利用声化方法对复杂乳化原油的破乳脱水研究

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1、2003年第27卷第5期Vol.27No.5Oct.2003石油大学学报(自然科学版)JournaloftheUniversityofPetroleum>China文章编号:1000-5870(2003)05-0060-03利用声化方法对复杂乳化原油的破乳脱水研究陈永红1,卢明昌I,孙宝江2（1.胜利油田有限公司临盘釆油厂，山东临色251507；2.石油大学石油工程学院，山东东营257061）播要：从理论上分析了超声波和化学方法联合破乳的可行性，并用实验方法验证了联合破乳脱水的效果。实验结果显示,化学破乳剂和超声波联合作用可以进一步提高原油的破乳脱水效率。在破乳剂

2、最优用量的实验条件下.对乳化原油进行超声处理30min,沉降3h,脱水率可以达到90%以上。模拟现场脱水流程条件，利用该方法对常规方法不能有效破乳的聚合物驱及化学驱出液掺混稠油形成的复杂乳状液进行了破乳脱水试验。结果表明，声化联合破乳具有较高的脱水效率。关键词：乳化原油；破乳;脱水;化学破乳剂；超声波；试验研究中图分类号:TE624.1文献标识码：A收稿日期：2003-01-10基金项目：中国石油夭然气集团公司中青年创新基金项目作者简介：陈永红（1965男（汉族），山东商河人，高级工程师，胜利油田有限公司临盘采油厂厂长，主要从邹油气田开发匸作a引言在油气田开发过程

3、中，一次采油和二次采油采岀的乳化原油多是油包水型，采用常规电化学联合破乳的方法就可以实现油水分离。目前，我国东部各油田相继进入高含水开发期，三次采油技术逐渐被应用，采出液多为水包油乳状液或水包油与油包水交替出现的复杂乳状液，其界面膜强度高，乳状液非常稳定，采用常规和各种新的合成破乳剂均难以达到满意的破乳效果讥加大了采出液处理的难度，困扰着油田生产。超声波可在一定程度上解决各种乳化原油的破乳问题。超声波作用于油水乳状液后，由于油、水的物性不同，对超声波的响应不同，岀现油、水粒子各自集聚的现象，称之为位移效应，J'3,O此效应能促使乳状结构破坏，从而促进同种物质微粒凝

4、聚，使得油、水分离加快。实验证明，虽然用超声波对三次采油的乳化原油破乳可以脱掉绝大部分水，但脱水效率并不高•这是因为原油采岀液具有较高的矿化度和较多的表面活性物质，这使得乳化液的结构难以破坏，因此，超声波配合相应的破乳剂才有可能取得较好的破乳脱水效果。笔者将超声波与化学方法相结合，探讨其联合作用的脱水效率。1声化破乳理论分析超声波对水包油和油包水型乳状液均可以起到破乳的作用，并能除去大部分水。其破乳脱水机理是超声波作用于物理性质不同的介质后产生的响应不同•此现象称之为位移效应。文献［1・2］给出了油包水乳状液中“粒子”在声场作用下的位移效应。声学上所谓的“粒子"可

5、以是微小油滴，也可以是微小水滴，其区别是粒子的性质不同。在超声波的作用下，性质相同的粒子总是在其平衡点相聚集，发生碰撞，合并成大的粒子，并在重力作用下分离C但是，碰撞在有些条件下并不一定导致合并，粒子合并与粒子直径、运动速度、液体的密度、粘度以及粒子界面间的胶体力有关。在&》1和小Weber数的条件下，Tsao和Koch^运用流体运动的N-S方程分析认为，粒子碰撞的过程中，产生反弹所需的最小排斥压力为2//a.其中/是表面张力"是粒子直径。一般来说，象水化层这样引起的短程斥力可以表达为Aexp（一H、其中x是两粒子界面间的距离，k是开始产生短程斥力的特征长度，A是

6、溶质表面浓度的函数，它又依次依赖于粒子表面溶质的扩散、对流和吸附作用，即产生碰并的A必须小于2y/ao一般情况下•对于某一种油水乳状液，油滴或水滴的直径是固定的，若使水粒子碰并，只有通过改变表面张力来实现•超声波为粒子碰并提供了积聚的条件，化学添加剂用来改变表面张力。二者的结合才能达到更高的破乳效率。因此.声化破乳是为了使油水乳状液在超声波和化学破乳剂的联合作用下更有效地进行油、水分离。2室内实验及实验结果讨论2.1室内实验设备及实验方法本次实验所用的超声波发生器系统可以产生20〜50kHz的超声波信号，所用的换能器为夹心水冷式压电陶瓷换能器，它可以克服由于温度变

7、化带来的声强不稳定性，提高破乳效率。声强检测采用水听器和HP54601数字示波器，具体参数流程参见文献［3］。采用蒸馆法进行处理后油样的含水分析。实验油样物性参数见表lo实验方法如下：①将原油乳化液加入设计数量的破乳剂后进行均匀、充分地搅拌;②将搅拌后的原油乳化液均分在盛油容器中，每次处理原油乳化液体积约为250niL；③将分盛好的样品依次进行超声处理后放人已备好的恒温水浴中沉降5h,并分析含水率与沉降时间的关系。破乳剂为现场推荐经过优化的专用破乳剂。表1油样物性参数油样相对密度粘度“aovAmPa-s）初始含水率/%乳状液类型备注东辛落地油0.886874.5W

8、/ODF-