油田破乳剂的研究与应用进展

（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津  300452）

摘  要：现如今，世界的发展和经济发展的进程中，各种类型的资源，特别是石油资源已经成为直接影响国家发展水平和社会发展前景的重要资源要素之一。为了进一步提高我国石油资源的开采效率，需要不断提高石油开采技术和方法，积极应用不同类型的手段和措施提高开采效率，其中在石油开采过程中可以应用乳化液，以进一步提高石油相转变频率，提高石油产品的稳定性。

关键词：油田；破乳剂；研究；应用；进展

引言 

随着我国石油资源开采水平的显著提升，从最初的一次采油和二次采油技术不断优化，直至当前的三次采油阶段，各类新型技术和手段被广泛应用，甚至已经居于世界领先地位。但是在三次采油技术的应用与推广过程中，原油采出液中水包油型乳化液的占比不断上升，因此需要破乳剂实现油与水的分离，对此本文主要围绕油田破乳剂进行深入研究并探讨未来应用进展有重要的意义和价值。

1 乳化液概述

1.1 油田乳状液的分类  

在石油开采过程中所应用的乳化液主要分为分散相、分散介质和乳化剂三个元素，同时也可以根据内外相的性质不同划分为三种类型，其中油为连续相，水体现为分散相，而应用的原油乳化液主要为油包水类型。但是原油开采乳状液总体性能的影响始终体现了油包水和水包油型共存体系，甚至出现了多元乳状液的问题。

1.2 影响油田乳状液应用效果的因素

在石油开采进程中，油田乳状液的情况始终存在，其中直接影响油田乳状液应用效果的因素主要可以划分为油田开采界面的张力和界面膜强度、电荷因素等，油田原油的粘度与分散度，其中含有的固体颗粒、开采温度及PH值情况等细节元素。

油田开采界面张力因素虽然会在一定程度上提升油田乳状液的稳定性，但是并不是直接影响的决定性因素。其次，在界面膜强度因素中，主要有石油开采表面活性剂在油水界面中形成的，增加了石油分散相的聚结难度，也会由此强化石油乳状液的稳定性。如果石油乳状液存在相同电荷，会在一定程度上阻止乳状液液滴的聚结和分层，提升乳状液的稳定性。另外，当石油分散度越大，其液滴沉降速度也会在一定程度上较小，再加上乳状液沥青质含量的不同，含量越多会导致乳状液的界面膜强度越高，让石油乳状液更加稳定。很多油田在石油开采过程中会应用化学药剂的施加以进一步减少能源的消耗问题，通过PH值和酸碱度的变化对乳状液稳定性造成影响。

2 油田破乳剂的破乳机理分析

现如今，我国石油开采领域中破乳剂在应用技术和应用水平上迅猛发展，但是在破乳剂的具体应用原理方面仍旧无法实现充分统一，这主要是受到石油开采过程中乳状液成因的复杂性影响以及破乳剂发挥作用的复杂性影响。前文中强调在石油乳状液中直接影响乳状液稳定性的因素涵盖了界面膜强度、电荷因素、原油黏度与分散度、固体颗粒等等不同角度，因此应用破乳剂能够有效影响原有的界面膜强度，也正因如此，可以从界面膜的角度积极探索原油破乳剂的具体作用发挥机理。

在破乳作用发挥过程中，可以涵盖为4个步骤和流程，分别是液滴聚集、界面膜排液、破裂以及液滴的聚结沉降。当前全世界范围内所广泛认可的破乳机理，主要为顶替或置换、反向作用、反离子作用以及聚结絮凝和分散增溶等多种类。

首先在顶替或置换机理中这一机理作用的发挥，主要通过破乳剂表面活性物质的提高将原油中有水界面的表面活性物质进行顶替和置换通过此类方法形成稳定性相对较差的界面膜，顺利实现破乳。因此在进行顶替和置换的过程中，破乳剂需要代替原有石油的天然乳化剂，从而进一步降低见面膜的强度，但是也有研究学者认为破乳剂是通过在原有界面膜上伸张面积的扩大而改变或取代界面原有吸附的沥青质，通过此类形式让液滴产生聚变，形成混合膜。

其次，在反向作用机理中，主要通过加入破乳剂的形式，让石油原油乳状液的类型发生转变，从之前的油包水转化为水包油类型，或正好与之相反，让原油的相发生转变，并在转变过程中实现油滴与水滴的有效分离。

