针对原油破乳剂的发展问题，本次研究首先对原油破乳的机理进行分析，在此基础上，对原油破乳剂的发展现状进行研究，为推动原油破乳剂的发展奠定基础。研究表明：原油破乳剂的发展经历了三个阶段，第一阶段的原油破乳剂主要是低分子量的阴离子表面活性剂，其破乳的效果相对较差，且使用过程中非常容易受到电解质的影响，第二阶段的原油破乳剂主要是聚氧乙烯醚非离子表面活性剂，使用该种类型的破乳剂，可以使得原油脱水效果大幅提升，原油破乳剂的使用量也相对较少，第三阶段的原油破乳剂以高分子量的聚醚型破乳剂为主，该种类型破乳剂的破乳效果相对较好。我国对于破乳剂的研究起步相对较晚，目前常用的破乳剂以环氧乙烷和环氧丙烷为主。

关键词：

         原油；破乳剂；破乳机理；发展研究；破乳效果

 

前  言

         原油中含有大量的非烃类杂质以及无机盐，同时，对于我国大多数油田而言，其已经进入开发的中后期阶段，原油中的胶质、沥青质含量大幅提升，这对于原油破乳处理提出了更高的要求。事实上，对原油进行破乳处理十分重要，原油中含有的杂质会使得输送设备的运行负荷提升，原油中的游离水会造成一定的环境污染问题，对原油进行破乳处理，具有很好的经济价值以及环保价值。原油破乳剂已经经过了多年的发展，如何开发新型的破乳剂成了该领域发展的重点。本次研究主要是对原油破乳的机理以及破乳剂的发展情况进行研究，为推动该领域的进一步发展奠定基础。

1       原油破乳机理研究

1.1    原油乳状液介绍
         乳状液属于一种多分散体系，即将一种类型的液体分散到另一种不相溶的液体之中，一般情况下，液滴的直径大于100nm，在乳状液中，以液滴形式存在的相可以被称为分散相，另一种相可以被称为连续相。对于我国油田而言，原油和游离水相互融合就可以称为乳状液。原油乳状液的形成需要具备三种类型的条件，首先，必须有两种类型相态存在，且两种相态之间相互不能融合，即存在原油和游离水；其次，需要存在乳化剂，乳化剂会对乳状液的稳定性产生重要影响，如果乳化剂类型为油溶性乳化剂，则最终形成的乳状液将为 W/O 类型，如果乳化剂类型为水溶性乳化剂，最终产生的乳状液为 O/W 类型；最后，两种类型的相态需要充分的混合，对于地层中的介质而言，原油和游离水之间将会处于分离的状态，但是在进行介质开采作业的过程中，受到湍流运行的影响，原油将会与游离水充分的混合，最终产生原油乳状液。

