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酚胺树脂聚醚型破乳剂分子结构、浓度对油-水界面张力的影响——实验部分

来源:石油学报(石油加工) 浏览 275 次 发布时间:2024-09-13

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。


二元复合驱(表面活性剂+聚合物)采油技术在胜利油田得到广泛的应用,并且取得了很好的增产效益。但是采出乳状液中残留聚合物和表面活性剂等驱油化学剂。一方面,聚合物的存在不仅提高了采出液体系的黏度,而且增大了油-水界面膜的强度,另一方面,表面活性剂的存在较大程度地降低了油-水界面张力,使采出液体系界面自由能下降,使复合驱采出乳状液的稳定性大幅度提高,破乳脱水变得非常困难。因此,化学驱采出液的处理成为制约该技术发展的一个重要因素。对化学驱采出液进行破乳,是化学驱油中的关键技术环节,对提高化学驱经济效益具有重要意义。


对破乳机理的研究表明,W/O型原油乳状液的界面膜强度较大,这使原油中的水珠在碰撞后不易破裂,乳状液较为稳定,所以破坏界面膜是破乳的关键所在[1]。而界面膜的改变必然会直接影响到原油体系的油-水界面张力,所以对油-水界面张力的研究是了解界面膜变化的一种直接方法[2]。目前,人们对破乳剂性能的研究主要集中在采用瓶试法考察破乳剂对乳状液的出水率/出油率的影响[3-5],较少从破乳剂本身的界面活性或界面膜强弱进行研究[6-8]。笔者以合成的9种酚胺树脂聚醚型破乳剂(PAPEmn)为研究对象,采用旋转滴法测定了胜利油田孤东二元驱原油及水驱原油加入PAPEmn后的油-水界面张力,考察了破乳剂质量浓度、破乳剂分子结构及温度等因素对油-水界面张力的影响。该研究对弄清破乳剂的结构-性能关系及新型破乳剂的开发有一定的指导价值。


1、实验部分


1.1试剂


中国石化胜利油田胜利勘察设计研究院三采中心合成的9种酚胺树脂聚醚破乳剂。以酚胺树脂为起始剂,按不同顺序通入环氧乙烷和环氧丙烷,生成聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚,然后在一定条件下与交联剂反应,制得扩链产物酚胺树脂聚醚破乳剂PAPEmn。m、n取值1、2或3,m代表相对分子质量的变化,n代表亲水亲油平衡(HLB值)的变化。通过改变加入环氧乙烷和环氧丙烷的量和比例来控制破乳剂的相对分子质量和HLB值,m从1到3表示相对分子质量增大,n从1到3表示HLB值增大。


原油为胜利油田孤东二元驱原油(30、40和50℃下的密度分别为0.9394、0.9337和0.9312g/cm3)和水驱原油(30、40和50℃下的密度分别为0.9489、0.9423和0.9419g/cm3)。其他试剂均为分析纯,水为二次蒸馏水。


1.2油-水界面张力的测定


采用北京通人新技术开发公司改进的XZD-Ⅲ型旋转滴界面张力仪测定油-水界面张力(γ),转速为5000r/min。首先以孤东油田模拟水(离子组成见表1)配制不同质量浓度的破乳剂溶液,加入原油样品中,在30、40和50℃下分别测破乳剂溶液-原油体系的动态油-水界面张力,以时间(t)与油-水界面张力(γ)作图,得到界面张力-时间曲线。

表1孤东油田模拟水的离子组成


酚胺树脂聚醚型破乳剂分子结构、浓度对油-水界面张力的影响——实验部分

酚胺树脂聚醚型破乳剂分子结构、浓度对油-水界面张力的影响——结果与讨论、结论