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利用HLB值法筛选稠油乳化降黏体系

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利用 HLB 筛选 乳化 体系
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利用HLB值法筛选稠油乳化降黏体系贺 杰1,陈 馥1,段培珍2,丛生伟3,钟 诚1(1.西南石油大学化学化工学院,四川 成都610500;2.青海油田采油一厂,青海 茫崖816400;3.青海油田诚信服务公司,甘肃 敦煌736202)摘要 :在油水比为 7∶3的情况下 ,利用 HLB值法确定出了大庆稠油乳化的最佳 HLB值为 8.82,并根据此法确定出了表面活性剂 AOS的 HLB值为 15。对于大庆稠油 ,根据其形成乳状液的最佳 HLB值及不同表面活性剂的 HLB值 ,通过计算得到了该稠油的乳化降黏体系配方为 m(AEO3)∶m(AES)=11.5∶1。在油水质量比为 7∶3,降黏剂用量 0.7%条件下 ,对大庆稠油的降黏率达 77.8%,90min沉降脱水率大于 83.3%。关键词 :稠油HLB值表面活性剂乳状液脱水率中图分类号 :TE357.4文献标识码 :A稠油是在油层温度下黏度大于100mPa·s的脱气原油 ,但通常都在1 000mPa·s以上[1]。稠油中含有大量的胶质 、沥青质 ,具有高黏度 、高凝点 、流动阻力大及流动性差等特点 ,为其开采利用带来了很大困难 。目前国内外稠油的开采方法主要有 :掺稀油法 、乳化降黏法 、加热降黏法 、掺油溶性降黏剂法等 ,其中乳化降黏法是随着稠油资源的开发利用发展起来的一种最经济 、降黏效果显著的降黏方法 ,目前已在我国各稠油油田得到广泛应用[2-11]。乳化降黏是在表面活性剂作用下 ,使乳状液的类型发生转变 ,由黏度较大的W/O型乳状液转变成黏度较小的O/W型乳状液 ,从而实现稠油黏度的大幅度降低 。降黏剂的筛选方法主要有测定界面 张 力 法 、HLB值 法 、PIT法[12]等 。其中 ,HLB值法只要测定出乳化稠油的最佳HLB值 ,就可以筛选或者复配出具有此HLB值的表面活性剂 ,而且大多数表面活性剂的HLB值可以从生产商获得 。笔者利用HLB值法以大庆稠油为研究对象 ,先测定出大庆原油乳化的最佳HLB值 ,然后根据此HLB值筛选出了降黏效率高的稠油乳化降黏体系配方 。1 实验部分1.1 试剂及仪器大庆原油 ;AEO3,工业级 ,HLB=8.3,杭州兴成化工有限公司 ;AOS,工业级 ,中轻物产浙江化工有限公司 ;Span-60(CP,HLB=4.70)、TW-80(CP,HLB=15.0),成都市科龙化工试剂厂 ;实验用水为人工配制的大庆油田模拟水 ,组成见表1[12]。NDJ-79型旋转黏度计 ,上海昌吉地质仪器有限公司 ;JD200-4电子天平 (精度0.000 1g),沈阳龙腾电子有限公司 。表 1大庆油田矿化水性质组分质量浓度 /(mg·L-1)组分质量浓度 /(mg·L-1)NaClKClCaCl2MgCl2·6H2O2 294134217Na2SO4NaHCO总盐度751 8604 3011.2 实验方法1.2.1 不同HLB值表面活性剂体系的制备将已知HLB值的Span-60和TW-80按照不同的配比进行复配可得到一系列不同HLB值得表面活性剂体系 ,见表2。表 2Span-60与 TW-80复配体系的 HLB值m(Span-60)∶m(TW-80)HLB值m(Span-60)∶m(TW-80)HLB值2∶83∶74∶65∶512.9411.9110.889.856∶47∶38∶29∶18.827.796.765.73收稿日期 :2010-12-31;修改稿收到日期 :2011-06-10。作者简介 :贺 杰 (1983-),硕士在读 ,主要从事油田化学品及提高采收率方面的工作 。E-mail:chenfu@swpu.edu.cn。53第 29卷 第 1期2012年 1月精细石油化工SPECIALITY PETROCHEMICALS  复配表面活性体系的HLB值按下式计算 :HLB复配 =HLBSpan-60×a%+HLBTW-80×b%式中 :a%为Span-60的质量分数 ;b%为TW-80的质量分数 。1.2.2 稠油乳化最佳HLB的测定方法将不同HLB值的表面活性剂体系配制为1%(质量分数 )的模拟地层水溶液 。