1.2   原油乳状液的破乳机理

        从热力学的角度分析，原油乳状液是一种不稳定的体系，对于十分稳定的原油乳状液而言，在达到最终平衡状态以后，也会出现原油和游离水分离的情况，由此可见，原油乳状液的破乳是一种必然的结果。从 Stokes 定律的角度分析，如果原油乳状液为 W/O 类型，通过不断增加原油和游离水之间的密度差，或者降低分散介质自身的粘度，则可以加速水滴的沉降，同时，水滴的沉降速度与水滴的直径之间还具有一定的联系，如果水滴的沉降速度相对较快，则水滴的直径也会增加，因此，在对原油进行脱水处理的过程中，需要对影响脱水效果的因素进行综合控制，通过创造有利条件，使得原油中的游离水可以聚集，此时的脱水效果将会提高，对原油乳状液进行破乳处理的方式可以分为多种类型，例如热处理破乳、破乳剂破乳以及电处理破乳等，对于油田企业而言，其基本会采用多种类型的破乳方法对原油乳状液进行破乳处理。目前，对于破乳机理的研究相对较多，但是研究主要集中在水滴的凝聚以及破乳剂对液相界面的影响等两个方面，事实上，使用破乳剂对原油乳状液进行破乳处理的机理相对较为复杂，尽管已经经过了多年的研究，目前对于该领域还没有形成统一的结论，在另一方面，对乳状液进行破坏需要经历四个阶段，分别是分油阶段、絮凝阶段、膜排水阶段以及聚结阶段。在向原油乳状液中加入破乳剂以后，破乳剂将很快在油水界面位置处扩散，对于破乳剂而言，其界面位置处的活性相对较高，因此，处于油水界面位置处的破乳剂将会吸附大量的乳化剂，在原油中存在一定的成膜物质，乳化剂的存在可以使得成膜强度大幅降低，此时的油水界面会遭受到一定的破坏，膜中存在的游离水将会得到释放，大量的游离水相互聚集，并沉降到液相的底部位置处，此时将会实现油水分离，最终达到破乳处理的效果。
         国外学者 Kotsaridou 等人认为，在原油乳状液中加入水溶性的破乳剂以后，破乳剂将会代替油水界面位置处的乳化剂，对油水界面膜产生破坏，油水界面位置处的湿润性也将会得到改变，同时，还会产生非活性的配合物，最终实现破乳的目的，在原油乳状液中加入油溶性的破乳剂以后，破乳剂将会代替油水界面位置处的胶体，破乳剂主要可以发挥中和作用，对油水界面膜产生破坏。国外学者 Hartland 等人通过引入平行膜模型的方式，对破乳剂产生的作用进行了进一步的研究，如果原油乳状液中不存在破乳剂，对于游离水的界面膜而言，其可以吸收大量的乳化剂，由于界面膜上存在的破乳剂并不均匀，因此，两种相邻的游离水界面膜将会逐渐薄化，界面膜的排水效果也将会大幅降低，在加入一定量的破乳剂以后，破乳剂将会出现在界面膜乳化剂空缺的位置处，进而使得界面膜的张力逐渐降低，胶质、沥青质等物质的转移将会受到一定的阻力，界面膜的排水作用也将会得到提升。目前，国际公认的破乳剂破乳机理可以分为四种类型：①相转移机理。②碰撞机理。③增溶机理。对于破乳剂而言，只需要少量的分子就可以产生胶束，胶束的存在会逐渐的溶解乳化剂，最终达到破乳的目的；④变形机理。通过使用显微镜对原油乳状液进行观察发现，对于 W/O 类型的乳状液而言存在多层水圈结构，在水圈中还存在油圈，在对乳状液进行加热的过程中，水圈之间将会逐渐的连通，液滴之间将会相互聚集，以此达到破乳的效果。

2      原油破乳剂发展研究

2.1   原油破乳剂的研究现状

        通过对目前常见的破乳剂进行研究发现，其主要以表面活性剂为主，在表面活性剂中存在亲水基和亲油基，在向原油乳状液中加入破乳剂以后，大量的分子将会逐渐靠近油水界面，对于破乳剂中的亲水部分而言，其会进入到水中，对于破乳剂中的憎水部分而言，其会进入到原油中，其破乳效果与亲水部分和亲油部分的性质以及含量有关。对于破乳剂的发展而言，其主要可以分为三个阶段，对于第一阶段的破乳剂而言，其主要是阴离子类型的表面活性剂为主，其分子量相对较低，脂肪酸盐以及环烷酸盐都属于该阶段的破乳剂，在对原油进行破乳处理的过程中，所需要的破乳剂量相对较大，且该阶段的破乳剂使用效果相对较差，使用过程中的效果容易受到电解质的影响；对于第二阶段的破乳剂而言，其主要以非离子表面活性剂为主，受到环氧乙烷发展的影响，破乳剂也取得了较大的发展，该种类型破乳剂的分子量相对较小，OP 类型、Tween 类型等都属于该阶段的破乳剂，在对原油进行破乳处理的过程中，所需要的破乳剂量相对较低，原油的脱水效果也相对较好；对于第三阶段的破乳剂而言，其主要以高分子量的表面活性剂为主，在对原油进行破乳处理的过程中，所需要的破乳剂量得到了进一步的降低。

