关键词：原油乳状液 机理 破乳剂 发展趋势
在原油油藏的开发过程中，原油破乳脱水是一项必不可少的步骤，原油在油藏中由于各种原因以乳状液的形式存在。原油乳状液主要由原油、地层水和注入水、原油中存在的天然乳化剂（胶质、沥青等）、驱油用化学剂等组成。在原油开采过程中，原油可形成油包水型、水包油型和多重原油乳状液，增加了开采难度和开发成本。这种原油乳状液分散体系是非常复杂的，而且储层还包含这各种地质因素，这使原油乳状液保持在稳定的状态。破乳方法有很多种，通常用的是热化学破乳方法，但因为化学破乳剂的高效、快速和低成本的特点使其自身在油田化学中得到迅速发展。
１ 原油破乳
１．１ 原油乳状液破乳方法
１．１．１ 热处理
热处理法破乳通过加热提高乳状液的温度，增加体系的内能，破坏乳状液的稳定性达到破乳的目的。乳状液温度的升高产生两种作用，一种作用是加快了界面处乳化剂的热运动，乳化剂分子从界面处扩散到其他位置，使界面膜变薄，加大了小液滴碰撞聚集的几率；另一种作用是，体系温度的升高，加剧了连续相和分散相的热运动，也使乳状液的稳定性大大降低。由于方法简单易行，效率高，热处理方法被普遍使用。
１．１．２ 化学破乳
化学破乳是将具有界面活性的破乳剂加入到乳状液中改变界面的性质，使界面膜变薄进而促进了分散相聚集结合，达到破乳的目标。针对某种原油的化学破乳剂具有快速、高效的破乳效果，大大提高了分水率和分水速度，良好的破乳剂在１ｈ内可使原油乳状液的分水率达到９０％以 上，这不仅降低了原油的开发和加工成本，而且一定程度上提高了原油的采收率。所以目前油田大多使用化学破乳的方法，对破乳剂的研究也相当多，现在应用的最广泛的一类破乳剂是高分子非离子型破乳剂，主要是聚氧乙烯聚丙乙烯嵌段聚醚型破乳剂。另外聚合物型破乳剂也广泛地应用到油藏的开发中，在未来油田开发的过程中，化学破乳剂将会起到越来越重要的作用。
１．１．３ 电处理
电处理破乳法对油包水乳状液具有良好的破乳效果。通过显微镜跟踪小液滴的变形过程，从理论上研究了脉冲休止时间对液滴形变大小的影响。针对油包水型乳状液，乳化剂及其他分子聚集在油相和水相界面上并带有一定量的电荷，没有外部电场的存在下，这些带电分子在界面膜上由氢键及分子间力与水分子紧密相连，由于电极的排序是是杂乱无章的，形成了具有一定强度的界面膜，大大降低了小水滴之间的碰撞几率和聚集；当将一定电压的电场施加于油包水型乳状液时，界面膜上的带电分子改变原来的排列方向，按照电场场强方向有序排列，这就使界面膜面临破裂，再加上电场力使小水滴彼此靠近，当两界面相遇时水滴很容易凝结合并，最终小水滴聚并成较大的液滴因重力和密度差而沉降形成水层而达到破乳的目标。
１．１．４ 其他破乳方法
其他破乳方法如物理破乳，采用过滤，离心或超声波的方法破坏原油乳状液油水界面膜达到破乳目的。目前还有一种生物破乳方法，但现阶段对生物破乳的研究尚浅，距离其广泛的工业应用还需要一段时间。
１．２ 原油化学破乳机理
通常将乳状液的破乳分为分层、絮凝、膜排水和聚结四个阶段。将破乳剂加入到原油乳状液之后，破乳剂分子会吸附并聚集在界面上，其分子中的亲水基的亲水性大于原油乳状液中天然乳化剂分子的亲水基的亲水性，进而取代了天然乳化剂的位置，形成强度较小的界面膜，使原有的界面膜造到破坏，小水珠易于聚集形成大水珠，乳液中开始出现两相，由于水相密度大而聚集在底部，一段时间后，出现明显分层，导致破乳。
原油乳状液的破乳机理比较复杂多样，这方面的研究到现 在 还 没 有 一 个 确 切 的 定 论，Ｈａｌｒｔａｎｄ等人运用对称平面平行膜模型对油包水型乳状液的破乳机理进行了研究。该研究表明，不加破乳剂时，因天然乳化剂吸附在油水界面上，相近的两液滴接触部分变少，同时由于乳化剂分子无序的排列形成了负界面张力梯度，减弱了界面膜的排水趋势；加入破乳剂之后，破乳剂分子会聚集在液滴接触之外空余的位置，破乳剂较强的界面活性，大大降低了膜内张力，从而阻碍了沥青质的运动，加快排水，导致破乳。
