型嵌段聚醚破乳剂合成及性能评价

以乙二醇、环氧氯丙烷、环氧乙烷和环氧丙烷为主要原料合成了系列阳离子型嵌段聚醚破乳剂(CBPD),采用FTIR,1H NMR对破乳剂结构进行表征,考察了破乳剂加量、破乳温度和时间对CBPD破乳性能的影响.表征结果显示,成功合成CBPD破乳剂.实验结果表明,三嵌段聚醚破乳剂与二嵌段聚醚破乳剂相比较,破乳效果更显著,其中制得的破乳剂CBPD-9性能最佳,针对w(水)=20%的原油乳液,ρ(CBPD-9)=150mg/L,破乳最佳温度为70℃,120min脱水率达90%.

新型聚胺破乳剂的合成与应用

渤海某油田应用非离子聚醚清水剂后,下游终端处理厂原油脱水难度增大,外输原油含水率频繁超标。通过探究非离子聚醚清水剂对原油脱水效果的影响,分析了终端处理厂原油脱水困难的原因。结果表明,常规聚醚类破乳剂无法处理此类原油;以二甲胺、十二烷基二甲基叔胺、环氧氯丙烷为原料合成聚胺,以多乙烯多胺为交联剂合成聚胺破乳剂,加注该破乳剂80 mg/L后,可将外输原油含水率降至0.5%以内,原油静置脱水时间从大于120 h降至48 h以内,有效解决了终端处理厂外输原油含水超标的问题。

聚醚类破乳剂在焦油氨水分离中的应用研究

采用聚醚类破乳剂分离焦油氨水,考察了破乳剂种类、破乳剂投加量、破乳时间对破乳后上清液的含油量、COD值以及悬浮物含量的影响,并揭示破乳机理。结果表明:当破乳剂PFA8311的投加量为500 mg/L、破乳时间为24 h时,焦油氨水分层明显,上层澄清透明,下层为黑色焦油。与未处理焦油氨水相比,焦油去除率为93.72%;COD去除率为56.71%;悬浮物去除率为98.39%。PFA8311分子吸附到油水界面,顶替天然乳化剂,实现破乳。

缩合多元醇聚醚的合成及性能评价

开发了一种新型的起始剂,用环氧氯丙烷对丙三醇进行交联改性,提高起始剂的官能度从而提高聚醚的相对分子质量,使以醇类为起始剂的聚醚具有脱水性能好的同时具有脱出水的水质更加清澈的特点。为了进一步提高破乳剂性能,用甲苯二异氰酸酯对聚醚进行改性。结果表明:破乳剂起始剂/PO投料配比为1∶99、PO/EO投料比为3∶1时,经过甲苯二异氰酸酯交联后,脱出水量及脱出水色均较好。现场效果验证,该类药剂加注量质量浓度为40/60 mg·L^(-1)时与在用药剂加注量60/100 mg·L^(-1)时一级二级分离器的出口含水值相当,能很好地满足现场需求。

新型酚胺聚醚破乳剂的原油脱水研究

以酚胺树脂为起始剂,与环氧乙烷、环氧丙烷反应合成聚氧乙烯聚氧丙稀二嵌段共聚物,再经过无毒无污染的水溶性交联剂扩链制得一种低温快速破乳剂FA-1,并用于临盘井排原油破乳.室内评价表明,该破乳剂在35℃的低温条件下脱水率可达70％,即使在25 mg/L的低加量时仍可达60％以上,而相同条件下油田现场所用破乳剂及其它对比试样基本无效.并通过表面张力和显微照片手段对破乳机理进行了探讨.

梳状聚醚破乳剂的合成

根据破乳机理 ,设计并且合成出一种既能快速破乳 ,又有广泛适用性的梳状聚醚破乳剂。通过测量酸值、固含量和分离出的水体积 ,研究了合成过程的机理与反应动力学。梳状聚醚破乳剂的制备过程如下 :将聚醚与丙烯酸在带水剂甲苯的作用下进行酯化反应 ,然后在引发剂过氧化苯甲酰的作用下 ,于 80℃下进行自由基聚合 ,最后在带水剂甲苯的作用下进行缩合聚合。动力学研究结果表明 :(1)聚合反应阶段是聚合与酯化相互竞争的过程 ;(2 )缩合反应阶段主要是酯化反应。得到的破乳剂具有破乳速率快、脱水效率高。

腰果酚胺树脂接枝PPO—PEO嵌段聚醚的合成与破乳性能

以腰果酚、甲醛和多乙烯多胺为原料合成腰果酚胺树脂起始剂,再与环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)聚合,合成了分子质量各异的4种腰果酚胺树脂型嵌段聚醚(CPAE)表面活性剂。采用FT-IR对其结构进行了表征,采用表面张力法和瓶试法分别研究了系列CPAE的表面性能和破乳性能。结果表明,随着EO含量的增加,CPAE的临界胶束质量浓度(cmc)及此时的表面张力(γ_(cmc))增加;随着相对分子质量的增加,cmc及γ_(cmc)降低。随着CPAE浓度的增加,CPAE水溶液的界面张力降低,脱水率增大。在80 mg/L,35℃,100 min的条件下,CPAE的脱水率即可达到70%以上,破乳效果远优于商用破乳剂SP169,BP169及TA1031。

