为解决弱碱石油磺酸盐三元驱乳状液破乳难的问题，通过室内实验评价了 SY- 686 破乳剂的破乳性能、通过单滴法研究了破乳剂对油滴聚并的影响，同时评价了破乳剂对界面流变性的影响。结果表明：SY- 686 非离子聚醚破乳剂在浓度为 50mg·L- 1 时，破乳后脱水率为 84.4%、油相含水率为 25.6%、水相含油量为 300.7mg·L- 1；增加破乳剂浓度，有利于油滴聚并，且界面剪切粘度和界面剪切弹性模量降低，最终达到破乳目的。因此，SY- 686 破乳剂主要通过对界面膜的影响来达到破乳效果，破乳机理主要为界面膜顶替机理。
关键词：
弱碱；石油磺酸盐；破乳；乳状液
陆上砂岩油田依靠自然能量开采的采收率一般为 5%~15%，水驱采收率为 30%~40%，聚合物驱可在水驱基础上提高采收率 10%，但聚合物驱后还有50%~60%的原油留在地下，因此，需要更加高效的提高原油采收率。弱碱三元复合驱是一项效果较好的提高采收率技术，在大庆油田获得推广应用，为油田“稳油控水”做出重要贡献，室内岩心驱替实验和现场试验均表明，弱碱石油磺酸盐三元复合驱可在水驱基础上提高采收率 20 个百分点以上，其效果与强碱三元复合驱相当。根据乳状液形成机理和毛管数理论，乳状液既能提高波及体积又能提高洗油效率，并可降低非牛顿流体界面能，因此，复合驱注入体系优选时会提高乳化能力，因此，对于采出液的处理带来了一定的难度。现场试验表明，弱碱三元复合驱采出液油水分离有一定难度，特别是采出水的除油难度较大。为此以现场采出液为基础评价 SY- 686 破乳剂的破乳性能及破乳机理，为弱碱三元复合驱水处理提供技术支持。
1 实验部分
1.1 试剂及仪器
原油取自弱碱石油磺酸盐三元复合驱试验区井口脱水原油；水取自弱碱石油磺酸盐三元复合驱试验区井口采出污水；聚合物 （以下简写成 HPAM），（相对分子质量为 2500 万 大庆炼化公司）；石油磺酸盐（大庆炼化公司）；Na2CO（国药集团化学试剂有 3限公司）；非离子聚醚破乳剂 SY- 686 破乳剂，（自制）。
FA25 型高速剪切分散乳化机，巩义市予华仪器有限责任公司；CIR- 100 界面流变仪，西化仪 （北京）科技有限公司。
1.2 模拟乳状液的配制
按照 5000mg·L- 1 浓度将 HPAM 干粉加入到污水中，（400±20）r·min- 1 条件下搅拌 2h，配制成聚合物母液；将聚合物母液、Na2CO3 和石油磺酸盐按照实验浓度要求配制成三元体系，将脱水原油与三元体系溶液分别在 45℃恒温水浴中预热 30min，采用FA25 型高速剪切分散乳化机将预热的三元溶液在转速为 10000r·min- 1 条件下剪切 1min，按油水体积比 2∶8 加入预热好的油样，恒温条件下乳化剪切5min，配制成弱碱三元模拟乳状液。
1.3 模拟乳状液破乳性能测定
配制浓度为 1000mg·L- 1 的破乳剂水溶液，取一定量加入到上述配制好的三元模拟乳状液中，振荡200 次，45℃恒温静止 30min，根据公式计算不同破乳剂的破乳率。同时分别取破乳后的水相和油相，依据《GB/T 8929- 2006 原油水含量的测定 蒸馏法》测定油相含水量；依据《SY/T 0530- 2011 油田采出水中含油量测定方法：分光光度法》测定水相含油量。
X(%) =V/V0 × 100% （1）
式中 X:破乳率; V0:乳状液中水总量，mL; V:破乳后析出水量，mL。
1.4 油滴聚并能力的测定
采用单滴法测定油滴聚并能力，实验装置示意图见图 1。实验时先用微量注射器向水相推入油滴，油滴出现在油水界面时开始计时，直至油滴消失，每组实验测量油滴数量不少于 30D，记录 N0 个油滴在 t 时间破裂的油滴数 N，绘制 N/N0~t 关系曲线。
乳状液的破坏分为 2 个阶段：首先是油滴与界面间排液，直至油滴要破裂还没有破裂，该阶段称为排液过程，这段时间称为初始排液时间，用 td 表示；第 2 阶段是油滴的界面膜发生破裂，油滴消失。依据E.G..Cockbain 等人的理论，破裂阶段的试验曲线可表示为
ln（N/N0）=kt+C （2）
式中 k：破裂速率常数；C：回归因数。
油滴的稳定性用半生命期 t1/2，即油滴消失一半的时间来确定。比较 td，t1/2 及 k 值的大小，可以定性判断油滴聚并能力。由式（2）可以得到：
1.5 界面剪切粘度和界面剪切弹性模量测定
