CN115449067B - 一种用于处理页岩油的破乳剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油开发用化学助剂技术领域，公开了一种用于处理页岩油的破乳剂及其制备方法。该制备方法包括三个步骤：（1）合成起始剂：将脂肪酸甲酯、多乙烯多胺、高碳醇分别加入反应釜内；（2）合成中间体：将起始剂和碱性催化剂加入反应釜内，真空脱水后加入环氧丙烷、环氧乙烷；（3）混配出料：将中间体导入混配釜，加入重芳烃，混配均匀后出料。本发明以多乙烯多胺、高碳醇并复配脂肪酸甲酯为起始剂，以环氧丙烷、环氧乙烷共同参与合成的聚合酯化型破乳剂，其破乳性能大大加强，对于含蜡量高的原油在低温下亦表现出前期脱水速度快、最终脱水率高的显著优势，特别适用于页岩油的破乳。
Description
技术领域
本发明涉及石油开发用化学助剂技术领域，具体涉及一种用于处理页岩油的破乳剂及其制备方法。
背景技术
随着世界石油工业的发展，石油开采量日益增加，当原油从地下开采出来时，经常夹带着大量的水或盐水，在原油中存在的界面活性物质的作用下，这些水或盐水可与原油形成具有相当稳定性的乳液，这些乳液给油气集输和原油炼制带来极大的困难，因此必须进行脱水脱盐，也就是进行破乳；破乳可以采用不同的方法，但最常见的也是最有效的方法是加入化学试剂进行化学破乳，破乳剂分子渗入并粘附在乳化液滴的界面上，置换出乳化剂并破坏表面膜，使分散相释放出来并聚结、分相，最终达到各相分离的目的。
况且，在我们国家还发现储量不少的页岩油，现已逐步开发；随着增产措施日益增多，导致目前开发过程中采出液性质更趋复杂，这也给地面油水处理带来了较大难度，如酸化施工中各种表面活性剂的引入，堵水施工中水溶性高分子冻胶的采用，以及稠油乳化降粘剂的大规模使用，碱、聚合物、表面活性剂等复合驱在各大油田已经成为稳定的乳状液体系；这给原油破乳脱水带来更大难题，形成许多新课题，如：三次采油采出液的油水处理，稠油破乳剂的开发应用，浅层油藏低温破乳剂的研究应用等；在这些课题的解决过程中都具有一个突出的特征，即要求破乳剂具备高效的破乳脱水能力。
现有技术中常规破乳剂往往需要在较高的温度（大于70℃）下才能有效，破乳脱水时加热需要消耗大量的能量，并且破乳脱水所需要的时间长，破乳脱水达不到预期效果。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种用于处理页岩油的破乳剂及其制备方法。
一种用于处理页岩油的破乳剂的制备方法，其包括以下步骤：
（1）合成起始剂：将脂肪酸甲酯15-20质量份、多乙烯多胺30-40质量份、高碳醇30-40质量份分别加入反应釜内，开启真空升温脱水，逐渐升温至130-135℃，至无水脱出，起始剂合成完毕；
（2）合成中间体：将步骤（1）合成的起始剂10-20质量份和碱性催化剂加入反应釜内，开启搅拌；将物料加热至105-115℃，真空脱水至无水分馏出；加入环氧丙烷20-30质量份，再通入环氧乙烷15-25质量份，控制反应压力≤0.45MPa，反应温度保持在105-115℃；维持反应温度，继续搅拌熟化至压力不再下降，反应结束，中间体得以合成；
（3）混配出料：将步骤（2）合成的中间体导入混配釜，加入重芳烃20-25质量份，混配均匀后出料。
所述步骤（1）脂肪酸甲酯为C12-18的不饱和脂肪酸甲酯。
所述步骤（1）多乙烯多胺为四乙烯五胺或三乙烯四胺。
所述步骤（1）高碳醇为C12-14的高碳醇。
所述步骤（2）碱性催化剂为氢氧化钾或氢氧化钠。
所述步骤（2）碱性催化剂加入量为起始剂质量份的2%-4%。
所述步骤（2）真空脱水操作，当反应釜内压力接近-0.10MPa时关闭真空阀。
所述各用料的计量全程采用电子称重数显设备。
一种用于处理页岩油的破乳剂，由上述的一种用于处理页岩油的破乳剂的制备方法进行制备而获得。
与现有技术相比，本发明主要具有以下显著优势：
1.本发明以多乙烯多胺、高碳醇并复配脂肪酸甲酯为起始剂，以环氧丙烷、环氧乙烷共同参与合成的聚合酯化型破乳剂，其破乳性能大大加强，脱水快、水色浅、用量少。据实验，即使对于含蜡量高的原油，使用本发明破乳剂也能进行高效脱水，90分钟脱水率达到93%以上，最终脱水率达到95%以上。
