CN114720596B - 一种富含芳烃原油组分的分离方法 - Google Patents

一种富含芳烃原油组分的分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种富含芳烃原油组分的分离方法，采用制备液相色谱技术，以疏水型C4或C8键合硅胶为分离材料，以甲醇为流动相，流速为10mL/min，对原油样品进行分离；前5min单独收集，以后每隔10min收集一个组分，共收集7个组分，将溶剂去除得到原油不同组分。气相色谱‑质谱分析结果表明，得到的原油第二个组分富含芳烃，其余组分芳烃含量较低或几乎不含芳烃。富含芳烃的原油组分与甜菜碱的油水界面张力可达超低（<1×10‑3mN/m），而与石油磺酸盐的油水界面张力不能达到超低，数值与原油时相似，在~10‑2mN/m左右。本发明可以将原油中富含芳烃的特征组分进行有效分离，为深入研究原油组分与不同类型表面活性剂之间的相互作用关系提供技术支撑。

Description

一种富含芳烃原油组分的分离方法
技术领域
本发明涉及一种富含芳烃原油组分的分离方法，尤其涉及一种与甜菜碱可产生超低界面张力而与石油磺酸盐不能产生超低界面张力的特征原油组分的分离方法，属于油田化学驱提高采收率技术领域中原油结构与表面活性剂构效关系理论研究的评价技术。
背景技术
表面活性剂分子在油水界面的富集程度不仅取决于表面活性剂本身的物理化学性质，还与油相的结构组成密切相关。为了掌握原油和表面活性剂之间的构效关系，需要对原油的结构组成开展大量研究工作；采用不同分离技术对原油中的特征组分进行分离，是相关研究工作的基础和前提。研究工作者针对原油与表面活性剂之间的相互作用关系开展了系列研究工作，包括原油中族组分、原油中石油酸和石油碱的界面性能等。
为了从不同角度认识原油结构组成与甜菜碱、石油磺酸盐之间的相互作用关系，本发明针对原油中富含芳烃的特征组分进行了分离，为深入研究原油与不同表面活性剂之间的相互作用关系提供有效的技术支撑。
发明内容
本发明的目的是针对原油中不同组分之间存在明显的界面活性，但得到原油中不同组分可采用的分离技术还存在一定局限和发展空间的现状，提供一种分离原油中富含芳烃组分的方法，该原油特征组分可与甜菜碱产生超低界面张力，而不能与石油磺酸盐产生超低界面张力。
本发明一种富含芳烃原油组分的分离方法，包括以下步骤：
（1）液相色谱柱制备：采用高压匀浆法进行色谱柱的装填，填料为疏水型反相C4键合硅胶或疏水型反相C8键合硅胶，匀浆液为四氯化碳，顶替液为正己烷，压力为40MPa；色谱柱为不锈钢管柱，规格为长25cm、内径2.1cm。
（2）原油组分分离：在以下色谱条件下对原油进行组分分离，色谱分离条件：以甲醇为流动相，流速为10mL/min，进样体积为10mL；原油样品质量浓度为40mg/mL。
（3）原油组分收集：原油组分按时间区间进行收集，前5min单独收集，以后每隔10min收集一个组分，分别收集0~5min、5~15min、15~25min、25~35min、35~45min、45~55min、55~65min的流出液，合计7个组分，分别标记为A~G。
（4）原油组分结构分析：采用气相色谱-质谱对原油组分中的特征结构信息进行分析，气相色谱柱为Agilent VF-5ht（30m*0.25mm*0.1µm），柱温为程序升温，初始温度100℃，保持2min，以5℃/min的速率升温至330℃，进样器温度为320℃，色谱柱流速为1mL/min，离子源温度为230℃，MS四极杆温度为150℃。结果发现，原油组分B（5~15min流出液组分）富含芳烃，原油组分C含有少量芳烃，原油组分A、D~G几乎不含芳烃。
（5）界面张力测试：配制质量浓度均为0.3%的月桂基甜菜碱（BS-12）、月桂酰胺丙基甜菜碱（LAB）、硫代甜菜碱（S-12）、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱（CHSB）、石油磺酸盐（PS）溶液，以原油及原油不同组分为油相，进行界面张力测试，测试条件如下：温度40℃，转速6000rpm，密度差0.143，测试时间0~120min。
将原油组分B作为本发明得到的原油特征组分，结果显示该原油特征组分与甜菜碱之间具有优异的界面活性，界面张力可以达到超低（<1×10-3mN/m），与石油磺酸盐之间不能达到超低界面张力，测试结果在~10-2mN/m左右。
综上所述，本发明采用制备液相色谱技术，将原油中富含芳烃的特征组分进行有效分离得到原油特征组分，对甜菜碱而言，是活性组分，而对于石油磺酸盐而言，是非活性组分或活性较差组分。获得了原油中富含芳烃的特征组分后，后续为深入研究原油与甜菜碱、石油磺酸盐之间的相互作用关系提供技术支撑。
附图说明
图1是本发明中原油与甜菜碱和石油磺酸盐的界面张力测试结果。
图2是本发明中原油组分B与甜菜碱和石油磺酸盐的界面张力测试结果。
图3是本发明中不同油相与不同表面活性剂界面张力对比结果。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明一种富含芳烃原油组分的分离方法进行说明。
所使用的仪器：半制备型液相色谱仪，安捷伦1100系列，美国；界面张力仪，北京盛维基业科技有限公司TX-500，中国。
试剂：甲醇，色谱纯，北京迈瑞达科技有限公司；正己烷、四氯化碳，分析纯，天津百世化工有限公司；甜菜碱，工业品，杭州莫洛特化学科技有限公司；原油和石油磺酸盐，中国石油勘探开发研究院提供。
（1）液相色谱柱制备：采用高压匀浆法进行色谱柱的装填，填料为疏水型反相C4键合硅胶或疏水型反相C8键合硅胶，匀浆液为四氯化碳，顶替液为正己烷，压力为40MPa；色谱柱为不锈钢管柱，规格为长25cm、内径2.1cm。
（2）原油组分分离：在以下色谱条件下对原油进行组分分离，色谱分离条件：以甲醇为流动相，流速为10mL/min，进样体积为10mL，原油样品质量浓度为40mg/mL。
（3）组分收集：原油组分按时间区间进行收集，分别收集0~5min、5~15min、15~25min、25~35min、35~45min、45~55min、55~65min的流出液，合计7个组分，分别标记为A~G。各组分所占含量结果见表1。
（4）原油组分结构分析：采用气相色谱-质谱对原油组分中的特征结构信息进行分析，气相色谱柱为Agilent VF-5ht（30m*0.25mm*0.1µm），柱温为程序升温，初始温度100℃，保持2min，以5℃/min的速率升温至330℃，进样器温度为320℃，色谱柱流速为1mL/min，离子源温度为230℃，MS四极杆温度为150℃。原油不同组分中芳烃结构分析结果见表2。
（5）界面张力测试：配制质量浓度均为0.3%的月桂基甜菜碱（BS-12）、月桂酰胺丙基甜菜碱（LAB）、硫代甜菜碱（S-12）、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱（CHSB）、石油磺酸盐（PS）溶液，以原油及原油不同组分为油相，进行界面张力测试，测试条件如下：温度40℃，转速6000rpm，密度差0.143，测试时间0~120min，测试结果分别见图1~3。当界面张力测试结果小于1×10-3mN/m时，油滴很容易拉断，为了便于作图并进行对比分析，将界面张力测试结果小于1×10-3mN/m时认为该体系可以达到超低界面张力，并统一将测试结果标记为1×10- 3mN/m。
由图1可知，原油与甜菜碱BS-12、LAB、S-12和CHSB的界面张力测试结果较高，均在3.4×10-1mN/m以上；原油与石油磺酸盐PS的界面张力测试结果较低，在3×10-2mN/m左右。由图2可知，原油组分B与甜菜碱BS-12、LAB、S-12和CHSB的界面张力均可达到超低（<1×10- 3mN/m），而与石油磺酸盐PS的界面张力不能达到超低（<1×10-3mN/m），在3×10-2mN/m左右，与原油作为油相时测试结果类似。由此可以推断，原油组分B对于甜菜碱而言，是原油中的活性组分，可以快速将界面张力降至超低数值。
根据图3对比结果可知，如果把原油作为油相，不同结构类型甜菜碱的界面活性均较差，无法有效的降低油水界面张力，因此甜菜碱作为表面活性剂，其界面性能较差。但是如果原油组成发生了变化，把原油中富含芳烃的组分B作为油相，则甜菜碱具有优异的界面活性，很容易就可以将油水界面张力降至超低。因此，对于同一种表面活性剂而言，其界面活性的高低要根据原油的不同组成来进行定义。
以上结果表明，采用本发明中的分离技术，可以得到原油中富含芳烃的特征组分，该特征组分可与不同结构甜菜碱产生超低界面张力，而不能与石油磺酸盐产生超低界面张力。根据以上实验结果，结合对原油特征组分的结构组成进行表征，有利于认识原油结构与表面活性剂性能之间的对应关系。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure DEST_PATH_IMAGE002