按油水质量比m(油 )∶m(水 )=7∶3的比例 ,分别称取一定量的稠油及表面活性剂模拟地层水溶液于2个烧杯中 ,并用保鲜膜将烧杯封好 ,在一定条件下恒温1h后 ,将油水混合并充分搅拌 ,使其形成稳定的乳状液 ;然后取一定体积的乳状液于具塞刻度离心管中 ,于80℃条件恒温90min后 ,测定析出水的体积V(mL)。根据在相同时间下乳状液析出水的体积越小乳状液越稳定的规律 ,确定乳化稠油 /水二元体系所需的乳化剂的最佳HLB值 。1.2.3 降黏剂最佳加量的测定在油水质量比为7∶3的条件下 ,加入不同质量的表面活性剂 ,测定80℃时的稠油 /水乳状液体系的黏度 ,根据乳状液黏度大小来确定表面活性剂的最佳加量 。1.2.4 乳化降黏体系乳状液脱水率的测定将18mL溶有表面活性剂的模拟地层水溶液与42g稠油于80℃混合 ,充分搅拌 ,然后取20mL乳状液于25mL具塞刻度离心管中 ,在80℃恒温水浴中静置90min后 ,测定其析出水的体积 。根据乳状液析出水的体积计算乳状液的沉降脱水率 :脱水率 =V/V0×100%式中 :V为析出水的体积 ,mL;V0为乳状液总含水量 ,mL。2 结果与讨论2.1 稠油乳化最佳HLB值分别称取42g稠油和18g不同HLB值表面活性剂体系的模拟地层水溶液于烧杯中 ,测定稠油乳状液析出水的体积 ,结果见表3。表 3稠油乳状液析出水体积与对应表面活性剂的 HLB值HLB值 析出水体积/mL  HLB值 析出水体积/mL12.9411.9110.889.851212838.827.796.765.73121015从表3可见 ,表面活性剂复配体系HLB值为8.82时 ,80℃稠油乳状液90min析水量最小 ,表明此时油水乳状液的乳化效果最好 。因此 ,乳化大庆稠油所需的最佳HLB值约为8.82。2.2 表面活性剂AOS的HLB值分别取Span-60与AOS按表4中的比例进行复配 ,将18g1%复配体系的模拟地层水溶液与42g稠油配制成乳状液 ,并测定乳状液90min析出水的体积 。表 4Span-60与 AOS不同质量比复配m(Span-60)∶m(AOS)AOS质量分数,%乳状液析出水体积 /mL7∶36∶45∶54∶63∶70.30.40.50.60.751244从表4可见 ,当m(Span-60)∶m(AOS)=6∶4时 ,油水乳状液析出水体积最小 ,说明此时复配体系的HLB值与稠油乳化最佳HLB值相同 ,通过计算得到AOS的HLB值为15。2.3 大庆稠油乳化降黏体系配方由于稠油中所含烷烃碳原子数分布的多样性以及胶质沥青质结构的复杂性 ,稠油降黏剂具有很强的针对性 ,理想的稠油降黏剂在具有较好的亲油性的同时也应该具有较好的亲水性 。使用单一的表面活性剂很难兼顾这两方面 ,不易形成稳定性符合要求的O/W型乳状液[14]。多种表面活性复配使用 ,既能发挥表面活性剂之间的协同效应 ,使表面活性剂增效 ,同时也可以扩大表面活性剂的使用范围 ,提高降黏效果 。根据表面活性剂HLB值和已经测得的稠油乳化所需的最佳HLB值 ,通过计算得到大庆稠油乳化降黏体系配方为 :m(AEO3)∶m(AES)=11.5∶1。2.3.1 配方最佳加量分别称取稠油42g,不同浓度的乳化降黏体系的模拟地层水溶液18g于烧杯中 ,测定乳状液的黏度 ,结果见表5。表 5表面活性剂用量对稠油 /水乳状液黏度的影响w(表面活性剂 ),%乳状液黏度 /(mPa·s)w(表面活性剂 ),%乳状液黏度 /(mPa·s)00.10.39070320.50.71.0302035注 :表面活性剂体系为 m(AEO3)∶m(AES)=11.5∶1。63    精  细  石  油  化  工 2012年 1月由表5可以看出 ,当乳化降黏体系在水相中的浓 度 为0.7%时 ,降 黏 效 果 最 佳 ,降 黏 率 达77.8%。这是由于随着乳化降黏体系在水相浓度的增加 ,乳状液的类型也开始发生转变 ,当表面活性剂浓度达到0.7%时 ,乳状液由W/O型转变成为O/W型 ,此时乳状液的黏度最小 。2.3.2 降黏体系沉降脱水率一种好的乳化降黏体系除了能够有效形成稳定的乳状液外 ,还应该具有易破乳的特性 。乳状液的破乳性可以通过测定乳状液体系的沉降脱水率来表征 。本实验中 ,当油水质量比为7∶3,表面活性剂在水相中的浓度为0.7%时 ,稠油 /水乳状液体系90min析水量大于15mL,沉降脱水率大于83.3%,说明此配方形成的乳状液具有良好的破乳性 。3 结论a.HLB值法简单易行 ,除了可以测定油品的HLB值外 ,还可以用来测定未知HLB值的表面活性剂的HLB值 。b.利用HLB值法可以基本确定大庆稠油的HLB值 。