專利名稱：用于堿驅(qū)后稠油乳液破乳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于稠油化學(xué)脫水技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種利用低壓二氧化碳和少量破乳劑用于堿驅(qū)后稠油乳液破乳的方法。
背景技術(shù)：
堿驅(qū)之所以能提高稠油的采收率是因?yàn)樵椭泻刑烊坏挠袡C(jī)酸與堿反應(yīng)后會(huì)生成具有表面活性的物質(zhì)，從而形成W/0 (油包水)乳液，由于W/0乳液具有很高的粘度，會(huì)堵塞高滲透區(qū)域，使水相壓力增加，從而提高原油采收率。但是由于采出液具有很高的pH值，W/0乳液的穩(wěn)定性更強(qiáng)，就給破乳帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，也成為限制堿驅(qū)推廣使用的重要因素之一。目前常用的油水分離方法有重力分離法、化學(xué)法、熱處理、機(jī)械法和膜過(guò)濾等方法，然而這些方法具有成本較高、分離效率較低以及沉降時(shí)間較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。因此，開發(fā)出具有較低成本同時(shí)又具有較高分離效率的方法對(duì)于堿驅(qū)在稠油開采中的應(yīng)用具有重要的意 義。對(duì)堿驅(qū)后具有較高pH值的稠油包水乳液的處理需要采取有效的方法來(lái)中和水相中的堿，同時(shí)破壞W/0乳液的穩(wěn)定性。為了解決這一問(wèn)題，有研究人員提出利用CO2來(lái)對(duì)W/
O乳液進(jìn)行破乳，取得了不錯(cuò)的效果，但是操作時(shí)壓力卻要高達(dá)幾百M(fèi)Pa，這就對(duì)設(shè)備要求提出了較高的要求，同時(shí)成本也相應(yīng)增加。而單純利用破乳劑進(jìn)行破乳，要想取得好的破乳效果，則需要增加破乳劑的用量，導(dǎo)致成本急劇增加。因此，開發(fā)出對(duì)設(shè)備要求低、方法簡(jiǎn)便易行、成本較低的破乳方法，對(duì)于稠油包水乳液的處理具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用CO2和破乳劑相結(jié)合的用于堿驅(qū)后稠油乳液破乳的方法，在能夠達(dá)到較好破乳效果的同時(shí)，大大降低了 CO2的壓力和破乳劑的用量，使油水的分離效果更好，同時(shí)操作簡(jiǎn)單，成本降低。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
一種用于堿驅(qū)后稠油乳液破乳的方法，所述方法包括如下步驟
(1)將破乳劑和稠油乳液混合攪拌，使破乳劑的濃度在80-200mg/L,混均后送入高壓te中；
(2)向高壓罐中通入50-700kPa的CO2后，使罐旋轉(zhuǎn)讓CO2充分溶解，同時(shí)，控制罐內(nèi)溫度控制在20-70 °C，待平衡0-14小時(shí)后，乳液即會(huì)發(fā)生油水分離。優(yōu)選的，所述破乳劑為四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚、烷基酚醛樹脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚中的一種或兩種。優(yōu)選的，所述步驟(I)中稠油乳液和破乳劑混合時(shí)間控制在75-240 min。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
(I)本方法采用破乳劑與CO2結(jié)合的方法，可以在較低溫度較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到80%以上的破乳效果，能大幅度地提高經(jīng)濟(jì)效益；(2)本方法中所采用的CO2壓力在100kPa時(shí)就能達(dá)到非常好的分離效果，對(duì)設(shè)備的要求低，能耗低，成本相應(yīng)降低；
(3)本方法中采用CO2與破乳劑結(jié)合的方法，比單純利用破乳劑進(jìn)行破乳降低了破乳劑的用量，所采用的破乳劑用量低于200 mg/L，大大降低了成本；
(4)破乳體系中利用CO2很好地中和了采出液中存在的大量堿，降低了后續(xù)的廢水處理步驟，工藝更加簡(jiǎn)單；