目前的破乳机理有以下几点：
１．２．１ 顶替和排除机理
原油乳状液中加入破乳剂之后，破乳剂分子吸附在界面上，因其较大的界面活性替换掉原有的天然乳化剂降低界面膜的强度或者与天然乳化剂形成络合物反应掉乳化剂而达到破乳的目的。
１．２．２ 高分子吸附碰撞机理
由于高分子量的破乳剂的分子链在空间的延展结构，一个高分子破乳剂能吸附于若干个油水界面之上，小液滴之间的接触面积加大，更加紧密，因此它们之间碰撞与聚集的几率变大，最后因聚集成大液滴而破乳分层。
１．２．３ 增溶机理
破乳剂在一定条件下会形成胶束，这种高分子线团或者胶束具有增溶作用，通过影响乳化剂分子而使原油乳状液破乳。
１．２．４ 褶皱变形机理
褶皱变形机理机理主要针对油包水乳状液，通过在显微镜下对原油乳状液的观察可以明显得知，油包水型乳状液中存在着两层及以上的水圈，并且油相充溢在多层水圈之中。在加温、剪切和破乳剂的综合作用下，乳液中的不同层水圈相互连通，使液滴聚结而破乳。
１．３ 原油化学破乳剂概述
１．３．１ 原油破乳剂的分类
经过将近一个世纪的发展，破乳剂的种类非常之多，基于破乳剂的作用机理，原油破乳剂可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型破乳剂。
（１）阴离子型原油破乳剂是指开发初期的羧酸盐类、磺酸盐类等阴离子型破乳剂，这些破乳剂因破乳性能差早已被淘汰。
（２）阳离子型原油破乳剂是指以季铵盐型破乳剂为主，在稀油方面应用较广且效果较好，因对稠油作用效果差，一 般 不 适 用 于 稠 油，多用作破乳辅助剂。
（３）非离子型原油破乳剂多是脱水剂、反相破乳剂、咪唑啉破乳剂等。
（４）两性离子型原油破乳剂是目前被各油田采用最多的一类破乳剂，即嵌段聚醚，可以自由调整聚合物分子量的大小和改变亲水基和亲油基来满足不同生产条件的要求。根据起始剂的不同可分为：以胺 类 为 起 始 剂 的 嵌 段 聚 醚 （如 ＡＥ２１、ＡＥ１９１０、ＡＰ１３６、ＡＰ１２５等）；以醇类为起始剂的嵌段聚醚（如ＢＰ２４２０、ＢＰ１６９、ＳＰ１６９ 等）、烷 基 酚 醛 树 脂 嵌 段 聚醚、酚 胺 醛 树 脂 嵌 段 聚 醚 （如 ＸＷ１、ＸＷ４、ＢＣ２６、ＰＦＡ８３１等）、含硅破乳剂（如 ＳＡＥ、ＳＡＰ１１８７等）及嵌 段 聚 醚 的 改 性 产 物 （如 ＸＷ３、ＨＤ３、ＨＤ４、ＰＯＩ２４２０等）。
１．３．２ 原油破乳剂的发展历程及方向
（１）国外原油破乳剂发展历程从２０世纪２０年代，国外开始了原油破乳剂的研发和 应 用，１９１４年，Ｂａｒｎｉｃｋｅｌ发 现 可 以 使 用 硫酸亚铁溶液在一定的条件下对原油乳状液进行破乳脱水，开创了破乳剂的新纪元，此后开始用表面活性剂作为破乳剂，相较于此前只用简单的沉降法脱水有所进步，但是破乳效率仍然很低。
２０世纪３０年 代，磺 酸 盐 进 入 到 原 油 破 乳 剂 的 发中，通过对脂肪酸或烷基芳烃磺化处理得到了多种原油破乳剂。２０世纪４０年 代，低分子的非离子表面活性剂占据了原油破乳剂的主要位置，大大提高了原油破乳效率，降低 了 油 藏 开 发 难 度，加 快 了 原 油 开 采 速度。２０世纪５０年代至７０年代，高分子非离子表面活性剂得到了很大的发展。最初使用的是聚氧乙基醚，如前苏 联 的 ОП 系 列 和 美 国 的Ｉｇｅｐｏｌ系 列。该类破乳剂中以环氧丙烷环氧乙烷嵌段聚醚所受关注最多，因其高效的破乳效果，直到现在还被广泛应用在很多油田。
