多分支聚醚破乳剂在原油破乳中的应用.pdf

产品应用 ():多分支聚醚破乳剂在原油破乳中的应用邓志强 胡 廷 李 军 程 艳 魏 强(中海油(天津)油田化工有限公司 天津)摘要:破乳剂是石油开采过程中必不可少的化学药剂之一 本文介绍了多种类型的多分支聚醚破乳剂的合成及应用情况 以期对未来的破乳剂的研发工作提供参考 各种类型的多分支聚醚破乳剂包括:树形多分支原油破乳剂、星形多分支原油破乳剂和梳形含硅多分支原油破乳剂 相关研究表明 梳形多分支含硅聚醚针对原油具有良好的低温破乳性能 具有广阔的研究应用前景关键词:原油 含硅聚醚 多分支 低温破乳中图分类号:文献标识码:/.收稿日期:作者简介:邓志强()男 博士 工程师 主要从事油田化学品研发工作:(.):.:破乳剂是石油开采过程中必不可少的化学助剂 而伴随着油田二次采油、三次采油的进行实现原油破乳脱水的难度也在逐渐增加 因此 研发更加高效的原油破乳剂以满足生产需求是十分必要的 理想的原油破乳剂应具备以下特点:良好的表面活性、优秀的润湿性、足够的絮凝能力和较好的聚集效果 研究表明 相同条件下 相较于支链较少的破乳剂 具有多支链结构的聚醚破乳剂可以更加快速地到达油水界面 并且分支较多的破乳剂分子在膜界面上排列得较为松散、分子上的支链还可以促进液滴的聚集和界面膜的破裂 因此 具有多分支结构的破乳剂在破乳性能上往往优于相同条件下少分支或者直链型的破乳剂本文介绍了已报道的可用于构建多分支聚醚破乳剂的合成方法及其在原油破乳剂领域的应用情况 以期对未来的破乳剂的研发工作提供参考 树形多分支原油破乳剂 年 德国波恩大学 课题组首次对分支化分子的合成进行了研究 该研究中 他们使用苄胺和丙烯腈作为底物通过重复 加成反应和氢化还原反应得到了树状分子(图)随后 和 课题组都对上述反应进行了改进 并能以很高的转化率 第 卷得到二胺类化合物和丙烯腈反应生成的树形产物图 苄胺与丙烯腈反应合成多胺类化合物 年 博士和美国南弗罗里达大学的 教授小组几乎同时完成了树状分子聚酰胺胺()的合成(图)随后 经过数十年的发展 聚酰胺胺树状大分子的相关研究已经取得了长远的发展 各国科学家已经将其应用到了化学、物理、生物等诸多领域 其中 在表面活性剂方面 化学家们以聚酰胺胺树状大分子为起始剂合成了树状大分子聚醚破乳剂 并对合成的聚醚破乳剂进行了性能评价图 氨与丙烯酸甲酯反应合成聚酰胺胺类化合物 王金本等研究发现 聚酰胺胺树状多分支聚醚破乳剂对渤海绥中 油田聚驱产出液、胜利临盘采油厂产出液和克拉玛依稠油乳化体系都有良好的破乳效果 实验表明 当 聚醚破乳剂中环氧丙烷()和环氧乙烷()的质量比为 时有最佳的破乳效果 而对于使用、和 代聚酰胺胺为起始剂的破乳剂代数越高 破乳剂分支越多、所对应的破乳剂性能也越好随后 王金本等进行更加深入地研究发现 该聚醚破乳剂中/的比值对其临界胶束浓度()的影响很小 除了使用乙二胺作为聚酰胺胺起始剂内核外 王俊等报道了一例以十二胺为内核 代 为起始剂的聚醚破乳剂的研究 并使用大庆油田原油对该破乳剂性能进行了研究 结果表明 条件下该破乳剂的加药浓度为 /时 脱水率能达到 以上需要说明的是 