CN102925205B

CN102925205B - 用于碱驱后稠油乳液破乳的方法

Info

Publication number: CN102925205B
Application number: CN201210478066.2A
Authority: CN
Inventors: 董明哲; 宫厚健; 李亚军; 李爱芬; 田伟
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2032-11-22
Also published as: CN102925205A

Abstract

本发明涉及一种用于碱驱后稠油乳液破乳的方法，所述方法包括如下步骤：将破乳剂和稠油乳液混合搅拌，使破乳剂的浓度在80-200mg/L，混均后送入高压罐中；向高压罐中通入50-700kPa的CO₂后，使罐旋转让CO₂充分溶解，同时，控制罐内温度在20-70℃，待平衡0-14小时后，乳液即会发生油水分离。本方法采用破乳剂与CO₂结合的方法，可以在较低温度较短时间内达到80%以上的破乳效果，能大幅度地提高经济效益。

Description

用于碱驱后稠油乳液破乳的方法

技术领域

本发明属于稠油化学脱水技术领域，具体地说，是涉及一种利用低压二氧化碳和少量破乳剂用于碱驱后稠油乳液破乳的方法。

背景技术

碱驱之所以能提高稠油的采收率是因为原油中含有天然的有机酸与碱反应后会生成具有表面活性的物质，从而形成W/O(油包水)乳液，由于W/O乳液具有很高的粘度，会堵塞高渗透区域，使水相压力增加，从而提高原油采收率。但是由于采出液具有很高的pH值，W/O乳液的稳定性更强，就给破乳带来了很大的挑战，也成为限制碱驱推广使用的重要因素之一。目前常用的油水分离方法有：重力分离法、化学法、热处理、机械法和膜过滤等方法，然而这些方法具有成本较高、分离效率较低以及沉降时间较长等缺点。因此，开发出具有较低成本同时又具有较高分离效率的方法对于碱驱在稠油开采中的应用具有重要的意义。

对碱驱后具有较高pH值的稠油包水乳液的处理需要采取有效的方法来中和水相中的碱，同时破坏W/O乳液的稳定性。为了解决这一问题，有研究人员提出利用CO₂来对W/O乳液进行破乳，取得了不错的效果，但是操作时压力却要高达几百MPa，这就对设备要求提出了较高的要求，同时成本也相应增加。而单纯利用破乳剂进行破乳，要想取得好的破乳效果，则需要增加破乳剂的用量，导致成本急剧增加。因此，开发出对设备要求低、方法简便易行、成本较低的破乳方法，对于稠油包水乳液的处理具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用CO₂和破乳剂相结合的用于碱驱后稠油乳液破乳的方法，在能够达到较好破乳效果的同时，大大降低了CO₂的压力和破乳剂的用量，使油水的分离效果更好，同时操作简单，成本降低。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于碱驱后稠油乳液破乳的方法，所述方法包括如下步骤：

（1）将破乳剂和稠油乳液混合搅拌，使破乳剂的浓度在80-200 mg/L，混均后送入高压罐中；

（2）向高压罐中通入50-700 kPa的CO₂后，使罐旋转让CO₂充分溶解，同时，控制罐内温度控制在20-70 ℃，待平衡0-14小时后，乳液即会发生油水分离。

优选的，所述破乳剂为：四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚、烷基酚醛树脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚中的一种或两种。

优选的，所述步骤（1）中稠油乳液和破乳剂混合时间控制在75-240 min。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

（1）本方法采用破乳剂与CO₂结合的方法，可以在较低温度较短时间内达到80%以上的破乳效果，能大幅度地提高经济效益；

（2）本方法中所采用的CO₂压力在100 kPa时就能达到非常好的分离效果，对设备的要求低，能耗低，成本相应降低；

（3）本方法中采用CO₂与破乳剂结合的方法，比单纯利用破乳剂进行破乳降低了破乳剂的用量，所采用的破乳剂用量低于200 mg/L，大大降低了成本；

（4）破乳体系中利用CO₂很好地中和了采出液中存在的大量碱，降低了后续的废水处理步骤，工艺更加简单；

（5）本发明的方法，对环境污染性小，对设备的腐蚀性低。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1为本发明具体实施例利用CO₂和破乳剂进行破乳的工艺流程。

