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    酚胺樹脂聚醚型破乳劑分子結構、濃度對油-水界面張力的影響——結果與討論、結論

    來源:石油學報(石油加工) 瀏覽 931 次 發布時間:2024-09-13

    2、結果與討論


    2.1酚胺樹脂聚醚破乳劑(PAPE13)質量濃度對體系油-水界面張力的影響

    圖1不同PAPE13質量濃度的破乳劑溶液-孤東二元驅原油體系的動態油-水界面張力


    圖1為30℃時不同PAPE13質量濃度的PAPE13溶液-孤東二元驅原油體系的動態油-水界面張力。由圖1可見,PAPE13破乳劑能夠有效地降低體系的油-水界面張力,當PAPE13質量濃度為50mg/L時,即可將油-水界面張力降至1.45mN/m;隨著PAPE13質量濃度的增大,油-水界面張力逐漸下降,當PAPE13質量濃度大于800mg/L時,油-水界面張力降至10-2數量級的低水平,充分顯示了該破乳劑具有較強的界面活性。由圖1還可見,隨著時間的延長,體系的油-水界面張力逐漸趨于穩定,達到穩態值所需的時間隨著破乳劑質量濃度的增大而縮短。PAPE13質量濃度為50mg/L時,油-水界面張力達到穩態所需的時間為15min;質量濃度為100mg/L時,縮短為12min;質量濃度為200mg/L時,進一步縮短至4min;而當PAPE13質量濃度再增加時,油-水界面張力幾乎在瞬間就能降低至穩態水平。其他8種酚胺樹脂聚醚破乳劑濃度對體系油-水界面張力的影響規律與PAPE13類似。


    2.2溫度對酚胺樹脂聚醚破乳劑(PAPEmn)界面活性的影響


    溫度對于酚胺樹脂聚醚破乳劑(PAPEmn)的界面活性有著顯著的影響,不同溫度下9種破乳劑溶液-原油體系的油-水界面張力的穩態值列于表2。由表2可見,隨著溫度從30℃升高至50℃,各體系的油-水界面張力均顯著升高,而且隨著溫度升高,油-水界面張力升高的幅度也在增大,以PAPE11破乳劑為例,從30℃升高至40℃時體系油-水界面張力升高了4.73mN/m,但從40℃升高至50℃時體系油-水界面張力卻升高了10.70mN/m。該系列酚胺樹脂破乳劑的界面活性隨著溫度升高而降低。

    表2不同溫度下9種PAPEmn溶液-孤東二元驅原油體系的油-水界面張力的穩態值(γ)


    2.3酚胺樹脂聚醚破乳劑相對分子質量和HLB值對體系油-水界面張力的影響


    考察了不同相對分子質量和HLB值的酚胺樹脂聚醚破乳劑(PAPEmn)在不同濃度下對PAPEmn溶液-原油體系油-水界面張力的影響,結果列于表3。由表3可以看出,隨著PAPEmn質量濃度增大,PAPEmn降低油-水界面張力的能力也越強,尤其是對HLB值較大的PAPEmn(水溶性較強),其界面活性隨其質量濃度升高迅速增強,在高質量濃度區油-水界面張力甚至能降低至超低水平(10-3mN/m)。筆者研究的PAPEmn的界面活性要強于沈明歡等[7-9]報道的破乳劑的界面活性。頂替理論認為,當破乳劑加到原油乳狀液中以后,其分子會將瀝青、石蠟及驅油化學劑等表面活性物質頂替出來,在油-水界面形成一層新的混合界面膜。這層膜的強度較低,從而使整個乳狀液處于不穩定狀態。并最終達到破乳的目的[10-11]。PAPEmn高的界面活性有利于其分子到達油-水界面,取代原有的界面膜,達到破乳的目的。破乳劑在溶液中的濃度越高,則被替換出的表面活性劑分子越多,油-水界面張力下降越大,破乳效果越好,乳狀液越不容易形成。