2.本发明破乳剂在低温下也具有较好的破乳效果。据实验，即使对于含蜡量高的原油，在70℃温度下也能很好地达到脱水标准。
3.本发明破乳剂特别适用于页岩油的破乳。
4.本发明破乳剂制备方法操作简便，有利推广应用。
附图说明
图1为本发明破乳剂生产工艺流程示意图；图中：1-第一反应釜，2-第一真空泵，3-第一尾气处理装置，4-冷凝收集装置，5-第二尾气处理装置，6-第二真空泵，7-第三尾气处理装置，8-第二反应釜，9-混配釜，10-阀门，11-多乙烯多胺，12-高碳醇，13-脂肪酸甲酯，14-起始剂，15-碱性催化剂，16-环氧丙烷，17-环氧乙烷，18-重芳烃，19-氮气。
图2为本发明实验例1不同破乳剂破乳脱水实验结果展示图。
图3为本发明实验例2不同破乳剂破乳脱水实验结果展示图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明进行详细描述。
实施例1
参见图1。一种用于处理页岩油的破乳剂的制备方法，其包括以下步骤：
（1）合成起始剂：将C12-18的不饱和脂肪酸甲酯15质量份、四乙烯五胺30质量份、C12-14的高碳醇30质量份分别加入反应釜内，开启真空升温脱水，逐渐升温至130℃，至无水脱出，起始剂合成完毕；
（2）合成中间体：将步骤（1）合成的起始剂10质量份和氢氧化钾0.2质量份加入反应釜内，开启搅拌；将物料加热至105℃，真空脱水至无水分馏出，当反应釜内压力接近-0.10MPa时关闭真空阀；加入环氧丙烷20质量份，再通入环氧乙烷15质量份，控制反应压力≤0.45MPa，反应温度保持在105℃；维持反应温度，继续搅拌熟化至压力不再下降，反应结束，中间体得以合成；
（3）混配出料：将步骤（2）合成的中间体导入混配釜，加入重芳烃15质量份，混配均匀后出料。
上述各用料的计量全程采用电子称重数显设备，以确保用量精准。
实施例2
参见图1。一种用于处理页岩油的破乳剂的制备方法，其包括以下步骤：
（1）合成起始剂：将C12-18的不饱和脂肪酸甲酯18质量份、四乙烯五胺35质量份、C12-14的高碳醇35质量份分别加入反应釜内，开启真空升温脱水，逐渐升温至132℃，至无水脱出，起始剂合成完毕；
（2）合成中间体：将步骤（1）合成的起始剂15质量份和氢氧化钠0.3质量份加入反应釜内，开启搅拌；将物料加热至110℃，真空脱水至无水分馏出，当反应釜内压力接近-0.10MPa时关闭真空阀；加入环氧丙烷25质量份，再通入环氧乙烷18质量份，控制反应压力≤0.45MPa，反应温度保持在110℃；维持反应温度，继续搅拌熟化至压力不再下降，反应结束，中间体得以合成；
（3）混配出料：将步骤（2）合成的中间体导入混配釜，加入重芳烃20质量份，混配均匀后出料。
上述各用料的计量全程采用电子称重数显设备，以确保用量精准。
实施例3
参见图1。一种用于处理页岩油的破乳剂的制备方法，其包括以下步骤：
（1）合成起始剂：将C12-18的不饱和脂肪酸甲酯20质量份、三乙烯四胺40质量份、C12-14的高碳醇40质量份分别加入反应釜内，开启真空升温脱水，逐渐升温至135℃，至无水脱出，起始剂合成完毕；
（2）合成中间体：将步骤（1）合成的起始剂20质量份和氢氧化钾0.4质量份加入反应釜内，开启搅拌；将物料加热至115℃，真空脱水至无水分馏出，当反应釜内压力接近-0.10MPa时关闭真空阀；加入环氧丙烷30质量份，再通入环氧乙烷20质量份，控制反应压力≤0.45MPa，反应温度保持在115℃；维持反应温度，继续搅拌熟化至压力不再下降，反应结束，中间体得以合成；
（3）混配出料：将步骤（2）合成的中间体导入混配釜，加入重芳烃25质量份，混配均匀后出料。
上述各用料的计量全程采用电子称重数显设备，以确保用量精准。
实验例1
本实验例为页X-XHF原油破乳剂选型实验。页X-XHF产出液为高乳化页岩油，原油破乳脱水难度大。为此开展破乳实验，依据《Q/SH1020 1418—2021原油破乳剂技术条件》进行脱水率的评价，具体如下：
