CN108913200A - 一种用于稠油脱水的破乳剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于油田采出液的添加剂，具体涉及用于稠油脱水的破乳剂及其制备方法。该破乳剂由下列组分组成，40～60wt％的破乳剂主剂，1～2wt％的破乳剂助剂，10～20wt％的聚合物渗透剂，其余为水；所述的破乳剂助剂是硝酸钙和氯化钠中的一种；所述的聚合物渗透剂为磺甲基化聚丙烯酰胺。该破乳剂具有合成工艺简单，成本低廉，适应性强，低温破乳率高的特点，该破乳剂在温度为50℃，浓度为50ppm时对稠油的破乳率达到99.0％以上。因此，可广泛地应用于稠油脱水除油处理中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于油田采出液的添加剂，具体涉及一种用于稠油脱水的破乳剂及其制备方法。
背景技术
目前国内多数油田已经进入高含水开采阶段，特别是采用了三次采油技术以后，地层中的油被高度乳化，采出油的含水量普遍达到80％以上，加重了乳化原油破乳脱水的任务。国内外研究的破乳剂从化学类型上看，主要以非离子的聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物为主，我国原油破乳剂存在品种少，适应性差，质量不稳定等问题，迫切需要研制开发新的高效稠油破乳剂。
除少量H2S外，绝大多数的O、S元素以相对分子质量大的非烃化合物形式存在于原油中，其相对分子质量一般大于400；含O、S等元素的非烃化合物都具有一定的分子极性，从而具有较强的表面活性；按物质的相对分子质量折算，O、S含量的增加使具有表面活性的非烃化合物含量呈指数式增加。其中，O元素多以羧酸和酚类形式存在，是原油中酸性物质的主要成分，是高酸原油的结构本质，其表面活性更强。这些物质都是很好的W/O型乳化剂。该类原油乳状液具有如下结构特点：
(1)热力学稳定性提高。大量W/O乳化剂的存在，提高了乳状液的热力学稳定性。
(2)油水界面膜的厚度、机械强度、电荷密度高，具有表面活性、富含O和S的物质，吸附在油水界面，厚度高、电荷密度大、机械强度大，使破乳过程中的空间位阻、电荷斥力和机械阻力增大，破乳脱水难，常规的破乳剂在处理该类原油时，效果不理想，主要表现为破乳剂用量大、脱水温度高、沉降或电脱水处理时间长、脱出水质差等问题。
发明人在对破乳剂的研究过程中偶然发现谭景林博士的《阳离子有机硅表面活性剂的制备及其聚集行为研究》中的阳离子有机硅表面活性剂具有优异的破乳性能，对三元驱采出液的破乳率达到95％以上。同时发明人也发现，《水溶性聚合物改性水泥的研究》中磺甲基化聚丙烯酰胺具有分散水泥颗粒，改善水泥净浆的流动性的的作用，而本发明人意外的发现磺甲基化聚丙烯酰胺高分子亲水性基团易于在油水界面聚结，一些亲水基易于破解稠油聚集结构，亲水基团中的氧、氮原子与稠油中的杂原子所形成的氢键发生置换，从而具有渗透破乳的作用。
发明内容
本发明针对目前现有技术的不足而提供一种用于稠油脱水的破乳剂及其制备方法，该破乳剂具有合成工艺简单，成本低廉，适应性强，低温破乳率高的特点，该破乳剂在温度为50℃，浓度为50ppm时对稠油的破乳率达到99.0％以上。
本发明采用如下技术方案予以实现：
一种用于稠油脱水的破乳剂，该破乳剂由下列组分组成，40～60wt％的破乳剂主剂，优选55wt％；1～2wt％的破乳剂助剂，优选1.5wt％；10～20wt％的聚合物渗透剂，优选15wt％；其余为水。
所述的破乳剂主剂为阳离子有机硅表面活性剂，分子结构式如下：
所述的破乳剂助剂为硝酸钙和氯化钠中的一种。
所述的聚合物渗透剂为磺甲基化聚丙烯酰胺，分子结构式如下：
其中n＝300～500，优选350～400；
m＝100～300，优选150～200。
上述技术方案中，所述的破乳剂的制备方法为：
将破乳剂主剂、助剂及聚合物渗透剂和水混合；然后在50～80℃，常压下搅拌30～60min，搅拌速率为300～500rpm；之后冷却至室温，过滤脱除杂质，得到本发明的产品破乳剂。其中破乳剂主剂40-60wt％，破乳剂助剂1-2wt％，聚合物渗透剂10-20wt％，其余为水。
优选地，将破乳剂主剂、助剂及聚合物渗透剂和水混合；然后在65℃，常压下搅拌45min，搅拌速率为400rpm；之后冷却至室温，过滤脱除杂质，得到本发明的产品破乳剂。其中破乳剂主剂55wt％，破乳剂助剂1.5wt％，聚合物渗透剂15wt％，28.5wt％水。
