原油作为我国重要的战略物资，因而其开采备受社会所瞩目。原油在天然表面活性剂的作用下会与水形成稳定的乳化液，这对于原油的提炼开采构成一定的影响，乳状液稳定性越强，破乳难度越大，原油开采提炼难度越大。由此各种原油乳状液破乳技术不断被研究开发并投入到实践应用。对此，从原油破乳剂的作用机理、影响乳状液稳定影响因素等方面进行分析，对原油破乳剂的主要类型、应用特定和研究进展现状进行阐述，归纳总结当前原油破乳剂的研究进展。
关键词 ：
原油破乳剂 ；采油 ；作用机理 ；乳化液
原油在开采过程中遇到水就形成比较稳定的乳化液，或者刚采出的原油也含有一定量乳状液形态的水，加上开采中后期中不断增加的胶质、沥青质含量，原油乳状液稳定性就越来越强。原油含水含盐等杂质量的增大，由一次采油阶段的油包水（W/O）乳状液逐渐转化为二次采油后期、三次采油阶段的水包油（O/W）乳状液，这些都加大了原油破乳脱水的困难，并最终影响了原油的加工、输送和储存。因此，必须采用各种破乳脱水法对原油乳状液进行破坏，分离水分，提纯原油。这样的需求就促进了各种破乳脱水技术的诞生，如化学破乳法、电脱水法、物理脱水法、润湿聚结脱水法等。各种新型破乳剂的研制提高了破乳效率，原油破乳剂也由原来低相对分子型发展为高相对分子型。
1 原油破乳剂的破乳机理
1.1 乳状液的类型
常见的乳状液主要分两种，一种是水包油型（O/W），油为分散相，水做分散介质 ；另一种为油包水型（W/O），水是分散相，油是分散介质。目前我国原油的乳状液结构多为油包水型。乳状液从热力学角度来看是一种非稳体系，原油破乳的基本原理就是破坏乳状液的稳定性，通过油水的界面张力、界面电荷的影响、界面膜的形成等因素，结合热力学方面的原理，使原油乳状液稳定性受到破坏，从稳定体系转化为非稳体系，进而分离出水。因此原油破乳过程更多考虑的是怎样影响乳状液的稳定性，目前可通过重力沉降、离心沉降、过滤等机械法 ；或者通过电、热、磁场、超声波等物理法以及化学破乳法、生物破乳法等多种方式来达到破乳目的。
1.2 影响原油乳状液稳定性的因素
乳状液在热力学角度上是一个复杂的，非稳定体系，其影响稳定性的因素受不同的要求和条件限制，导致判断方法没有统一规定，目前归纳出的影响乳状液稳定性因素主要有乳状液油相组成、水相组成、液珠大小、乳化剂种类、油水密度、连续油黏度、温度、内外相体积比、老化等。
1.3 破乳剂对原油的作用机理类型
影响原油乳状液稳定性的因素种类繁多，导致破乳剂的作用机理没有形成单一性的标准，目前破乳剂对原油的作用机理被广泛认同归为以下几种 ：
（1）相转移反向变型机理。该机理主要是让破乳剂和水油界面膜通过物理方法的作用相接触并产生连接，从而使原油界面膜内存在的原有天然活性物质逐渐被置换，从而得到新的不稳定界面膜。由于新的油水界面膜亲水性强、牢固性差，与外相水聚集凝结后会导致外相水体积不断缩小到一定程度后，油和水之间会产生密度差，从而实现水和油的分离。
（2）增溶机理。该机理主要运用了破乳剂可以很大程度上溶解于乳化膜、破乳剂，在油水界面发生胶溶作用的原理，通过破乳剂促使界面膜物质如沥青、胶质等天然乳化剂向水中或者油中溶解，从而使水分子和油分子脱离，促使液滴之间的聚结作用减小，降低了界面张力，破坏了界面膜，达到了破乳的效果。
（3）碰撞击破界面膜机理。该机理主要通过物理碰撞在加热或者搅拌的条件下，破乳剂不断碰撞油 - 水界面膜并替换膜中的一部分活性介质，进而打破或者降低油水界面膜的稳定性，从而在油水界面构成不规则界面膜，有利于水滴聚集并分离开水，最终破乳。