第三，在反离子作用机理中，主要在乳状液界面膜中加入与其电荷相反的破乳剂，充分发挥电荷这一影响因素的作用和价值，让界面膜中原有的相同电荷排斥力消失，使得液滴充分进行聚变或沉降，从而进一步实现原油的破乳与脱水。

第四，在聚结絮凝机理中，主要以破乳剂作为中心，通过破乳剂原有的分子链，让其与界面膜进行有效吸附，从而形成相对松散的球团，增加液滴与液滴之间的接触面积，提高液滴碰撞几率和聚变效果。

最后，在分散增溶机理中主要是受到部分破乳剂增溶作用的影响，可以应用破乳剂将乳化液内部的分子进行溶解，从而进一步降低界面膜的强度，实现良好的破乳水平。

3 油田破乳剂的分类研究

3.1 低分子量破乳剂  

低分子量破乳剂主要指相对分子质量在1000以下的破乳剂类型，具体可以划分为阴离子型和非离子型。低分子量阴离子型破乳剂起源于上世纪二三十年代，此类破乳剂能够有效解决油包水型乳状液的破乳和脱水效率问题，也正因如此，该类破乳剂更加适用于油包水型乳状液，通过电离的形式分解阴离子，进一步中和有水界面膜的正电荷，以有效降低界面膜的活性，从而实现破乳和脱水。此类破乳剂价格相对低廉，使用过程相对湿润，乳化分散能力较好，作用效果稳定，但是此类破乳剂的破乳效果相对较差，使用量更多，在综合表现方面受到了较大影响。低分子量非离子型破乳剂相比于其他类型的低分子量破乳剂而言，能够更好的应用于油包水型乳状液，同时稳定性更高，能够与其他破乳剂进行混合化应用，而在破乳的过程中所应用的用量相对较少，更加耐酸、碱和盐腐蚀，但是随着非离子型破乳剂的广泛应用，逐渐发现其整体破乳效率仍旧无法充分提升，也正因如此此项技术类型被逐渐淘汰。

3.2 高分子量破乳剂

高分子量破乳剂的相对分子含量为1000至10000之间，首先在高分子阳离子型破乳剂中可以优先应用于水包油型乳状液，同时也可以针对含油污水进行有效处理，阳离子型破乳剂能够从水中进行充分电离出阳离子，通过阳离子的活性作用，在界面膜上实现破乳和脱水的目标。阳离子型破乳剂杀菌效果和抗静电效果相对较好，能够在碱性和盐性等多种类型的溶液中进行应用，但是对于黏度相对较高的粘稠乳状液而言，在破乳效果方面则相对较差，但是受到了阳离子型破乳剂抗静电及消毒等特性的影响，阳离子型破乳剂仍旧被积极应用，同理针对此类破阻剂的研究也更加深入。

其次高分子阴离子型破乳剂，此类破乳剂大多为丙烯酸酯溶液型，此类聚合物的成膜效果更好，能够有较好的抗氧化效果，应用相对广泛。

最后，高分子量破乳剂类型为非离子型，此类破乳剂也是当前油田开采过程中应用最为广泛的破乳剂之一。可以根据不同的起始剂类型，将非离子型破乳剂具体划分为醇类聚醚、酚醛树脂聚醚等多种破乳剂。

3.3 超高分子量破乳剂

此类破乳剂的相对分子质量在10000以上，其脱水效果相对较高，也正因如此在超高分子量破乳剂能够被积极应用于绿色环保产业链以及生物降解等多方面需求之中。高分子量破乳剂综合优势明显，主要体现为实际用量相对较少、耐低温、出水快、对环境和油田的适应性相对较强等多方面特点。例如，超高分子量破乳剂对于我国大庆、辽河等油田有更好的破乳性能和效果；除此之外，应用此类生物降解破乳剂对于不同类型的乳状液破乳效率都很高，同时环境友好度更强，界面活性更具优势，无毒、无污染，真正实现了生物自我繁殖和成本低廉，能够进一步减少采出液处理过程中对当地区域的自然生态环境污染问题，也正因如此超高分子量破乳剂也是未来破乳剂的主要发展及应用方向之一。