    PAPE11、PAPE12和PAPE13是相對分子質量相當、HLB值逐漸增大,亦即其親水性逐漸增強的3個破乳劑樣品。從表3還可以看出,在同樣的破乳劑濃度下,HLB值越大的破乳劑降低油-水界面張力的幅度越大,油-水界面張力越低,甚至發生數量級的變化;而要將油-水界面張力降低至同樣的水平,HLB值大的破乳劑所需要的濃度則更低,即其降低油-水界面張力的效率越高。PAPE21、PAPE22和PAPE23以及PAPE31、PAPE32和PAPE332個系列的破乳劑隨著HLB值的增大也表現出同樣的規律。PAPE12、PAPE22和PAPE32是保持HLB值相當、相對分子質量逐漸增大的3個破乳劑樣品,隨著相對分子質量的增大,它們降低油-水界面張力的能力均有所增強,但增強的幅度不大,大體均在同一數量級內變化。PAPE13、PAPE23和PAPE33是水溶性最好的一組破乳劑,隨著相對分子質量的增大,其降低油-水界面張力的能力也有所增強,但增強幅度仍然不大。由此可見,在所研究的破乳劑相對分子質量變化范圍內,相對分子質量變化對PAPEmn界面活性的影響較小。

    表3 PAPEmn的相對分子質量和HLB值對孤東二元驅原油體系油-水界面張力(γ)的影響


    2.4酚胺樹脂聚醚破乳劑(PAPEmn)對不同原油體系油-水界面張力的作用


    目前,在勝利油田的現場開采中有二次采油即水驅,也有三次采油即二元驅技術。二元驅技術中加入了表面活性劑和聚合物,采出液的性質必然與水驅有所不同,為此進一步考察了PAPEmn破乳劑對二元驅原油和水驅原油體系的動態油-水界面張力的影響,結果列于表4。PAPEmn系列破乳劑不僅能有效降低二元驅原油體系的油-水界面張力,同樣也能降低水驅原油體系的油-水界面張力。以破乳劑PAPE33為例,其降低二元驅原油體系的油-水界面張力遠勝于降低水驅原油體系的油-水界面張力,其他8個破乳劑也表現出同樣的規律。二元驅原油中殘留少量的驅油表面活性劑,正是這些殘留表面活性劑與破乳劑間產生了協同作用,從而導致二元驅原油體系的油-水界面張力低于水驅原油體系的。

    表4加入酚胺樹脂聚醚破乳劑的不同原油體系的穩態油-水界面張力(γ)


    3結論


    (1)在實驗范圍內,9種PAPEmn破乳劑均能夠有效降低孤東二元驅原油體系油-水界面張力,而且其降低油-水界面張力的能力要顯著強于一些常規破乳劑。


    (2)PAPEmn破乳劑的相對分子質量和HLB值對其界面活性有明顯影響,其中HLB值對界面活性的影響更為顯著;隨著HLB值的增大,油-水界面張力迅速下降,破乳劑降低油-水界面張力的能力和效率均有所增強。


    (3)溫度對所研究的酚胺樹脂類破乳劑的界面活性影響較為顯著。隨著溫度升高,油-水界面張力逐漸增大,表明從界面活性角度考慮該系列的破乳劑較適宜在低溫下使用。


    PAPEmn破乳劑較高的界面活性有利于破乳劑分子擴散至乳狀液液珠界面,頂替油-水界面上的瀝青質、石蠟及三次采油驅油表面活性劑等界面活性物質,在油-水界面形成一層新的強度較弱的混合界面膜,從而使乳狀液處于不穩定狀態并最終達到破乳的目的。



    酚胺樹脂聚醚型破乳劑分子結構、濃度對油-水界面張力的影響——實驗部分

    酚胺樹脂聚醚型破乳劑分子結構、濃度對油-水界面張力的影響——結果與討論、結論

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