聚酰胺胺()树状大分子本身也是一类重要的破乳剂或絮凝剂而且通过阳离子化等改性手段可以进一步调节这类物质的破乳性能 此外 分子除用于破乳剂和絮凝剂外 还被用于阻垢剂和驱油剂在破乳机理方面 对于具有电负性的/型乳液 一方面 聚酰胺胺类树状大分子含有的一定量的带正电的阳离子基团或氨基可以对其有电中和作用 另一方面 聚酰胺胺树状分子特殊的结构可以对吸附在油水界面的表面活性剂(如胶质、沥青质)起到吸附和桥架作用 因此 分子可以实现/型乳液的液滴聚集和油水分离 对于/型乳液 由于聚酰胺胺树状特殊的分子结构 以这类分子为起始剂与环氧丙烷和环氧乙烷反应获得的聚醚破乳剂具有多分支结构 因此可以更加快速地到达油水界面顶替原先的表面活性分子 降低油水界面张力从而实现破乳 星形多分支原油破乳剂酚胺树脂型破乳剂是目前市场上应用最为广泛的星形多分支聚醚破乳剂 该类型破乳剂是将具有星形结构的酚胺树脂起始剂与环氧丙烷、环氧乙烷反应得到的 其中 酚胺树脂起始剂是将酚类化合物、多乙烯多胺类化合物 和甲醛溶液 通过 反应合成(图)第 期邓志强等.多分支聚醚破乳剂在原油破乳中的应用 图 酚胺树脂的合成路线 近年来 酚胺树脂型破乳剂的研究受到了广泛的关注 孟祥勇等研究发现 使用活性位点较多的双酚、二乙烯三胺和甲醛溶液合成酚胺树脂时 种化合物反应的最佳物质的量之比为 而以该酚胺树脂为起始剂合成的星形多分支聚醚破乳剂 在较低温度下破乳 可以使含油量为 的/型乳液脱水率达 以上 此外 李翠勤和王洪国等也通过研究分别发现 使用双酚 合成的酚胺树脂星形聚醚破乳剂具有优异的低温破乳性能 并且 该类型破乳剂的破乳性能随着酚胺树脂端氨基个数的增多而增强 此外 使用其它酚类化合物合成酚胺树脂星形破乳剂的研究也被报道 王洪国及其合作者分别使用对叔丁基苯酚和茶多酚制得的酚胺树脂型破乳剂用油田现场油样进行评价 结果表明 两种不同酚类起始剂的破乳剂都表现出脱水速率快、脱水率高和油水界面清晰整齐的特点 王俊等使用腰果酚合成了 种不同比例的环氧丙烷、环氧乙烷嵌段聚醚 研究发现 该类破乳剂在 条件下就表现出较好的破乳性能 而且其临界胶束浓度和此时的表面张力随着破乳剂分子量的增大而减小 此外 相同条件下 该药剂破乳性能也优于工业上常用的破乳剂、和 根据文献报道 酚胺树脂星形破乳剂通常都表现出较好的低温破乳性能 这是由于这类破乳剂所形成乳液的界面张力随着温度的降低而降低 因此 酚胺树脂型破乳剂通常是较好的低温破乳剂 此外 以酚胺树脂为起始剂合成的聚醚破乳剂 其芳环结构与原油中沥青质胶质这类天然表面活性剂的稠环结构相近 因此这类药剂在原油中有很好的扩散性 可以快速扩散到油水界面膜顶替天然表面活性剂分子 从而表现出脱水速度快、脱水率高的特点 梳形多分支含硅原油破乳剂基于特殊的分子构型 含硅表面活性剂在溶液中表现出良好的表面活性 例如 有机硅改性的破乳剂往往表现出良好的低温破乳性能 而且这类药剂通常还具有防蜡和降黏作用 硅改性梳形聚醚破乳剂常用的合成方法之一如图 所示 即将含氢硅油和不同取代的烯丙基封端聚醚在氯铂酸催化剂作用下进行加成反应制得图 铂催化合成含硅梳形聚醚破乳剂 年 