２０世纪７０年 代，对化学破乳剂有了更高的要求，要求有更好的破乳性能，要求低温破乳剂以节约能耗，同时也要求对多种原油具有普遍适用性的新兴破乳剂，为满足上面的要求，国外起手研制新的高性能破乳剂，其中破乳效果最突出的是的环氧烷类自聚体的超高分子量的破乳剂。
（２）国内原油破乳剂发展历程
我国原油破乳剂的研究开始的时间较晚，因此历程也较短，于６０年代起，学习、承接国外的研究，伴随有机合成和石油工业的迅速成长，在此期间，我国研制了各种破乳剂［１３］，简单归纳如表１所示。
从实际情况来看，８０年代之后我国国内的的破乳剂仅达到非离子聚醚型破乳剂的水平上，一些较新的破乳剂很少涉猎，主要通过复配技术［１４］对现有破乳剂进行改性满足油田对破乳的一些要求。
２ 化学破乳剂的发展趋势
破乳剂的研发方向应该从现今油田对化学破乳剂的要求来看，首先，随着油田的开发，采出液含水量上升，各油田对破乳剂的需求增加，相应就增加了开采成本，这就要求破乳剂性能高，价格低；其次，政府对油田环境污染监控越来越严格，油田中使用的破乳剂要有 环 保 的 特 性［１５］；最 后，为 克 服 化 学 破 乳剂破乳温度高和专一性强的缺点，需要研发新型低温破乳［１６］和具有一定普适性的破乳剂，降 低 成 本。为满足以上要求，破乳剂研发有如下几个趋势。
２．１ 复配
将不同优点的破乳剂按照一定比例混合成复合破乳剂，从而得到具有普适性的破乳剂，这类破乳剂不仅具有高效的破乳效果，同时克服了单一破乳剂的专一性较 强 的 缺 点，提高了破乳剂的适应性，大大减少了原油开发成本。复配后的破乳剂兼具了单剂的优点，更加适应油田破乳环境，功能更加全面，作用效果更加明显，节约了开发成本，提高了综合经济效益。
２．２ 研制新型破乳剂
相比之前通过化学方法合成破乳剂的方式不同，一些科研 人 员 研 制 出 了 生 物 破 乳 剂，此 类 破乳剂属于天然破乳剂，避开了化学破乳剂二次污染的缺点，在现场已初见成效，但应用还不是太广泛，且存在周期长、见效慢、成本高等缺点，仍有较大的发展空间。
２．３ 破乳剂筛选方法的改进
原油的性质千差万别，而破乳剂对油品又有很强的依赖性，目前的筛选方法是用瓶试法将大量的破乳剂一个个尝试，通过大量重复实验筛选出最优的破乳剂，这种方法工作量过于庞大，需要改进现有的方法如介 电 常 数 法使 筛 选 过 程 简 单 有 效 而 又准确。
３ 展望
（１）基于前期研究，应该研发出抗高矿化度、耐酸碱等其他复杂环境的配伍性较高的破乳剂，同时满足油田对破乳剂作用温度低、适应性好的要求，提高破乳剂的作用范围，在恶劣和复杂的环境中保持其高效性能。
（２）近年 来，复 配 破 乳 剂 取 得 了 较 好 的 现 场 效果，被广泛地应用到各大油田，所以复配破乳剂仍将是破乳剂发展的一个重要趋势，继续研究二元及多元的复配破乳剂，完善和改进复配工艺，提高破乳剂的综合性能。
（３）目前，国内的破乳剂的研制主要围绕嵌段聚醚型破乳剂开展，取得了一定成效，但进展较慢。结合国内外破乳剂研制进展来看，研制高性能破乳剂将成为主流，国内应将更多的科研力量投入到兴起的超高分子、高聚物类等类型的破乳剂研究行列中，进而取得长足进展。
４ 结语
随着油田开采速度的加快和开采量的增加，原油的含水率越来越高，而且乳化现象也越来越严重，带来原油粘度增大、井筒堵塞、加工难度大和生产成本高等问题，这大大影响了油藏的开发难度和原油的采收率。我国原油破乳剂的研究开始的较晚，而且相对于国外的破乳剂的研究落后了很多。从近几年的破乳剂的发展趋势和油田的现状来看，我国应该投入更多的科研力量到具有高效、低温、通用性、高性能的破乳剂研究行列中，从而有效解决我们油田开发过程中的实际问题。
原标题：原油化学破乳研究进展
原作者：付越群 郭继香 戴振华 张世岭 王艳婷 卓 苗
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