Claims (2)

1.一种富含芳烃原油组分的分离方法，包括以下步骤：
（1）原油组分分离：以疏水型反相键合硅胶为分离材料对原油进行组分分离，色谱柱采用半制备型液相色谱柱，长为25cm、内径为2.1cm，流动相为甲醇，流速为10mL/min，进样体积为10mL；所述疏水型反相键合硅胶为疏水型反相C4键合硅胶或疏水型反相C8键合硅胶；
液相色谱柱的制备方法为：采用高压匀浆法进行色谱柱的装填，填料为疏水型反相C4键合硅胶或疏水型反相C8键合硅胶，匀浆液为四氯化碳，顶替液为正己烷，压力为40MPa；
（2）原油组分收集：原油组分按时间区间进行收集，分别收集0~5min、5~15min、15~25min、25~35min、35~45min、45~55min、55~65min的流出液，共收集7个组分；
（3）采用气相色谱-质谱对原油组分中的特征结构信息进行分析，确定出5~15min流出液为富含芳烃原油组分；以甜菜碱和石油磺酸盐为表面活性剂进行界面张力测试，富含芳烃原油组分与甜菜碱能够产生超低界面张力，界面张力<1×10-3mN/m，与石油磺酸盐不能达到超低界面张力；富含芳烃原油组分中所含芳烃组分包括烷基萘、烷基茚满、烷基芴、烷基菲、烷基蒽；
所述甜菜碱为月桂基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、硫代甜菜碱或椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱；
气相色谱-质谱条件为：气相色谱柱为Agilent VF-5ht，柱温为程序升温，初始温度100℃，保持2min，以5℃/min的速率升温至330℃，进样器温度为320℃，色谱柱流速为1mL/min，离子源温度为230℃，MS四极杆温度为150℃；
界面张力测试条件为：测试温度为40℃，转速为6000rpm，密度差为0.143，测试时间0~120min，表面活性剂的质量浓度为0.3%。
2.如权利要求1所述一种富含芳烃原油组分的分离方法，其特征在于：步骤（1）中，原油浓度为40mg/mL。
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