(5)本發(fā)明的方法，對(duì)環(huán)境污染性小，對(duì)設(shè)備的腐蝕性低。結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖I為本發(fā)明具體實(shí)施例利用CO2和破乳劑進(jìn)行破乳的工藝流程。圖2為CO2壓力變化對(duì)破乳效果的影響。圖3為CO2壓力變化對(duì)乳液水相pH的影響。圖4為混合時(shí)間對(duì)破乳效果的影響。圖5為四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚用量對(duì)破乳效果的影響。圖6為HCl用量對(duì)破乳效果的影響。圖7為乙酸用量對(duì)破乳效果的影響。圖8為用HCl或乙酸來(lái)代替CO2破乳時(shí)體系的pH值隨酸用量的變化。圖9為體系壓力變化對(duì)破乳效果的影響。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)地描述。以下實(shí)施例中100. O g油包水乳液為將O. 79 g NaCUO. 036 g CaCl2、0. 039 gMgCl2、0. 105 g NaOH加入到34.03 g H2O中攪拌溶解后得到35. O g模擬礦化水，然后加入65. O g原油，充分?jǐn)嚢璧玫侥M的稠油堿驅(qū)乳液。其中，破乳效率為破乳后分離得到的水的質(zhì)量與破乳前乳液中水的質(zhì)量之比。實(shí)施例I
取100. Og油包水乳液加入IOmg破乳劑烷基酚醛樹脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入純CO2使壓力達(dá)到并保持IOOkPa,在22°C條件下平衡3個(gè)小時(shí)后，油水即會(huì)發(fā)生分離，測(cè)量得到的水的質(zhì)量為29. O g，破乳效率為29/35=82. 9%。實(shí)施例2
取100. Og油包水乳液加入IOmg破乳劑四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入純CO2使壓力達(dá)到并保持IOOkPa,在22°C條件下平衡3個(gè)小時(shí)后，加熱到70°C后再平衡I小時(shí)，測(cè)量得到的水的質(zhì)量為30. 9g，破乳效率為88. 3%。實(shí)施例3
取100. Og油包水乳液加入IOmg破乳劑四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入純CO2使壓力達(dá)到并保持IOOkPa,加熱到70°C后再平衡14小時(shí)，測(cè)量得到的水的質(zhì)量為31. 0g，破乳效率為88. 6%。
實(shí)施例4
取100. Og油包水乳液加入8mg破乳劑四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入純CO2使壓力達(dá)到并保持700kPa，加熱到70°C后再平衡14小時(shí)，測(cè)量得到的水的質(zhì)量為29. 5g，破乳效率為84. 3%。實(shí)施例5
取100. Og油包水乳液加入IOmg破乳劑四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入純CO2使壓力達(dá)到并保持200kPa，在22°C條件下平衡3個(gè)小時(shí)后，加熱到70°C后再平衡10小時(shí)，測(cè)量得到的水的質(zhì)量為31. O g，破乳效率為88. 6%。實(shí)施例6
取100. Og油包水乳液加入IOmg破乳劑四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入純 CO2使壓力達(dá)到并保持200kPa，在22°C條件下平衡I個(gè)小時(shí)后，油水即會(huì)發(fā)生分離，測(cè)量得到的水的質(zhì)量為29. 4g，破乳效率為84. 0%。實(shí)施例7
取100. Og油包水乳液加入IOmg破乳劑四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入純CO2使壓力達(dá)到并保持500kPa，在22°C條件下平衡3個(gè)小時(shí)后，油水即會(huì)發(fā)生分離，測(cè)量得到的水的質(zhì)量為30. 2g，破乳效率為86. 3%。實(shí)施例8
取100. Og油包水乳液加入IOmg破乳劑四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入純CO2使壓力達(dá)到并保持700kPa，在22°C條件下平衡2個(gè)小時(shí)后，油水即會(huì)發(fā)生分離，測(cè)量得到的水的質(zhì)量為31. 0g，破乳效率為88. 6%。實(shí)施例9
取100. Og油包水乳液加入10 mg破乳劑烷基酚醛樹脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚，然后通入純CO2使壓力達(dá)到并保持IOOkPa,加熱到50°C后再平衡14小時(shí)，測(cè)量得到的水的質(zhì)量為31. 0g，破乳效率為88. 6%。
