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酚胺樹脂聚醚型破乳劑分子結(jié)構(gòu)、濃度對油-水界面張力的影響——結(jié)果與討論、結(jié)論
來源:石油學(xué)報(bào)(石油加工) 瀏覽 358 次 發(fā)布時(shí)間:2024-09-13
2、結(jié)果與討論
2.1酚胺樹脂聚醚破乳劑(PAPE13)質(zhì)量濃度對體系油-水界面張力的影響
圖1不同PAPE13質(zhì)量濃度的破乳劑溶液-孤東二元驅(qū)原油體系的動(dòng)態(tài)油-水界面張力
圖1為30℃時(shí)不同PAPE13質(zhì)量濃度的PAPE13溶液-孤東二元驅(qū)原油體系的動(dòng)態(tài)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(dāng)PAPE13質(zhì)量濃度為50mg/L時(shí),即可將油-水界面張力降至1.45mN/m;隨著PAPE13質(zhì)量濃度的增大,油-水界面張力逐漸下降,當(dāng)PAPE13質(zhì)量濃度大于800mg/L時(shí),油-水界面張力降至10-2數(shù)量級的低水平,充分顯示了該破乳劑具有較強(qiáng)的界面活性。由圖1還可見,隨著時(shí)間的延長,體系的油-水界面張力逐漸趨于穩(wěn)定,達(dá)到穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間隨著破乳劑質(zhì)量濃度的增大而縮短。PAPE13質(zhì)量濃度為50mg/L時(shí),油-水界面張力達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需的時(shí)間為15min;質(zhì)量濃度為100mg/L時(shí),縮短為12min;質(zhì)量濃度為200mg/L時(shí),進(jìn)一步縮短至4min;而當(dāng)PAPE13質(zhì)量濃度再增加時(shí),油-水界面張力幾乎在瞬間就能降低至穩(wěn)態(tài)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(guī)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(wěn)態(tài)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(shí)體系油-水界面張力升高了4.73mN/m,但從40℃升高至50℃時(shí)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(qū)原油體系的油-水界面張力的穩(wěn)態(tài)值(γ)
2.3酚胺樹脂聚醚破乳劑相對分子質(zhì)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(zhì)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(jié)果列于表3。由表3可以看出,隨著PAPEmn質(zhì)量濃度增大,PAPEmn降低油-水界面張力的能力也越強(qiáng),尤其是對HLB值較大的PAPEmn(水溶性較強(qiáng)),其界面活性隨其質(zhì)量濃度升高迅速增強(qiáng),在高質(zhì)量濃度區(qū)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(qiáng)于沈明歡等[7-9]報(bào)道的破乳劑的界面活性。頂替理論認(rèn)為,當(dāng)破乳劑加到原油乳狀液中以后,其分子會(huì)將瀝青、石蠟及驅(qū)油化學(xué)劑等表面活性物質(zhì)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(qiáng)度較低,從而使整個(gè)乳狀液處于不穩(wěn)定狀態(tài)。并最終達(dá)到破乳的目的[10-11]。PAPEmn高的界面活性有利于其分子到達(dá)油-水界面,取代原有的界面膜,達(dá)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(zhì)量相當(dāng)、HLB值逐漸增大,亦即其親水性逐漸增強(qiáng)的3個(gè)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(fā)生數(shù)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(gè)系列的破乳劑隨著HLB值的增大也表現(xiàn)出同樣的規(guī)律。PAPE12、PAPE22和PAPE32是保持HLB值相當(dāng)、相對分子質(zhì)量逐漸增大的3個(gè)破乳劑樣品,隨著相對分子質(zhì)量的增大,它們降低油-水界面張力的能力均有所增強(qiáng),但增強(qiáng)的幅度不大,大體均在同一數(shù)量級內(nèi)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(zhì)量的增大,其降低油-水界面張力的能力也有所增強(qiáng),但增強(qiáng)幅度仍然不大。由此可見,在所研究的破乳劑相對分子質(zhì)量變化范圍內(nèi),相對分子質(zhì)量變化對PAPEmn界面活性的影響較小。
表3 PAPEmn的相對分子質(zhì)量和HLB值對孤東二元驅(qū)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(xiàn)場開采中有二次采油即水驅(qū),也有三次采油即二元驅(qū)技術(shù)。二元驅(qū)技術(shù)中加入了表面活性劑和聚合物,采出液的性質(zhì)必然與水驅(qū)有所不同,為此進(jìn)一步考察了PAPEmn破乳劑對二元驅(qū)原油和水驅(qū)原油體系的動(dòng)態(tài)油-水界面張力的影響,結(jié)果列于表4。PAPEmn系列破乳劑不僅能有效降低二元驅(qū)原油體系的油-水界面張力,同樣也能降低水驅(qū)原油體系的油-水界面張力。以破乳劑PAPE33為例,其降低二元驅(qū)原油體系的油-水界面張力遠(yuǎn)勝于降低水驅(qū)原油體系的油-水界面張力,其他8個(gè)破乳劑也表現(xiàn)出同樣的規(guī)律。二元驅(qū)原油中殘留少量的驅(qū)油表面活性劑,正是這些殘留表面活性劑與破乳劑間產(chǎn)生了協(xié)同作用,從而導(dǎo)致二元驅(qū)原油體系的油-水界面張力低于水驅(qū)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(wěn)態(tài)油-水界面張力(γ)
3結(jié)論
(1)在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),9種PAPEmn破乳劑均能夠有效降低孤東二元驅(qū)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(qiáng)于一些常規(guī)破乳劑。
(2)PAPEmn破乳劑的相對分子質(zhì)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(qiáng)。
(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(kuò)散至乳狀液液珠界面,頂替油-水界面上的瀝青質(zhì)、石蠟及三次采油驅(qū)油表面活性劑等界面活性物質(zhì),在油-水界面形成一層新的強(qiáng)度較弱的混合界面膜,從而使乳狀液處于不穩(wěn)定狀態(tài)并最終達(dá)到破乳的目的。