得到大庆稠油乳化降黏剂的配方为 :m(AEO3)∶m(AES)=11.5∶1。在油水质量比为7∶3,降黏剂用量0.7%条件下 ,对大庆稠油的降黏率达77.8%,90min沉降脱水率大于83.3%。参考文献[1]周风山 ,吴瑾光 .稠油化学降黏技术研究进展 [J].油田化学 ,2001,18(3):268.[2]尉小明 ,刘喜林 ,王卫东 ,等 .稠油降黏方法概述 [J].精细石油化工 ,2002(5):45.[3]苑 权 ,郑延成 ,李克华 ,等 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water binaryemulsion system,and the viscosityreduction rate was 77.8%.The dehydration73第 29卷 第 1期 贺 杰 ,等 .利用 HLB值法筛选稠油乳化降黏体系  聚乙二醇-聚丙烯酸丁酯共聚物的破乳作用韩国君 ,刘 明(滨州学院化学与化工系 ,山东 滨州256603)摘要 :合成了新型油溶性破乳剂 (SD-1)并对其进行了破乳实验 ,考察了实验温度 、破乳剂加量 、乳化原油的油水比等因素对破乳效果的影响 ,并通过破乳效果和界面张力测定与常见聚醚型破乳剂进行比较 。结果表明 ,在 50℃,油水体积比 7∶3的体系 ,破乳剂用量小于 70mg/L时,合成的破乳剂脱水效果明显好于现有的油溶性破乳剂 。关键词 :破乳原油界面张力脱水率中图分类号 :TE624.1文献标识码 :A原油乳状液中的含水不仅会加大输送管道和设备的负荷 ,而且会引起管道和设备的腐蚀 、结垢 ,排放含油的污水还会造成环境污染 。因此 ,在原油的开采 、运输和加工过程中必需解决原油的破乳脱水问题[1-5]。破乳剂在油水界面的 “吸附 ”、“顶替 ”作用和对液珠的 “絮集 ”、“聚并 ”作用是化学破乳的主要机理 ,其关键是改变界面膜的特性 ,降低油水界面膜的强度[6-8]。近年来 ,人们发现高分支的破乳剂有较好的亲水能力 、润湿性能和渗透效应 ,可以迅速达到油水界面 ,在界面占有的表面积大 ,因而用量少 ,破乳效果好 。笔者合成了一种接枝共聚物破乳剂SD-1,并与常见聚醚型破乳剂进行了比较 ,通过界面张力测定对其破乳机理进行了探讨 。1 实验部分1.1 原料和仪器聚醚型破乳剂SD-2,山东滨州化工厂 ;新型破乳剂SD-1,自制 ,主要成分为聚乙二醇与聚丙烯酸丁酯的接枝共聚物 ;山东临盘采油厂提供脱水脱气原油 ,密度为0.86g/cm3;石油磺酸钠溶液 ,分析纯 。HT-Ⅱ型自动混调器 ,无锡市石油仪器厂 ;XZD-Ⅲ型全量程界面张力仪 ,北京通人新技术开发公司 。1.2 实验方法原油乳状液的制备 :取一定量的净化原油和一定量的水 ,于自动混调器的搅拌容器中搅拌20min,制得含水的原油乳状液 。破乳 实 验 采 用 石 油 天 然 气 行 业 标 准SY5281—91规定的瓶试法 。实验采用0.4%的石油磺酸钠水溶液为外相 ,测定不同破乳剂浓度下 ,油水界面张力随时间的变化趋势 。2 结果与讨论2.1 破乳实验2.1.1 破乳剂用量的影响在50℃时 ,考察SD-1和SD-2的用量对油水体积比为7∶3乳状液破乳效果的影响 ,结果见图1。由图1可见 ,SD-1的破乳效果受破乳剂用量的影响不大 。SD-2在质量浓度范围内破乳效果差别较大 ,加量为80mg/L时 ,破乳速率和脱水率好于SD-1;加量在70mg/L以下时 ,SD-1的破乳速率和脱水率均好于SD-2。其原因是 ,破乳剂用量小于70mg/L时 ,SD-1的平衡界面张力都大于SD-2,加入SD-1的乳状液体系的界面张收稿日期 :2011-05-16;修改稿收到日期 :2011-10-20。作者简介 :韩国君 (1973-),实验师 ,主要从事实验室管理及有机合成研究 。E-mail:bzhgj@126.com。rate of the heavyoil/surfactant/water emulsion system was evaluated at 80℃,and the value of thedehydration rate after 90min is above 83.3%.Keywords:heavyoil;HLB value;surfactant;emulsion;dehydration rate83精细石油化工SPECIALITY PETROCHEMICALS第 29卷 第 1期2012年 1月
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