此外还有褶皱变形机理、絮凝 – 聚结机理等，都是根据乳状液非稳体系特点来应用。
2 原油破乳剂的选用条件和要求
原油破乳剂应具备较强的表面活力、足够的絮凝能力、良好的湿润性能和较好的聚结效果，同时根据不同性质乳化原油配合不同类型的破乳剂使用，即使是同一油田的原油，使用不同类型的破乳剂，原油的脱水效果也不同。如水体积分数小于20% 的原油可选用水溶性较强的破乳剂，大于20% 应选用油溶性破乳剂，选用合适的破乳剂可以在长输管道中输送时仍能保持一定的破乳功能。此外破乳剂选用复配型比单剂效果好，如在选用 AP 型和 AE 型破乳剂最好要注入井底，只有这样药剂才能在油管内起防蜡、降凝、降黏作用，到脱水站时又可以起破乳作用。
3 原油破乳剂的研究进展
3.1 早期原油破乳剂发展情况
早期原油乳化液最开始是使用 FeSO4进行破乳脱水，之后又使用烧碱、脂肪酸皂、环烷酸皂等普通皂类作为原油破乳剂，因其脱水效率低下后又研制出第一代低分子量的阴离子型破乳剂，随后非离子型表面型破乳剂、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物为主体等原油破乳剂不断被研制开发。破乳剂按照低分子—高分子—超高分子的进展历程不断发展，由破乳性能差、专一性强的单一破乳剂发展到灵活性强、破乳性能好的复配破乳剂。
3.2 当前原油破乳剂的研究进展
我国在20世纪60年代以前主要依赖进口原油破乳剂，60年代中期以后，我国在原油破乳剂研发上取得很大进步，目前已有高分子非离子表面活性剂、聚酯胺类、两性离子聚合物等原油破乳剂不断开发面世。目前出现的可通过共沉淀法、溶剂热法等合成并可以多次重复使用的磁性原油破乳剂凝结效果好、脱水速度快，能快速高效实现油水相的分离，且可在多次使用后还保持较高的破乳能力和效率。
3.2.1 复配型破乳剂
随着原油开采力度不断加大，原油含水量增加，乳化结构日益复杂，单一型破乳剂在广谱性能上已不能适应开采需求，研究人员从复配的思路出发，通过将两种或多种破乳剂进行组合复配，把各类功效不同的破乳剂根据特定比例混合，来让其具有更好的适应性以及选择性。如将低分子量醇与盐、高含量石油磺酸盐与无机盐、烷氧基化酚醛树脂与多糖多胺等进行复配。复配破乳剂能有效提高脱水速度，降低使用成本和环境污染，同时由于复配破乳剂品种数量可研内容多，普遍适合实验室小试，而且是提升破乳剂性能的一项有效、便捷、经济的技术方法，复配所得破乳剂不仅能够适合用在不同类型原油乳液状中，并且还能有效减少实际使用破乳剂的数量，有利于成本的节约，所以对石油勘探、开采具有广阔的使用前景。
3.2.2 生物破乳
在生物破乳剂开发前多使用化学破乳剂，化学破乳剂在水相中的残留产物难降解容易带来环境污染，且成本较高。在经多年研究发现将生产菌进行筛选，发酵生产，提取和纯化后制得的生物破乳剂能够避开化学试剂的这个弊端。但单一的生物破乳剂具有一般破乳的局限性，经多次实验研究后发现，将化学破乳剂和生物破乳剂按照一定比例复配可以得出高效、广谱且具有明显协同作用的复合破乳剂，它在使用时用量相对较少，脱水速度快，经济成本低且环保性能强，具有广泛的使用前景。
3.2.3 低温破乳剂
随着中后期原油的开采会因为高含水量、高采油速率、高采出程度和温度降低快等因素导致原油破乳工作难度增加，降低原油开采工作效率和严重影响经济效益。在这种情况下，原油低温破乳剂 SLDE-01、XP-1421、KD-25等的研制并广泛应用于国内各大油田且取得较好的效果，大幅提高了因温度降低过快导致的破乳难问题。