王二蒙团队将 种不同的烯丙基封端的嵌段聚醚和自制的含氢硅油反应制得的梳形多分支破乳剂使用孤东油田稠油进行评价 结果表明 该破乳剂对稠油乳液具有较好的破乳性能 年 王洪国及其合作者将质量分数为 的含氢硅油和烯丙基封端的聚氧乙烯 聚氧丙烯嵌段聚醚在催化剂质量分数为、反应温度为 的条件下反应 获得了目标多分支破乳剂 随后进行的评价实验表明 该破乳剂对克拉玛依三次采油乳液破乳效果良好 其脱水率可达 年 陈颖课题组使用氯铂酸催化剂 通过硅氢加成反应合成了以含氢硅油为主链 聚氧丙烯聚氧乙烯乙酸酯、聚氧丙烯聚氧乙烯甲基醚和聚氧乙烯环氧基醚为支链的多分支梳形破乳剂 实验探索发现 这一反应的最佳反应条件是以异丙醇为溶剂将上述 种物质(硅氢键与碳碳双键物质的量之比为 )在 条件下反应 在最佳反应条件下 反应转化率为 随后 使用大庆油田三元复合驱原油进行评价实验发现 该反 应 条 件 下 获 得 的 破 乳 剂 在 质 量 浓 度 为 第 卷 /、破乳温度为 条件下破乳 原油脱水率可达 同年 李稳宏课题组以烯壬基酚聚醚、甲基丙烯酸十二酯和含氢硅油为原料制备了一种新的梳形多分支稠油破乳剂 实验发现 该梳形破乳剂和腰果酚胺醛树脂、聚合氯化铝以及阳离子聚丙烯酰胺复配后所得到破乳剂对制备乳液的脱水率可达 并且脱水后界面整齐 年 刘平及其合作者开发了一种反应条件温和、操作简单的有机硅改性方法 在该研究中 他们先将多乙烯多胺类聚醚和丙烯酸进行酯化反应 然后再将酯化后的产物和含氢硅油进行加成反应便可获得目标的梳形破乳剂 这一改性的后破乳剂对于克拉玛依油田稠油乳液在加药量降低 的情况下破乳效果仍优于现用破乳剂此外 费贵强、郑淑华、刘龙伟等使用类似的方法也制备了相应的含硅多分支梳形聚醚破乳剂 并且这些破乳剂都表现出良好的低温脱水性能有机硅改性的聚醚破乳剂有 种结构类型:以上介绍的通过将含氢硅油和含不饱和烯烃结构的聚醚在金属催化剂作用下加成聚合生成的梳形破乳剂是 结构类型 另一类是将末端为羟基的聚醚与含 或 结构的硅氧烷通过缩合反应制得的 类结构的梳形破乳剂 此类 结构的硅改性破乳剂相较于 结构的破乳剂优点是反应条件往往较为温和 缺点是该类型破乳剂不稳定 在较强酸性或者碱性条件下会发生水解反应使分子中的结构被破坏 年 王玉洁等用乙氧基二甲基聚硅氧烷为改性试剂合成了梳形聚醚破乳剂(图)该研究合成方法简单实用 只需将溶剂甲苯和催化剂三氟甲酸加入烧瓶混合均匀 然后再将硅试剂在加热条件下滴入上述体系即可 在该反应中 没有副产物乙醇能够被馏出 说明反应已经结束 实验发现 在其它条件不变时 提高反应取代率将有利于提高破乳剂的破乳脱水性能 年 王聪等合成了甲基乙氧基硅油为主链 型聚醚破乳剂为侧链的梳形破乳剂 使用该原油乳液进行脱水实验发现 该 型梳形破乳剂可以明显降低原油乳液的表面张力 此外 实验表明 这一硅改性梳形破乳剂的破乳性能明显优于直链的 型破乳剂图 通过醇交换反应合成含硅梳形聚醚破乳剂 嵌段聚醚通过有机硅改性引入聚硅氧烷链段可以使药剂具有更好的润湿性和舒展性 因此以聚硅氧烷为主链的多分支梳形破乳剂往往表现出优良的表面活性 此外 这类破乳剂的多分支结构可以在乳液中形成网状结构容纳石蜡晶体从而阻止石蜡晶体形成蜡网或者蜡晶结构 而这一作用可以有效的降低油相的黏度和凝固点 从而也利于破乳 结束语相同条件下 树形、星形和梳形等多分支结构的破乳剂可以更加快速地抵达油水界面 降低界面膜表面张力实现破乳 从而实现快速破乳而梳形多分支含硅聚醚针对原油破乳表现出其他大分子所不具有的良好低温破乳性能 具有广阔的研究应用前景第 期邓志强等.