图2为CO₂压力变化对破乳效果的影响。

图3为CO₂压力变化对乳液水相pH的影响。

图4为混合时间对破乳效果的影响。

图5为四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚用量对破乳效果的影响。

图6为 HCl用量对破乳效果的影响。

图7为乙酸用量对破乳效果的影响。

图8为用HCl或乙酸来代替CO₂破乳时体系的pH值随酸用量的变化。

图9为体系压力变化对破乳效果的影响。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

以下实施例中100.0 g油包水乳液为将0.79 g NaCl、0.036 g CaCl₂、0.039 g MgCl₂、0.105 g NaOH加入到 34.03 g H₂O中搅拌溶解后得到35.0 g模拟矿化水，然后加入65.0 g原油，充分搅拌得到模拟的稠油碱驱乳液。其中，破乳效率为破乳后分离得到的水的质量与破乳前乳液中水的质量之比。

实施例1

取100.0g油包水乳液加入10mg破乳剂烷基酚醛树脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入纯CO₂使压力达到并保持100kPa，在22℃条件下平衡3个小时后，油水即会发生分离，测量得到的水的质量为29.0 g，破乳效率为：29/35=82.9%。

实施例2

取100.0g油包水乳液加入10mg破乳剂四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入纯CO₂使压力达到并保持100kPa，在22℃条件下平衡3个小时后，加热到70℃后再平衡1小时，测量得到的水的质量为30.9g，破乳效率为88.3%。

实施例3

取100.0g油包水乳液加入10mg破乳剂四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入纯CO₂使压力达到并保持100kPa，加热到70℃后再平衡14小时，测量得到的水的质量为31.0g，破乳效率为88.6%。

实施例4

取100.0g油包水乳液加入8mg破乳剂四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入纯CO₂使压力达到并保持700kPa，加热到70℃后再平衡14小时，测量得到的水的质量为29.5g，破乳效率为84.3%。

实施例5

取100.0g油包水乳液加入10mg破乳剂四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入纯CO₂使压力达到并保持200kPa，在22℃条件下平衡3个小时后，加热到70℃后再平衡10小时，测量得到的水的质量为31.0 g，破乳效率为88.6%。

实施例6

取100.0g油包水乳液加入10mg破乳剂四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入纯CO₂使压力达到并保持200kPa，在22℃条件下平衡1个小时后，油水即会发生分离，测量得到的水的质量为29.4g，破乳效率为84.0%。

实施例7

取100.0g油包水乳液加入10mg破乳剂四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入纯CO₂使压力达到并保持500kPa，在22℃条件下平衡3个小时后，油水即会发生分离，测量得到的水的质量为30.2g，破乳效率为86.3%。

实施例8

取100.0g油包水乳液加入10mg破乳剂四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入纯CO₂使压力达到并保持700kPa，在22℃条件下平衡2个小时后，油水即会发生分离，测量得到的水的质量为31.0g，破乳效率为88.6%。

实施例9

取100.0g油包水乳液加入10 mg破乳剂烷基酚醛树脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入纯CO₂使压力达到并保持100kPa，加热到50℃后再平衡14小时，测量得到的水的质量为31.0g，破乳效率为88.6%。

我们详细地研究了CO₂的压力、混合时间、老化温度和破乳剂用量等因素对破乳效果的影响。首先考察了CO₂压力对破乳效果的影响，在稠油包水乳液中加入破乳剂四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，使破乳剂浓度为170 mg/L，通入一定压力的CO₂，混合时间为3h时，得到了破乳效率随CO₂压力的变化，如附图2所示。由附图2可以看到，破乳效率随着CO₂压力的增加快速增加，当CO₂压力为50 kPa时，破乳效率在80%到90%之间，随CO₂压力的继续增加，破乳效率增加的幅度很小，已经达到平台。同时由附图2还可以看到，当CO₂压力为50 kPa时，体系温度为22℃时，破乳效率达到82%，当温度升到70℃后平衡1h、2h以及14h时，破乳效率变化很小，均为89%左右。可见，升高温度有利于稠油乳液的破乳，同时平衡时间对破乳效果影响很小。

