聚合物驱采出液的破乳研究进展

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摘 要：聚合物驱是一种三次采油技术，它能提高原油的采收率，但会使采出液的乳化状态很复杂，为后续原油乳状液的破乳带来很大的困难。又由于原油乳状液的稳定与破乳是一对矛盾，影响乳状液稳定的因素也会影响乳状液的破乳。本文就综述了乳状液的破乳机理，影响乳状液稳定性的因素以及破乳剂的研究，并对破乳机理今后的发展提出建议。

关键词：聚合物驱 原油 破乳机理 破乳剂

一、乳状液的破乳机理

将乳状液中的油和水进行分离的过程叫做破乳。通常用的破乳方法有物理机械法、电力破乳法和物理化学法。

1.物理机械法中的热破乳是加热升高温度，增加分子之间的热运动，这样有利于液珠的凝结，而且温度升高时，外向粘度就会降低，从而降低了乳状液的稳定性，当温度升高至相转变温度时，就达到破乳的目的。

2.电力破乳是利用16000～35000V的高压电势对其作用，促进带电乳状液滴凝结和聚结。

3.物理化学法是改变乳状液界面膜的性质，使界面膜强度降低，从而使稳定的乳状液变得不稳定而实现破乳。

3.1聚合物驱采出液的破乳机理

3.1.1界面膜稳定为主的W/O乳状液的破乳

聚合物驱采出液是个非常复杂的乳化体系，在界面膜稳定为主的W/O乳状液中，它的破乳过程是破乳剂的分子进行扩散，并且渗透吸附在乳化液滴界面上，天然乳化剂被置换出来，这样，就阻止了原油中的活性分子向界面迁移，从而形成正的界面张力梯度，生成新的油水混合界面膜，这个新膜的强度低，稳定性较差。在一定的热能条件和重力作用下，细小液滴就会絮凝，使分散相中的液滴集合成松散的絮团。但是在这些絮团中细小液滴依然独立存在着，而且这种絮凝过程是可逆的。之后的聚并是在这些松散的絮团中，相邻液滴形成了薄液膜进行排液，不断变薄直到破裂，使包含在膜内的水释放出来，不可逆地集合成一个大液滴，这样就会导致乳化液滴数目逐渐减少。当液滴长大到一定程度时，由于油水密度的差异，这样油和水就得到分离，从而实现了破乳。

3.1.2双电层稳定为主的O/W乳状液的破乳

在聚合物驱采出液的复杂乳化体系中，对于双层电势稳定的乳状液，絮凝即克服双层的排斥作用，絮凝过程中液珠之间的势能曲线，会出现一个浅浅的“次级小”电位，可以假设絮凝就在此处发生。从这一角度考虑，有意识地制造这样一个浅浅的“次级小”势能，能使聚结递次展开，使O/W乳状液失稳。

根据含聚合物O/W乳状液中乳化液滴的电负性强度，选择加入能适当改变界面膜的电性质，削弱扩散层 ξ电位的化学剂，对O/W乳状液的扩散层产生压缩作用，使扩散层便薄，降低乳化液滴间的静电斥力。

在处理聚合物驱采出液时，通过削弱ξ电位，降低静电斥力，使得液滴质点间的引力成为分散相液滴间的主要作用力，成为双电层稳定为主的O/W乳状液分散相液滴相互聚集进而聚并的内在动力。

二、破乳剂的研究

1.破乳剂的组成、结构等性质对破乳的影响

1.1破乳剂组成对破乳的影响

原油破乳的关键就是要降低油水界面的张力和膜的强度。界面的活性越高，降低油水界面张力和膜强度能力越强的破乳剂，破乳效果就越好。现在国内使用的破乳剂大多数是聚氧乙烯聚氧丙烯嵌断聚醚。

1.2破乳剂分子结构对破乳的影响

破乳剂分子最好是具有分支结构，因为分支结构不利于破乳剂分子缔合和形成胶束，而有利于分子迅速达到油水界面，这样就可改变界面的润湿性，并且它在油水界面所占的表面积大，所以用量少，破乳效果也比较好。