1.破乳剂：收集7个破乳剂样品，编号分别为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#，其中3#样品为本发明实施例1破乳剂。
2.破乳剂加药浓度：100mg/l（标准要求浓度，中质原油，主要指标：90分钟脱水率≥93%）。
3.实验温度：该井原油含蜡量高，根据现场实际沉降温度为70℃，故提高脱水温度至70℃。
4.自然乳化原油含水率：37% ；20℃脱水原油密度0.8885g/cm3，为中质原油。
5.脱水实验结果：参见表1及图2。
表1 不同破乳剂70℃破乳脱水率测试结果
由表1看出，针对页X-XHF自然乳化原油，3#、4#、5#、6#破乳剂样品能够脱出水，其他3个破乳剂样品1#、2#、7#均未能脱出水。3#破乳剂90min脱水率达到94%，是脱水速率唯一达到标准要求（中质原油，90分钟脱水率≥93%）的破乳剂；3#破乳剂最终脱水率达到95%，比4#、5#破乳剂脱水率高出17%，比6#破乳剂脱水率高出70%，是脱水效果最好的破乳剂。
从图1也可形象地看出，3#破乳剂脱水效果最好。
以上充分说明：本发明破乳剂（即3#破乳剂）相对于当前生产上应用的破乳剂，其脱水速率最高、脱水效果最好。
实验例2
本实验例为XX油田单井王XXX原油破乳剂选型实验,依据《Q/SH1020 1418—2021原油破乳剂技术条件》进行脱水率的评价，具体如下：
1.破乳剂：将前期选型破乳剂进行二次试验，其中编号HBD-3为本发明实施例2破乳剂。
2.破乳剂加药浓度：125mg/l（标准要求浓度，主要指标：重质原油，90分钟脱水率≥80%）。
3.实验温度：根据现场升温沉降试验情况，确定脱水温度为70℃。
4.自然乳化原油含水率：23%；20℃脱水原油密度0.9653g/cm3，为重质原油。
5.脱水实验结果：参见表2及图3。
表2 不同破乳剂70℃破乳脱水率测试结果
由表1看出，针对单井王XXX自然乳化原油，HBD-3破乳剂90min脱水率达到93%，是脱水速率唯一达到标准要求（重质原油，90分钟脱水率≥80%）的破乳剂；HBD-3破乳剂24h脱水率达到96%（重质原油，24h脱水率技术要求≥93%），比W-1破乳剂脱水率高出16%，比532破乳剂脱水率高出21%，是脱水效果最好的破乳剂。
从图2也可形象地看出，HBD-3破乳剂脱水效果最好。
二次重复实验结果充分说明：本发明破乳剂（即HBD-3破乳剂）前期（90分钟）脱水速度快，最终（24h）脱水率高，显著优于其他破乳剂。
Claims (2)
1.一种用于处理页岩油的破乳剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）合成起始剂：将脂肪酸甲酯15-20质量份、多乙烯多胺30-40质量份、高碳醇30-40质量份分别加入反应釜内，开启真空升温脱水，逐渐升温至130-135℃，至无水脱出，起始剂合成完毕；
（2）合成中间体：将步骤（1）合成的起始剂10-20质量份和碱性催化剂加入反应釜内，开启搅拌；将物料加热至105-115℃，真空脱水至无水分馏出；加入环氧丙烷20-30质量份，再通入环氧乙烷15-25质量份，控制反应压力≤0.45MPa，反应温度保持在105-115℃；维持反应温度，继续搅拌熟化至压力不再下降，反应结束，中间体得以合成；
（3）混配出料：将步骤（2）合成的中间体导入混配釜，加入重芳烃15-25质量份，混配均匀后出料；
所述步骤（1）脂肪酸甲酯为C12-18的不饱和脂肪酸甲酯；
所述步骤（1）多乙烯多胺为四乙烯五胺或三乙烯四胺；
所述步骤（1）高碳醇为为C12-14的高碳醇；
所述步骤（2）碱性催化剂为氢氧化钾或氢氧化钠；
所述步骤（2）碱性催化剂加入量为起始剂质量份的2%-4%；
所述步骤（2）真空脱水操作，当反应釜内压力-0.10MPa时关闭真空阀；
所述各用料的计量全程采用电子称重数显设备。
2.一种用于处理页岩油的破乳剂，其特征在于，由权利要求1所述的一种用于处理页岩油的破乳剂的制备方法进行制备而获得。
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