从前面的研究可以看到，只要CO₂的压力达到50 kPa，在22℃时就能达到比较理想的破乳效果，同时我们还考察了破乳后水相的pH受CO₂压力影响，如附图3所示，随着CO₂压力的增加，水相的pH逐渐降低。破乳前乳液的pH值为10，而当CO₂压力为50 kPa时，体系pH为7.7，可见对于碱性的乳液CO₂起到了很好的中和作用。

我们还考察了混合时间对破乳效果的影响，在稠油包水乳液中加入170 mg/L的破乳剂，通入CO₂使压力达到100 kPa，控制不同的混合时间，得到破乳效果随混合时间的变化，如附图4所示。破乳效率随着混合时间的增加快速增加，当混合时间达到65 min时，随着时间的增长破乳效率增加幅度降低。同时，也能发现，当温度升高到70℃后并平衡一定时间后，体系的破乳效果有较大幅度的增加，因此，可以采取增加平衡时间或加热的方式来提高体系的破乳效率。

之后我们又考察了破乳剂用量对体系破乳效果的影响，在稠油包水乳液中加入一定量的破乳剂，控制CO₂的压力为100 kPa，混合时间为3 h，得到破乳效率随破乳剂用量的变化，如附图5所示。破乳剂的加入对于破乳效果的影响非常明显，当不加破乳剂时，在实验研究的条件下，只有当加热到70℃并平衡14 h后，体系才会发生破乳，并且破乳效率仅为17%，而其它两个实验条件下没有破乳现象发生。当破乳剂的量从0增加到95 mg/L时，破乳效率在实验条件下可达到80%-90%，之后随着破乳剂浓度增加，破乳效率增加不明显。同时， 22℃和70℃时的实验结果对比，温度升高之后，破乳效果仅仅提高5%左右。因此，通过调节破乳剂的用量和CO₂的压力可以对稠油包水乳液实现低温快速破乳的效果。

与CO₂对比，我们还研究了以HCl和乙酸来中和处理稠油包水乳液，在稠油包水乳液中加入170 mg/L的破乳剂和一定量的HCl或乙酸，混合时间为3h时，考察HCl和乙酸的用量对破乳效果的影响，如附图6和附图7所示。可以看到随着HCl和乙酸用量的增加，破乳效率都呈现先增加后降低的变化趋势，在HCl和乙酸用量分别为2.5 mmol和120 μL时，破乳效率达到最大值。在22℃时，体系的破乳效率分别为72.2%和68.8%，而当加热到70℃并平衡14h后，破乳效率则分别为81.6%和81.3%。可见，以HCl和乙酸来代替CO₂时，体系的破乳效果都不如用CO₂时的效率高。同时，我们还考察了体系pH值的变化，如附图8所示。可以看到，无论是用HCl还是乙酸，体系的pH值都随着酸的用量增加出现快速降低的变化趋势，并且体系的pH快速地由碱性变成酸性，这势必增加了油田后续水处理的工作任务。因此，利用CO₂来进行破乳具有HCl或乙酸无法替代的作用。

通过前面的研究发现，随着CO₂压力增加，破乳效果逐渐增强，为了证明是否仅是压力的增加引起破乳效果的增强，我们选用了N₂采用相同的破乳过程进行了破乳实验来验证，在通入CO₂压力达到100 kPa时，通过通入N₂来控制体系的压力，体系的破乳效率随N₂压力的变化如附图9所示。可见，随着压力增加，体系的破乳效果呈现逐渐降低的趋势，说明了对于该发明体系的破乳效果，CO₂在其中具有重要的作用，而非仅是增加体系的压力。因此，我们可以得出该发明体系对稠油包水乳液破乳的作用机理为CO₂溶解于水相中，中和了体系中的碱，同时在加入的少量破乳剂的作用下，对乳状液起到了快速破乳的效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种用于碱驱后稠油乳液破乳的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

（1）将破乳剂和稠油乳液混合搅拌75-240 min，使破乳剂的浓度在80-200 mg/L，混均后送入高压罐中；

（2）向高压罐中通入50-700 kPa的CO₂后，使罐旋转让CO₂充分溶解，同时，控制罐内温度在20-50 ℃，待平衡0-14小时后，乳液即会发生油水分离；

所述破乳剂为：四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚、烷基酚醛树脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚中的一种或两种。