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酚胺樹脂聚醚型破乳劑分子結(jié)構(gòu)、濃度對油-水界面張力的影響——實(shí)驗(yàn)部分
來源：石油學(xué)報（石油加工） 瀏覽 1150 次 發(fā)布時間:2024-09-13
采用旋轉(zhuǎn)滴法測定了9種酚胺樹脂聚醚型破乳劑（PAPEmn）與勝利油田孤東二元驅(qū)原油、水驅(qū)原油組成的體系的油-水界面張力，考察了PAPEmn質(zhì)量濃度、PAPEmn的相對分子質(zhì)量和HLB值以及溫度對油-水界面張力的影響。結(jié)果表明，PAPEmn系列破乳劑具有高于常規(guī)破乳劑的界面活性，且隨著PAPEmn濃度增加，體系的油-水界面張力顯著下降；對于親水性較強(qiáng)的PAPEm3系列破乳劑，隨著其質(zhì)量濃度從50mg/L升至1500mg/L，體系的油-水界面張力從100數(shù)量級降至10-3數(shù)量級；PAPEmn的的界面活性與其相對分子質(zhì)量和HLB值密切相關(guān)，實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，其親水親油平衡（HLB值）改變比相對分子質(zhì)量的變化更能影響體系的油-水界面張力，隨著HLB值增大，破乳劑的界面活性明顯增強(qiáng)；隨著溫度升高，PAPEmn的界面活性下降，表明該系列破乳劑較適合在低溫下使用。
二元復(fù)合驅(qū)（表面活性劑＋聚合物）采油技術(shù)在勝利油田得到廣泛的應(yīng)用，并且取得了很好的增產(chǎn)效益。但是采出乳狀液中殘留聚合物和表面活性劑等驅(qū)油化學(xué)劑。一方面，聚合物的存在不僅提高了采出液體系的黏度，而且增大了油-水界面膜的強(qiáng)度，另一方面，表面活性劑的存在較大程度地降低了油-水界面張力，使采出液體系界面自由能下降，使復(fù)合驅(qū)采出乳狀液的穩(wěn)定性大幅度提高，破乳脫水變得非常困難。因此，化學(xué)驅(qū)采出液的處理成為制約該技術(shù)發(fā)展的一個重要因素。對化學(xué)驅(qū)采出液進(jìn)行破乳，是化學(xué)驅(qū)油中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，對提高化學(xué)驅(qū)經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。
對破乳機(jī)理的研究表明，W/O型原油乳狀液的界面膜強(qiáng)度較大，這使原油中的水珠在碰撞后不易破裂，乳狀液較為穩(wěn)定，所以破壞界面膜是破乳的關(guān)鍵所在［1］。而界面膜的改變必然會直接影響到原油體系的油-水界面張力，所以對油-水界面張力的研究是了解界面膜變化的一種直接方法［2］。目前，人們對破乳劑性能的研究主要集中在采用瓶試法考察破乳劑對乳狀液的出水率/出油率的影響［3-5］，較少從破乳劑本身的界面活性或界面膜強(qiáng)弱進(jìn)行研究［6-8］。筆者以合成的9種酚胺樹脂聚醚型破乳劑（PAPEmn）為研究對象，采用旋轉(zhuǎn)滴法測定了勝利油田孤東二元驅(qū)原油及水驅(qū)原油加入PAPEmn后的油-水界面張力，考察了破乳劑質(zhì)量濃度、破乳劑分子結(jié)構(gòu)及溫度等因素對油-水界面張力的影響。該研究對弄清破乳劑的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系及新型破乳劑的開發(fā)有一定的指導(dǎo)價值。
1、實(shí)驗(yàn)部分
1.1試劑
中國石化勝利油田勝利勘察設(shè)計研究院三采中心合成的9種酚胺樹脂聚醚破乳劑。以酚胺樹脂為起始劑，按不同順序通入環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷，生成聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚，然后在一定條件下與交聯(lián)劑反應(yīng)，制得擴(kuò)鏈產(chǎn)物酚胺樹脂聚醚破乳劑PAPEmn。m、n取值1、2或3，m代表相對分子質(zhì)量的變化，n代表親水親油平衡（HLB值）的變化。通過改變加入環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的量和比例來控制破乳劑的相對分子質(zhì)量和HLB值，m從1到3表示相對分子質(zhì)量增大，n從1到3表示HLB值增大。
原油為勝利油田孤東二元驅(qū)原油（30、40和50℃下的密度分別為0.9394、0.9337和0.9312g/cm3）和水驅(qū)原油（30、40和50℃下的密度分別為0.9489、0.9423和0.9419g/cm3）。其他試劑均為分析純，水為二次蒸餾水。
1.2油-水界面張力的測定
采用北京通人新技術(shù)開發(fā)公司改進(jìn)的XZD-Ⅲ型旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測定油-水界面張力（γ），轉(zhuǎn)速為5000r/min。首先以孤東油田模擬水（離子組成見表1）配制不同質(zhì)量濃度的破乳劑溶液，加入原油樣品中，在30、40和50℃下分別測破乳劑溶液-原油體系的動態(tài)油-水界面張力，以時間（t）與油-水界面張力（γ）作圖，得到界面張力-時間曲線。
表1孤東油田模擬水的離子組成