3.2.4 稠油破乳剂
当前我国油田开发不断加大，稠油开采量逐步增加，越来越多的使用乳化降黏技术以及蒸汽热采技术。而稠油具有高胶质、高密度、高黏度以及含有大量沥青等特征，属于一类重质油。在原油中沥青质与胶质都是以胶体粒子的形态存在，所以稠油的水乳状液具有较好的稳定性。使用普通的破乳剂通常难以获得良好的破乳效果，所以需要采取交联改性等方式来形成一种适合用在高含水期稠油的破乳剂，如 XPI-985B。
3.2.5 复合驱采出液破乳剂
当前越来越多的使用到了复合驱，所以必须要积极研发出与复合驱采出相适应的破乳剂以及化学药剂。在实际破乳时，常常会受到聚合物含量以及二元复合驱的影响，所以相关工作人员应用破乳剂间的“协同效应”研发了 FPW320破乳剂，其能够有效抵抗聚合物的影响，且能够在短时间内完成破乳，降低乳化层发生概率，而且污水中油含量较少，对于三元复合驱（ASP）采出液中 W/O、O/W、O/W/O 型乳状液共存，具有较为稳定的乳液状态，且不会出现破乳脱水的问题。
3.2.6 反相破乳剂
对于普通原油破乳剂而言，其主要是利用分子内的高活性非离子聚醚基因来渗透、破坏、絮凝以及聚结等作用来破除 W/O 型乳状界面。对于普通反相破乳剂来说，其主要是利用分子内的阳离子基团存在的许多正电荷来对 O/W 界面膜上的负电荷进行中和，进而实现破乳的效果。而 RD-1反相破乳剂的重要成分为改性环乙环丙阳离子聚醚，并增加一些助剂，以有效促进电荷中和、渗透、破坏、絮凝以及聚结等作用，让其得以在短时间内有效破乳。
3.2.7 微胶囊破乳剂
该类破乳剂主要是使用凝胶作为微胶囊的外壳，同时采用一些螯合剂来确保其稳定性，往胶囊内放置破乳剂，在碱金属以及高浓度盐水的环境中，能够让其释放破乳剂的时间变长，进而实现长时间破乳的效果。
3.2.8 声化学破乳
该类破乳的机理在于辐射声波能量至原油乳液当中，让其发生搅拌、空化等超声反应，以对有水相介膜进行破坏，进而发挥起破乳脱水的效果。
此外，非聚醚型聚合物破乳剂、微波辐射破乳、星形破乳剂等新型原油破乳剂和电泳法破乳、振动破乳、电磁场破乳、电声波破乳中应用和膜分离技术等各种技术和药剂被广泛应用于原油破乳中，极大地提高了原油破乳工作效率。
4 结束语
随着我国原油开采程度不断加深，油田中原油破乳脱水所面临的难题也越来越多，对原油破乳剂的创新科研力度也提出更高的要求。如何解决原油破乳剂配伍性差、破乳效果不佳、广谱性能差以及解决破乳剂废水残留等问题，已成为相关部门和人员的研究方向，目的是提高原油的开采效率，提高原油的产量。
原标题：油田原油破乳剂的作用机理及应用
原作者：郭 鑫
相关文章
- 基于焦化工艺的焦炭-甲醇-清洁燃料油联产系统初探 2020-08-02
- 反光膜用溶剂型聚丙烯酸酯压敏胶的研究 2020-06-14
- 燃煤电厂脱硫废水处理技术研究 2022-02-15
- 高盐废水去除硬度的方法实验分析 2020-01-05
- 乳化液废水的处理研究 2020-09-16
最新文章
- 城镇污水处理厂全流程水质管理方法分析 2023-01-29
- 高排放标准下某高新园区污水处理厂工程实例 2023-01-16
- 一种树状多支化破乳剂的合成与应用 2023-01-14
- 地层注入水悬浮物含量偏高原因分析与治理 2023-01-13
- 浅谈胶印润版液的净化循环使用 2023-01-13
