乙氧基非離子原油消泡劑機(jī)理研究

劉灝亮，孫 鐸

（東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶 163318）

乙氧基非離子原油消泡劑機(jī)理研究

劉灝亮，孫 鐸

（東北石油大學(xué)石油工程學(xué)院，黑龍江大慶 163318）

泡沫對(duì)石油生產(chǎn)具有不利影響，因此需要對(duì)原油進(jìn)行消泡處理。通過(guò)分析消泡機(jī)理，并結(jié)合近些年消泡劑的研究進(jìn)展，提出乙氧基非離子原油消泡劑。從微觀的角度，通過(guò)測(cè)量界面張力、計(jì)算吉布斯彈性等方法，研究了此類(lèi)消泡劑在高溫下的作用機(jī)理，對(duì)其在未來(lái)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

消泡劑；乙氧基；作用機(jī)理

泡沫在石油生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，如泡沫鉆井、泡沫驅(qū)油、泡沫堵水等，充分利用泡沫表面張力大，密度小的特點(diǎn)。而另一方面，原油中產(chǎn)生的泡沫也會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)許多負(fù)面影響，富含泡沫的原油會(huì)降低原油計(jì)量精度，且在集輸過(guò)程中會(huì)大量吸附微小固體雜質(zhì)，堵塞管道或孔塞。在地面油氣水分離過(guò)程中，大量的泡沫還會(huì)影響分離效果，延長(zhǎng)工作時(shí)間。此外，泡沫量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生“汽蝕”，增大安全隱患[1]。

目前消除原油泡沫的方法主要有消泡劑消泡法、機(jī)械消泡法、加熱消泡法和超聲波消泡法，而在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中最為普遍的是消泡劑消泡的方法。原油消泡劑的主要作用機(jī)理可歸納為以下幾方面：①降低氣液界面張力，通過(guò)頂替和增溶作用破壞泡膜，使液膜破裂；②破壞泡膜表面雙電層，使液膜破裂；③促進(jìn)泡沫表面液膜的排液，使液膜變薄進(jìn)而破滅。

1 消泡劑研究進(jìn)展

多年以來(lái)，圍繞原油消泡劑開(kāi)展了許多研究。史云梅等[2]利用有機(jī)氟接枝聚硅氧烷、分散劑、螯合劑、助溶劑配成BHX-06原油消泡劑，在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中具有很高的消泡效率，且可以長(zhǎng)時(shí)間抑制泡沫的產(chǎn)生。胡廷等[3]根據(jù)渤海錦州9-3油田油品性質(zhì)的變化，將硅膏、聚醚改性硅油、乳化劑、增稠劑在80℃下與蒸餾水充分混合，得到有機(jī)硅乳液消泡劑。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)脫出氣泡大且消泡速度快，能在油樣中長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定而不發(fā)生分層。王傳新等[4]通過(guò)在室內(nèi)合成丙二醇聚氧丙烯醚，與氫氧化鉀、環(huán)氧乙烷在一定條件下合成一種非離子表面化學(xué)劑聚醚，再與自制甘油酸酯及煤油復(fù)配合成了一種非離子型原油消泡劑，并在孤島油田第四聯(lián)合站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)從加藥第3天起各油罐泡沫高度下降了近60%，效果明顯。針對(duì)膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高，起泡細(xì)小且難以消除的稠油，肖建紅等[5]研制合成了聚醚型和脂肪酸酯型非離子表面活性劑，與煤油及混合醇復(fù)配，合成一種用于稠油的消泡劑。在孤島油田進(jìn)行試驗(yàn)，加藥濃度為5mg/L時(shí)，消泡率高達(dá)56%。

2 乙氧基非離子消泡劑的機(jī)理研究

然而，多數(shù)醚基或有機(jī)硅類(lèi)消泡劑在高溫下穩(wěn)定性較差，室內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，乙氧基非離子消泡劑在高溫下仍具有理想的消泡效果。乙氧基非離子消泡劑是一種在高溫下穩(wěn)定性強(qiáng)的表面活性劑，隨著溫度升高，消泡劑水溶液分為表活劑富集相和表活劑貧化相兩相，而表活劑富集相起到穩(wěn)油消泡的作用。富集相中微小的表活劑液滴與泡沫膜表面原油-空氣界面合并，使液膜與稀釋相之間發(fā)生橋接作用，在表面張力差的作用下，液膜不斷變薄并最終發(fā)生破裂。以四亞乙基乙二醇單正十二烷基醚這種非離子表活劑為研究對(duì)象，研究其在高溫下的消泡性能。將其加入到起泡原油中，用Brewster角顯微鏡觀測(cè)表活劑液滴的運(yùn)移，并測(cè)量表活劑所在相的表面張力。結(jié)果表明，當(dāng)溫度高于60℃時(shí)，表活劑富集相液滴大量溶于泡沫液膜表面，使液膜變薄，形成表活劑單分子層。利用吉布斯方程進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)該層吉布斯彈性迅速下降，導(dǎo)致泡沫膜穩(wěn)定性降低并發(fā)生破裂，實(shí)現(xiàn)消泡目的。因此，隨著原油熱采技術(shù)的不斷發(fā)展，耐高溫的乙氧基非離子消泡劑將具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 曲正新.原油泡沫的危害和消除方法[J].當(dāng)代化工2015，（5）：1132-1134.

[2] 史云梅，黃曉東，孔德鈺，等.渤海埕北油田原油消泡劑BHX-06的開(kāi)發(fā)[J].2007，（3）：219-222.

[3] 胡廷，王超明，陸原，等.聚醚酯類(lèi)消泡劑的制備及性能研究[J].油田化學(xué)，2013，（2）：263-266.

[4] 王傳新，陳干群，付士泉，等.一種非離子型原油消泡劑的合成與應(yīng)用[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，（1）：74.

[5] 肖建洪，張錫波，于濱，等.高效稠油消泡劑的研制與應(yīng)用[J].油氣地質(zhì)與采收率，2001，（4）：76-77.

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《化工設(shè)計(jì)通訊》編輯部

Mechanism of Ethoxylated Nonionic Antifoaming Agents for Crude Oil

Liu Hao-liang，Sun Duo

Adverse effects on petroleum industry were caused by foaming，therefore some methods should be used in crude oil antifoaming.The mechanism of antifoaming was analysed，and ethoxylated nonionic antifoaming agents were put forward combined with recent development of antifoaming agents.On the micro level，the function mechanism of this agent was studied by measuring interface force and calculating Gibbs elasticity etc，and the application prospect of it was predicted.

antifoaming agent；ethoxylate；function mechanism

TE624

A

1003–6490（2016）09–0092–01

2016–09–01

劉灝亮（1993—），男，甘肅玉門(mén)人，碩士在讀，主要從事提高稠油采收率方面研究工作。