         通过对近年来常见的破乳剂进行研究发现，其主要可以分为六种类型：①聚合物类型；②衍生物类型；③化合物类型；④高分子破乳剂，该种类型破乳剂主要由碳酸亚乙酯构成，与环氧乙酯类型的破乳剂进行对比发现，该种类型破乳剂的应用效果相对较好；⑤多组分类型，该种类型破乳剂的应用范围相对较广，使用过程中的浓度范围也相对较宽；⑥三聚物类型，该种类型的破乳剂主要由丙烯酰胺以及甲基丙烯酸盐混合而成，对于 O/W 类型的乳状液而言，该种类型破乳剂的使用效果相对较好。我国在破乳剂研究方面的起步相对较晚，发展速度也相对较慢，主要使用的破乳剂以环氧乙烷以及环氧丙烷为主，同时，我国在使用破乳剂的过程中，会通过磺化以及氯化的方式对其进行改性处理，或者对多种类型的破乳剂进行混合使用，进而使得破乳剂的应用效果得到改善。在另一方面，我国油田企业的采油方式得到了快速发展，采油方式相对较多，例如蒸汽采油以及聚合物采油等，这些采油方式的应用使得原油中的含水量提升，原油乳状液的稳定性提升，对原油进行破乳处理的难度增强，因此，我国需要对高效破乳剂进行全面研究，以此推动破乳剂领域的进一步发展。

2.2   原油破乳剂的物化性能与破乳效果

        破乳剂的使用效果与其分子结构、组成以及用量都具有很强的联系。在分子结构方面，破乳剂主要可以分为两种类型，分别是油溶性的破乳剂以及水溶性的破乳剂，对于油溶性的破乳剂而言，在与外相的原油相互融合以后，在分子扩散作用的影响下，可以进入到水相之中，对于水溶性的破乳剂而言，则是从水相进入到油相之中，然后才能扩散到水滴界面位置处，由此可见，破乳剂进入到乳状液以后会经历分子扩散以及对流扩散两个过程，如果原油乳状液为 W/O 类型，则使用油溶性破乳剂的效果相对较好，对于油溶性的破乳剂而言，其主要可以分为线型和多支链型，多支链型的破乳剂具有很强的渗透性能，在进入到乳状液以后，可以扩散到达油水界面位置处，在油水界面位置处可以占据更大的表面积，在另一方面，在使用多支链型破乳剂的过程中，可以形成微网格结构，该种结构可以进入到石蜡微晶之中，防止石蜡产生网状结构，最终使得原油的粘度以及凝固点提升，此时进行破乳处理的难度也会降低，但是对于粘度相对较高的稠油而言，使用线型破乳剂的效果相对较好。在破乳剂的组成方面，对于原油乳状液进行破乳处理的关键就是对油水界面的性质进行改变，进而使得油水界面的张力以及强度都可以降低，对于破乳剂而言，如果其自身的活性相对较高，则破乳效果也可以得到提升，事实上，对于同种类型的破乳剂而言，都存在一个最佳的 EO 含量数值以及 PO 含量数值。

        在破乳剂的用量方面，传统的经验认为，提升破乳剂的使用量，可以使得原油乳状液的破乳效果得到提升，但是目前的研究显示，破乳剂的使用存在临界数值，在破乳剂的用量未达到临界数值之前，通过提升破乳剂的用量，可以使得破乳效果得到提升，但是在破乳剂的用量达到临界数值以后，再提升破乳剂的用量，并不会改善破乳效果，在破乳剂浓度相对较低的前提下，大量的分子将会处于油水界面位置处，其吸附量和破乳剂的浓度有关，随着破乳剂分子吸附量的提升，油水界面的张力会逐渐降低，进而使得原油脱水效果得到改善，但是当破乳剂的浓度达到一定的数值以后，油水界面位置处的破乳剂分子饱和，继续增大破乳剂的浓度并不会降低油水界面的张力，原油的脱水效果也不会继续提升，因此，对于每种类型的破乳剂而言，其用量都将会存在一个最佳数值。

 

3     结 论

       综上所述，破乳剂是原油处理过程中的重要药剂，经过多年的发展，破乳剂的类型也相对较多，我国对于破乳剂的研究相对较晚，目前使用的破乳剂以环氧乙烷以及环氧丙烷为主，我国部分油田已经进入到开发的中后期阶段，原油的含水率在逐渐提升，因此，未来需要对高效的破乳剂进行全面研究，为推动我国油田企业的进一步发展奠定基础。

 

 

原标题：原油破乳机理研究与破乳剂的发展

原作者： 尹宇寒，杜 健，张文乐，杨晓一