多分支聚醚破乳剂在原油破乳中的应用 参考文献 王杨.三次采油化学驱油技术发展现状分析及展望.化学工程与装备():.杜玉海 康仕芳.优秀原油破乳剂所具备的性能初探.高分子通报():.():.蔡奇峰 周继柱 付增华 等.聚醚型原油破乳剂结构与破乳性能关系的研究.应用化工 ():.“”“”.():.():.():.().():.:.():.:().():.():.李龙 马茶 苑旭波 等.树枝状聚合物的合成及其在油田化学中的应用.现代化工 ():.:.():.周继柱 张巍 王金本 等.聚酰胺胺星形聚醚原油破乳剂的合成与性能.精细石油化工():.():.():.():.王瑜 王春磊 姜翠玉 等.聚酰胺胺树状大分子的合成及其除油性能研究.石化技术与应用():.():.迟瑞娟 毕彩丰 赵宇 等.改性聚酰胺胺破乳剂的合成及破乳性能的研究.中国海洋大学学报(自然科学版)():.黄华平.改性树枝状聚酰胺胺的合成及其在破乳中的应用.成都:西南石油大学.刘立新 郝松松 王学才 等.聚季铵盐反相破乳剂的合成及破乳性能研究.工业用水与废水():.程冬玲.树状大分子 的合成、表征和阻垢性能研究.青岛:中国石油大学.刘锐 蒲万芬 彭欢 等.超支化缔合聚合物的制备及驱油性能.西南石油大学学报 ():.孟祥勇 胡刚 王卓.一种新型酚胺醛树脂起始剂的合成与性能 .应用化工 ():.程烨 隋尊岩 李翠勤.新型系列酚胺醛树脂破乳剂的破乳性能研究.化学工程师 ():.许维丽 姜虎生 王洪国 等.酚胺醛树脂破乳剂的合成与性能研究.应用化工 ():.刘淼 王洪国 廖克俭 等.对叔丁基酚胺醛树脂型破乳剂的制备.应用化工 ():.马梦瑶 王洪国 高婧 等.茶多酚胺型嵌段聚醚破乳剂合成及性能研究.应用化工 ():.王俊 宁萌萌 李翠勤 等.腰果酚胺树脂接枝 嵌段聚醚的合成与破乳性能.石油化 第 卷工高等学校学报 ():.方洪波 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亚洲国际标签印刷展览会上推出了 离型解决方案系列中的首款产品 这款单组分即用型新品基于回收有机硅原料制成可使用低能耗的 紫外光固化()或者传统紫外固化光源进行固化 专为轻离型至可控离型范围设计 适用于敏感材质底材及粘合剂 可提供可控的离型性能、优异的固化和锚固性能 此外 该产品还能为先进的压敏胶和温敏基材提供出色的老化稳定性 同时帮助标签生产商降低碳足迹 光固化有机硅具备强大的自由基固化机制 在室温下即可固化 因此可在纸张和薄膜标签的印刷层上完成涂硅 而不影响基材、颜料和印刷图文 适用于热敏标签 产品主体标签环 环形/套式标签等多种无底纸应用(赢创工业集团)