新型四元共聚物原油破乳剂的合成及其性能

以聚醚多元醇(L64)、马来酸酐(MA)为原料,对甲苯磺酸为催化剂合成了马来酸聚醚酯(Ester-L64)。采用正交实验对合成条件进行了考察,适宜的合成条件为:m(L64)∶m(MA)=1∶2、w(对甲苯磺酸)=1.8%(基于反应物总质量)、合成温度150℃、反应时间8 h。Ester-L64、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)和甲基丙烯酸(MAA)在过氧化苯甲酰(BPO)引发下经自由基溶液聚合得到带疏水侧链的梳状结构的四元共聚物聚醚酯(DEMU-L64)破乳剂,考察了合成DEMU-L64的反应条件,适宜的反应条件为:m(MMA)∶m(Ester-L64)=1∶3.0、m(St)∶m(Ester-L64)=1∶15、m(MAA)∶m(Ester-L64)=1∶35、w(BPO)=1.8%(基于单体总质量)、聚合温度130℃、反应时间6 h。采用FTIR和GPC方法分别对DEMU-L64的结构和相对分子质量及其分布进行了表征。在适宜条件下合成的DEMU-L64对原油具有较好的破乳效果。

酚胺树脂聚醚破乳剂的界面活性

采用旋转滴法测定了9种酚胺树脂聚醚型破乳剂(PAPEmn)与胜利油田孤东二元驱原油、水驱原油组成的体系的油-水界面张力,考察了PAPEmn质量浓度、PAPEmn的相对分子质量和HLB值以及温度对油-水界面张力的影响。结果表明,PAPEmn系列破乳剂具有高于常规破乳剂的界面活性,且随着PAPEmn浓度增加,体系的油-水界面张力显著下降;对于亲水性较强的PAPEm3系列破乳剂,随着其质量浓度从50mg/L升至1500mg/L,体系的油-水界面张力从100数量级降至10-3数量级;PAPEmn的的界面活性与其相对分子质量和HLB值密切相关,实验范围内,其亲水亲油平衡(HLB值)改变比相对分子质量的变化更能影响体系的油-水界面张力,随着HLB值增大,破乳剂的界面活性明显增强;随着温度升高,PAPEmn的界面活性下降,表明该系列破乳剂较适合在低温下使用。

一种高支化聚醚破乳剂的合成及性能研究

以双酚A、甲醛和二乙烯三胺为原料,在70℃下反应60min,再在120℃,1.33kPa下脱水缩合得到酚胺树脂,然后以酚胺树脂为起始剂,与PO、EO反应合成了6种具有十八分支的PAE聚醚破乳剂。测定了所合成聚醚的表面张力及紫外吸收光谱。结果表明,PAE聚醚破乳剂降低表面张力的能力随EO质量分数的降低和起始剂与PO质量比的升高而增强;降低临界胶团浓度的能力随起始剂与PO质量比的增加及EO质量分数的降低而增强。室内评价表明,PAE聚醚破乳剂的最终脱水率随EO质量分数增加而升高,起始剂与PO质量比高的破乳剂脱水速度快。PAE84在40℃,加量20mg/L时,15min脱水率即达到80%,而相同条件下SP169基本无破乳效果。

酚胺醛树脂破乳剂的合成与性能研究

针对新疆高含水原油的特性,制备了非离子型双酚A酚胺醛树脂嵌段聚醚破乳剂（BPAE）.酚胺醛树脂起始剂的合成工艺为双酚A、甲醛和二乙烯三胺按1∶4∶6的反应摩尔比例,在70℃、N2环境下充分反应1h,再在120～220℃下减压蒸馏得到酚胺醛树脂起始剂.将上述酚胺醛树脂作为起始剂依次与PO、EO进行开环聚合反应合成BPAE.通过热化学瓶试法,比较了BPAE、腰果酚胺醛树脂破乳剂（CPAE）、壬基酚胺醛树脂破乳剂（NPAE）、SP169在不同破乳剂加剂量、破乳温度、破乳时间对原油脱水的影响.通过这几种聚醚破乳剂的破乳脱水实验表明,胺基改性酚醛树脂嵌段聚醚的破乳效果很好,其中BPAE破乳效果最优.在破乳剂浓度为25mg/L、破乳温度40℃、破乳时间为120min条件下,原油脱水率可达85.4%.