1.3破乳剂用量对破乳的影响

破乳剂的浓度越大，其破乳效果越好。有学者研究过，破乳剂用量在CMC浓度（临界胶束浓度）左右，破乳脱水效果最佳。因为当小于CMC浓度时，破乳剂分子是以单体的形式吸附在界面，这时，油水界面张力破乳剂浓度的增加而急速下降，脱水率也就增大。当浓度接近CMC浓度时，油水界面的吸附也就趋于平衡，界面张力不再下降，脱水率也就达到最大。如果破乳剂的浓度再继续增大，破乳剂分子就会形成胶束，这时反而会使界面张力上升，脱水率就会下降。由此可见，破乳剂的用量在接近或等于CMC浓度时为最佳值。

2.理想破乳剂应该具备的性质

2.1较高的表面活性

表面活性高比天然乳化剂高的破乳剂分子能很快吸附在油水界面上，代替了天然的乳化剂分子，从而降低了液滴的界面膜强度。

2.2强的润湿性

具有良好润湿性能的破乳剂分子向乳化液滴扩散并渗透到液滴之间的保护膜时，容易吸附在如沥青质胶质粒子，石蜡粒子，粘土粒子等固体粒子与水滴的界面，改变界面的润湿性能，降低他们的界面能，使得界面膜因强度降低而破裂。

2.3足够的絮凝能力

具有足够絮凝能力的破乳剂会使乳化液滴相互吸引，加快了乳化液滴的碰撞和液膜的破裂，增加聚结的机会。

2.4高聚结性能

只有在破乳剂具有足够的聚结能力且乳化液滴界面膜破坏后，小液滴才能聚结成大液滴，在重力场的作用下沉降，由此达到破乳的目的。

除此之外，理想破乳剂还应具备以下特点：使用范围广；成本低；用量少；破乳温度低；对人体无毒、无害等。

3.新型破乳剂的研究

今年来，随着采油技术的不断发展，传统的破乳剂已不能满足工业生产的需要，国内外的研究者正致力于新型破乳剂的开发，并使新型破乳剂向脱水率高，适应性强，绿色环保等方向发展。

3.1树枝状大分子破乳剂

树枝状大分子是通过支化基元逐步反复的反应得到的高度支化的三维球形结构的大分子。与其传统的聚合物高分子相比，其具有非常规整，精确的结构，分子的的体积，形状及功能基团都能在分子水平上精确控制。除此之外，树枝状大分子还有很好的反应活性，在分子中心和分子末端可以导入大量的反应性或功能性基团。

3.2超高分子量聚醚破乳剂

一般的聚醚型破乳剂相对分子量为2×103～1×104，近年来逐渐发展了超高分子量的聚醚，相对分子量可达5×105～5×106。这类破乳剂的用量少，适应性强，破乳效果也比较好，但是其相对分子量大，很难溶解，而且价格很贵。

3.3复配原油破乳剂

目前国内外生产和使用的原油破乳剂，基本上都属于表面活性剂。其单一的破乳剂适用性较差，很难适应复杂的乳状液体系，所以，将两种或两种以上加以复配使用，利用破乳剂之间的协同效应，以达到最佳的破乳效果。这样既可以节约大量合成新产品所需的工作量，还可以成倍地增加原油破乳剂的品种数量，并加快了脱水的速度，节约能源，使经济效益得到大幅度提升。

三、展望

为了加快原油乳状液破乳机理的研究，促进国产乳化剂的开发和应用，我们还需不断努力。

1.国内对原油中胶质的研究还不够深入细致，胶质的组成、结构以及对原油乳状液稳定性的影响有待于进一步探究。

2.加强破乳剂的作用机理研究对改进破乳方法具有重要指导意义。而且在研究破乳剂界面性能时，很多都用模型油，由于模型油与原油差距较大，使得研究结果不很准确。所以，测试油水界面性能时，尽量使用原油乳状液。

3.乳状液破乳方法应该多考虑发展一些低能耗，无环境污染的绿色联合法。