3.4 其他分类

除了以上根据相对分子量进行破乳剂的精准划分之外，也可以从溶解性、破乳机理及嵌合段数三个角度对破乳剂进行有效分类。

3.4.1 溶解性

溶解性主要指的是破乳剂的水溶或油溶性。其中水溶性的破乳剂在使用和操作过程中更加便捷，安全性更高，而油溶性破乳剂能够全面开展继续脱水，综合应用效率更好。

3.4.2 破乳机理

根据破乳机理可以将原油破乳剂划分为阴离子型、阳离子型、非离子型等多种类型的破乳剂。在具体分类方式中，可以配合相对分子量的划分方法，将破乳剂进行具体的划分，并全面分析其应用价值和优缺点。

3.4.3 嵌合段数

最后按照嵌合段数对破乳剂进行分类，可以分为二嵌段聚合物破乳剂和三嵌段聚合物两种破乳剂。前者含有活性氢起始剂，后者是在二嵌段聚合物的基础上接聚一段环氧丙烷。

4 油田破乳剂评价指标及未来应用发展方向

首先，油田破乳剂的具体评价指标可以按照温度、时间、脱水速率以及脱水的还油量等进行综合判断，不同的因素对于破乳剂活性基团有较大的影响。以温度为例，温度越高，破乳剂活性基团的作用效果更明显，反之则更差，但是过高的温度同样也会导致破乳剂内部结构受到损坏，进一步增加能源的消耗；而在破乳剂的破乳时间方面，如果相对较短也会导致破乳效果不佳，而直接影响工作效率，造成破乳剂浪费等多方面问题。在具体的评价方法方面，可以应用瓶试法、黏度沉淀法、测定HLB值等综合方法。例如瓶试法中，仪器操作相对简单便捷，不会受到时间地点的控制；黏度值沉淀测试方法只是对破乳剂的沉淀黏度进行测试，但无法确定破乳效果；应用HLB测定值进行测试则主要体现于水油度的平衡值测定。因此在应用油田破乳剂时需要综合不同的评价指标与因素，结合实际需求选择更有针对性的破乳对象和评价指标。

无论是在我国各地区油田开发或是中东区域伊拉克等多个地区油田的开发过程中，积极应用油田破乳剂意义重大。在工业应用中，可以针对石油单体与引发剂的具体用量等全面研究，探索破乳剂的性能，并合理确定最佳配方，由此得到的破乳剂配比能够在不同的油田类型中进行应用，同时也能确保破乳剂配方与油田现场需求更加符合使用效果，综合优势更加明显。在油田破乳剂未来的应用及发展方向中，更加符合当前全世界范围内资源节约与资源的有效利用，全面减少资源开采和应用过程中对自然环境的污染目标，也正因如此需要积极开发和应用绿色环保效果更好、价格低廉、适应性更强的新型破乳剂。

例如可以通过扩链剂的大规模使用，进一步强化破乳剂的破乳效果，也可以将应用酚醛树脂作为引发剂，转变破乳剂结构，或直接提高破乳剂在低温状态下的适应性，进一步降低能源的消耗。除此之外，要保障破乳剂的未来绿色发展方向，进一步减少还油污水在自然环境中的排放，提高破乳剂的高效脱水水平，同时也能有效减少破乳剂的破乳时间，特别是在低温状态下应用破乳剂的效果是未来发展的主要趋势之一，能够切实提高破乳剂的应用范围，减少热能的大量损失。最后可以积极开发价格相对低廉、普适性相对较好的破乳剂，全面节约破乳剂的生产及加工成本，也可以对破乳剂进行一定的回收和利用，确保在油田开发与资源开采过程中，破乳剂的应用范围不断拓展。

5 总结

综上所述，不论是我国的油田开发、石油开采还是中东区域油田、伊拉克等地区的原油开采，都需要应用到破乳剂，进一步实现油相与水相之间的分离，提高原油开采效果。本文主要围绕油田破乳剂的研究与应用进展进行深入的探究与讨论，首先探究了乳化液的分类及影响其作用效果的因素，其次分析了油田破乳剂的主要破乳机理，重点分析了油田破乳剂的分类，最后分析了油田破乳剂评价指标以及未来应用发展方向，希望通过本文的研究能够对我国石油破乳剂的广泛应用和综合技术水平提升奠定良好基础。

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