原油破乳剂的研制进展

概述了原油破乳剂的种类及研制进展情况 ,介绍了聚醚类和非聚醚类破乳剂的合成方法。聚醚类破乳剂的醇类起始剂有丙二醇、甘油或多元醇。以酚醛树脂、多乙烯多胺、胍胶和高碳醇为起始剂也能合成醚类破乳剂。非聚醚类破乳剂中重点介绍了星型聚合物型和阳离子有机胺酯型破乳剂的合成。原油破乳剂复配也是破乳剂研制的重要方面 ,给出了二元和三元破乳剂复配实例。

功能性高效原油破乳剂研究

以二嵌段或多嵌段聚醚为原料 ,在催化剂作用下 ,与马来酐反应 ,引入双键基团 ,然后 ,利用所得酯化产物的双亲特性 ,在水溶性引发剂存在下与丙烯酸酯进行无皂乳液聚合 ,形成最后产物。实验考察了酯化温度、共聚单体量、加料速率和方式等对破乳性能的影响 ,确定了最佳工艺条件。得到的破乳剂具有用量少 。

冷一联老化油破乳剂WL-146研制与性能评价

针对辽河冷一联老化油,研制出低温高效的聚醚类破乳剂WL-146,最佳合成条件为:丙烯酸、马来酸酐摩尔比2:1,混合酸(以羧基计)、破乳剂单体(以羟基计)摩尔比1.3:1,引发剂BPO用量为混合酸质量的10%,聚合反应温度80℃,聚合时间2 h,酯化反应温度140℃,酯化时间6 h。用红外光谱法对所得改性破乳剂的结构进行了表征,并考察了其对辽河冷一联老化油的破乳脱水性能。结果表明,反应得到目标共聚物,反应较完全。WL-146破乳剂在70℃、加量400 mg/kg的条件下,对冷一联老化油的脱水率达78.54%,老化油三相分离明显,界面清晰,而标样SP-169对老化油的脱水率仅为20.40%。WL-146、SP-169破乳脱出水的电导率分别为325.00、248.00μs/cm2。WL-146破乳脱水效果好于SP-169。

有机硅改性破乳剂的研制与应用

针对实验室配制的克拉玛依原油乳状液,研制出低温高效的有机硅改性聚醚破乳剂,通过单因素实验确定适宜合成条件为:含氢硅油质量分数为1.0%,催化剂质量分数为0.4%,缩合反应温度80℃,反应时间2h。应用红外光谱法比较改性前后破乳剂官能团的特征峰,分析物质结构所发生的变化,验证反应获得了目标产物。考察其对克拉玛依三次采油、辽河油田老化油、辽河曙光原油、大庆原油的破乳脱水性能,结果表明,对克拉玛依三次采油脱水效果最好,其脱水率达87.5%,三次采油两相分离明显,界面清晰。现场用破乳剂、有机硅改性破乳剂脱出水电导率分别为4 960、7 010μs/cm。有机硅改性破乳剂脱水效果好于现场用破乳剂。

交联聚醚的合成及其在稠油破乳中的应用

针对某油田的稠油合成了一系列破乳剂。它们是由环氧乙烷 ( EO)、环氧丙烷 ( PO)制得的含氮的共聚醚进一步与甲苯二异氰酸酯 ( TDI)或多烷撑多异氰酸酯 ( PAPI)交联而得到的。脱水实验证明 。

高效稠油破乳剂LS938-2的研制与应用

以由苯酚、多乙烯多胺、甲醛在二甲苯中制备的胺基化酚醛树脂作起始剂制备PO/EO/PO三嵌段聚醚,聚醚与聚甲基三乙氧基硅烷反应制备含硅聚醚,含硅聚醚与SP169(脂肪醇EO/PO双嵌段聚醚)在乙醇中混配,得到水溶性复配破乳剂LS938 2。详述了合成过程。在70℃和80℃下,加药量60～120mg/L,用于含水24%和32%的辽河油田锦州采油厂老站新鲜稠油室内脱水时,LS938 2的效果好于现场使用的AF8464,脱水率平均提高26 9%,脱水速度较快,界面整齐,污水含油较少,色泽较浅。在锦采老站现场对比试验中,加药量90mg/L,脱水温度70℃,使用LS938 2和AF8464时电脱前原油含水分别为4 5%和16 2%,电脱水后分别为0 15%和0 41%。LS938 2是一种高效稠油破乳剂。表2参7。

聚醚与马来酸酐的缩合反应研究

研究了催化剂量、回流温度、溶剂量对聚醚与马来酸酐缩合反应的影响 ,反应过程通过测量其出水量和酸值随时间的变化来表征 ,同时 ,辅之以 FTIR表征。结果表明 :不同情况下 ,其反应机理是不同的 ,总体而言 ,是一个酯化与醚化相互竞争的过程。通过研究确定了生产超稠油乳液破乳剂最佳工艺条件 ,得到的破乳剂使辽河超稠油脱水可达到 <5 %