使用 BY81- CIR- 100 界面流变仪检测界面剪切粘度和界面剪切弹性模量，实验温度为 45℃条。实验时将 Du Noüy 环置于油水界面上，施加一定频率的正弦交变扭矩给 Du Noüy 环使其在界面上做小角度（偏转角小于±1°）正弦交变震荡并由位移传感器将偏转角传递给测量控制系统。测量控制系统通过调节控制参数使 Du Noüy 环的振荡处于一定振幅下的相谐振状态 （即偏转角的相位落后扭矩相位90°）。在相谐振状态下可由扭矩振幅及仪器常数计算出界面剪切弹性模量和界面剪切粘度。
2 结果与讨论
2.1 SY-686 破乳剂浓度对破乳效果的影响
图 2 为破乳剂浓度对破乳效果的影响。
从图 2 可知，提高 SY- 686 破乳剂浓度，脱水率逐渐增大，油相含水率和水相含油量逐渐降低。当破乳剂浓度为 50mg·L- 1 时，破乳后脱水率由 71%提高到84.4%、油相含水率由 47%下降到 25.6%、水相含油量由 2709mg·L- 1 下降到 300.7mg·L- 1，将破乳剂浓度提高到 100mg·L- 1，油相含水率和水相含油量进一步下降，分别下降到 19.5%和 218.1mg·L- 1，再次提高破乳剂浓度，油相含水率和水相含油量下降幅度变小，脱水率变化也不明显。
2.2 SY-686 破乳剂对油滴聚并能力的影响
图 3 为破乳剂对油滴聚并能力的影响。
图 3 为破乳剂对油滴聚并能力的影响。
随破乳剂浓度增加，排液时间和半生命期逐渐降低，破裂速率常数逐渐增大。从半生命期变化规律可知，随着破乳剂浓度的增加，半生命期逐渐降低，说明增加破乳剂浓度可降低乳状液的稳定性。从排液时间变化规律可知，随着破乳剂浓度的增加，排液时间逐渐下降，说明 SY- 686 破乳剂可有效降低油滴的排液时间，使油滴更易于接近。从破裂速率常数变化规律可知，随着破乳剂浓度的增加，破裂速率常数逐渐增加，说明 SY- 686 破乳剂可有效加速油滴的破裂。因此，SY- 686 破乳剂不但能使油滴更易于接触且能加速油滴的破裂，有利于油滴的聚并。
2.3 SY-686 破乳剂浓度对界面特性的影响
图 4 为破乳剂对界面前切粘度和界面剪切弹性的影响。
油水界面具有一定的流变性，可用界面剪切粘度和界面剪切弹性模量描述，界面剪切粘度的大小与吸附到油水界面上的表面活性物质的性质及其吸附量有密切关系，界面剪切粘度越大，乳状液越稳定；界面剪切弹性模量表示乳状液界面受形变力后恢复原来状态的能力，界面剪切弹性模量值越大，乳状液越稳定。
为分析破乳剂破乳机理，评价了 SY- 686 破乳剂对油水界面剪切粘度和界面剪切弹性模量的影响。随着破乳剂浓度的增加，界面剪切粘度和界面剪切弹性模量逐渐降低，当破乳剂浓度为 50mg·L- 1时，界面剪切粘度和界面剪切弹性模量分别由5.013mNos·m- 1 和 1.818mN·m- 1 降低到 3.080mNos·m- 1和 1.051mN·m- 1，当破乳剂浓度增加到 100mg·L- 1，界面剪切粘度和界面剪切弹性模量分别降低到2.639mNos·m- 1 和 0.874mN·m- 1。说明破乳剂通过降低界面剪切粘度和界面剪切弹性模量降低乳状液油水界面流变性，最终达到破乳的目的。
SY- 686 破乳剂为非离子聚醚型高分子，加入到乳状液后，极性基团和非极性基团在油水界面交替排列形成多点吸附，部分顶替油水界面的乳化剂分子，使界面吸附的分子排列松散，分子间相互作用不强，导致界面膜强度降低，进而提高破乳效果。因此，非离子聚醚型破乳剂的破乳机理主要为界面膜顶替机理。
3 结论
针对弱碱石油磺酸盐三元驱乳状液破乳难的问题，室内实验评价了 SY- 686 破乳剂的破乳性能、通过单滴法研究了破乳剂对油滴聚并的影响，同时评价了破乳剂对界面流变性的影响，得出如下结论：
（1）对于弱碱石油磺酸盐三元乳状液，SY- 686破乳剂可有效破乳，在浓度为 50mg·L- 1 时，破乳后脱水率为 84.4%、油相含水率为 25.6%、水相含油量为 300.7mg·L- 1。
（2）SY- 686 破乳剂可使油滴更易于接触且能加速油滴的破裂，有利于油滴聚并。
（3）随着 SY- 686 破乳剂浓度增加，界面剪切粘度和界面剪切弹性模量均降低，油水界面的流变性降低，最终达到破乳目的，其破乳机理主要为界面膜顶替机理。
原标题：弱碱三元驱乳状液 SY- 686破乳剂破乳效果
原作者：高清河 黄 金 王 超 吴雨桐 冀研杉
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