本发明提供用于稠油脱水的破乳剂，阳离子有机硅表面活性剂通过在分子上引入硅元素，提高了破乳剂的表面活性和驱替原乳化剂的能力；多支链的星型结构，提高了其对小液滴的捕捉能力，可有效实现深度脱水的目标；高密度的支链结构，提高了分子定向排列的位阻，降低了其成膜的可能性，促进了油水的分离；破乳剂助剂可通过减小油珠表面的负电性和改变乳化剂的亲水亲油平衡而起作用；聚合物渗透剂非极性链可以轻易穿透乳化剂膜，与原油聚结，从而引起破乳，聚合物的渗透作用可有效降低破乳动力，使破乳剂在较低温度、较低搅拌速率下即可轻易破乳。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
本发明的破乳剂具有合成工艺简单、原料来源广泛和适应性强的特点；同时具有使用浓度低，在使用浓度50mg/L时，50℃条件下搅拌速率低于100rpm，搅拌20min即可使稠油的破乳率达到99.0％以上，满足了油田稠油破乳需求。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：
将破乳剂主剂、助剂及聚合物渗透剂和水混合；然后在50℃，常压下搅拌30min，搅拌速率为300rpm；之后冷却至室温，过滤脱除杂质，得到本发明的产品破乳剂A1。其中破乳剂主剂40g，破乳剂助剂1g，聚合物渗透剂10g，水49g。
破乳剂主剂为阳离子有机硅表面活性剂，分子结构式如下：
破乳剂助剂为硝酸钙。
聚合物渗透剂为磺甲基化聚丙烯酰胺，分子结构式如下：
其中n＝300～350；
m＝100～150。
经测试，该破乳剂A1在温度为50℃，浓度为50ppm时对稠油的破乳率达到99.2％以上，破乳效果良好。
实施例2：
将破乳剂主剂、助剂及聚合物渗透剂和水混合；然后在65℃，常压下搅拌45min，搅拌速率为400rpm；之后冷却至室温，过滤脱除杂质，得到本发明的产品破乳剂A2。其中破乳剂主剂55g，破乳剂助剂1.5g，聚合物渗透剂15g，水28.5g。
破乳剂主剂为阳离子有机硅表面活性剂，分子结构式如下：
破乳剂助剂为硝酸钙。
聚合物渗透剂为磺甲基化聚丙烯酰胺，分子结构式如下：
其中n＝350～400；
m＝150～200。
经测试，该破乳剂A2在温度为50℃，浓度为50ppm时对稠油的破乳率达到99.7％以上，破乳效果良好。
实施例3
将破乳剂主剂、助剂及聚合物渗透剂和水混合；然后在80℃，常压下搅拌60min，搅拌速率为500rpm；之后冷却至室温，过滤脱除杂质，得到本发明的产品破乳剂A3。其中破乳剂主剂60g，破乳剂助剂2g，聚合物渗透剂20g，水18g。
破乳剂主剂为阳离子有机硅表面活性剂，分子结构式如下：
破乳剂助剂为氯化钠。
聚合物渗透剂为磺甲基化聚丙烯酰胺，分子结构式如下：
其中n＝450～500；
m＝250～300。
经测试，该破乳剂A3在温度为50℃，浓度为50ppm时对稠油的破乳率达到99.5％以上，破乳效果良好。
Claims (5)
1.一种用于稠油脱水的破乳剂，该破乳剂由下列组分组成，40～60wt％的破乳剂主剂，1～2wt％的破乳剂助剂，10～20wt％的聚合物渗透剂，其余为水；
所述的破乳剂主剂为阳离子有机硅表面活性剂，分子结构式如下：
所述的破乳剂助剂为硝酸钙和氯化钠中的一种；
所述的聚合物渗透剂为磺甲基化聚丙烯酰胺，分子结构式如下：
其中n＝300～500；
m＝100～300。
2.根据权利要求1所述的用于稠油脱水的破乳剂，其特征在于，该破乳剂由下列组分组成，55wt％的破乳剂主剂，0.8wt％的破乳剂助剂，15wt％的聚合物渗透剂，29.2wt％的水。
3.根据权利要求1所述的用于稠油脱水的破乳剂，其特征在于，所述的聚合物渗透剂为磺甲基化聚丙烯酰胺，分子结构式如下：
其中n＝350～400；
m＝150～200。
4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的用于稠油脱水的破乳剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法如下：将破乳剂主剂、助剂及聚合物渗透剂和水混合；然后在50～80℃，常压下搅拌30～60min，搅拌速率为300～500rpm；之后冷却至室温，过滤脱除杂质，得到本发明的产品破乳剂；其中破乳剂主剂40-60wt％，破乳剂助剂1-2wt％，聚合物渗透剂10-20wt％，其余为水。
5.根据权利要求4所述的用于稠油脱水的破乳剂的制备方法，其特征在于，所述的制备方法如下：将破乳剂主剂、助剂及聚合物渗透剂和水混合；然后在65℃，常压下搅拌45min，搅拌速率为400rpm；之后冷却至室温，过滤脱除杂质，得到本发明的产品破乳剂；其中破乳剂主剂55wt％，破乳剂助剂1.5wt％，聚合物渗透剂15wt％，28.5wt％水。
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