我們?cè)敿?xì)地研究了 CO2的壓力、混合時(shí)間、老化溫度和破乳劑用量等因素對(duì)破乳效果的影響。首先考察了 CO2壓力對(duì)破乳效果的影響，在稠油包水乳液中加入破乳劑四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚，使破乳劑濃度為170 mg/L,通入一定壓力的CO2,混合時(shí)間為3h時(shí),得到了破乳效率隨CO2壓力的變化，如附圖2所示。由附圖2可以看到，破乳效率隨著CO2壓力的增加快速增加，當(dāng)CO2壓力為50 kPa時(shí)，破乳效率在80%到90%之間，隨CO2壓力的繼續(xù)增加，破乳效率增加的幅度很小，已經(jīng)達(dá)到平臺(tái)。同時(shí)由附圖2還可以看到，當(dāng)CO2壓力為50 kPa時(shí)，體系溫度為22°C時(shí)，破乳效率達(dá)到82%，當(dāng)溫度升到70°C后平衡lh、2h以及14h時(shí)，破乳效率變化很小，均為89%左右?？梢?jiàn)，升高溫度有利于稠油乳液的破乳，同時(shí)平衡時(shí)間對(duì)破乳效果影響很小。從前面的研究可以看到，只要CO2的壓力達(dá)到50 kPa，在22°C時(shí)就能達(dá)到比較理想的破乳效果，同時(shí)我們還考察了破乳后水相的PH受CO2壓力影響，如附圖3所示，隨著CO2壓力的增加，水相的pH逐漸降低。破乳前乳液的pH值為10，而當(dāng)CO2壓力為50 kPa時(shí)，體系pH為7. 7，可見(jiàn)對(duì)于堿性的乳液CO2起到了很好的中和作用。我們還考察了混合時(shí)間對(duì)破乳效果的影響，在稠油包水乳液中加入170 mg/L的破乳劑，通入CO2使壓力達(dá)到100 kPa，控制不同的混合時(shí)間，得到破乳效果隨混合時(shí)間的變化，如附圖4所示。破乳效率隨著混合時(shí)間的增加快速增加，當(dāng)混合時(shí)間達(dá)到65 min時(shí)，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)破乳效率增加幅度降低。同時(shí)，也能發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高到70°C后并平衡一定時(shí)間后，體系的破乳效果有較大幅度的增加，因此，可以采取增加平衡時(shí)間或加熱的方式來(lái)提高體系的破乳效率。之后我們又考察了破乳劑用量對(duì)體系破乳效果的影響，在稠油包水乳液中加入一定量的破乳劑，控制CO2的壓力為100 kPa，混合時(shí)間為3 h，得到破乳效率隨破乳劑用量的變化，如附圖5所示。破乳劑的加入對(duì)于破乳效果的影響非常明顯，當(dāng)不加破乳劑時(shí)，在實(shí)驗(yàn)研究的條件下，只有當(dāng)加熱到70°C并平衡14 h后，體系才會(huì)發(fā)生破乳，并且破乳效率僅為17%，而其它兩個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下沒(méi)有破乳現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)破乳劑的量從O增加到95 mg/L時(shí)，破乳效率在實(shí)驗(yàn)條件下可達(dá)到80%-90%，之后隨著破乳劑濃度增加，破乳效率增加不明顯。同時(shí)，22°C和70°C時(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，溫度升高之后，破乳效果僅僅提高5%左右。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)破乳劑的用量和CO2的壓力可以對(duì)稠油包水乳液實(shí)現(xiàn)低溫快速破乳的效果。與CO2對(duì)比，我們還研究了以HCl和乙酸來(lái)中和處理稠油包水乳液，在稠油包 水乳液中加入170 mg/L的破乳劑和一定量的HCl或乙酸，混合時(shí)間為3h時(shí)，考察HCl和乙酸的用量對(duì)破乳效果的影響，如附圖6和附圖7所示。可以看到隨著HCl和乙酸用量的增加，破乳效率都呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢(shì)，在HCl和乙酸用量分別為2. 5 mmol和120 μ L時(shí)，破乳效率達(dá)到最大值。在22°C時(shí)，體系的破乳效率分別為72. 2%和68. 8%，而當(dāng)加熱到70°C并平衡14h后，破乳效率則分別為81. 6%和81. 3%?？梢?jiàn)，以HCl和乙酸來(lái)代替CO2時(shí)，體系的破乳效果都不如用CO2時(shí)的效率高。同時(shí)，我們還考察了體系PH值的變化，如附圖8所示?？梢钥吹?，無(wú)論是用HCl還是乙酸，體系的pH值都隨著酸的用量增加出現(xiàn)快速降低的變化趨勢(shì)，并且體系的pH快速地由堿性變成酸性，這勢(shì)必增加了油田后續(xù)水處理的工作任務(wù)。因此，利用CO2來(lái)進(jìn)行破乳具有HCl或乙酸無(wú)法替代的作用。通過(guò)前面的研究發(fā)現(xiàn)，隨著CO2壓力增加，破乳效果逐漸增強(qiáng)，為了證明是否僅是壓力的增加引起破乳效果的增強(qiáng)，我們選用了 N2采用相同的破乳過(guò)程進(jìn)行了破乳實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，在通入CO2壓力達(dá)到100 kPa時(shí)，通過(guò)通入N2來(lái)控制體系的壓力，體系的破乳效率隨N2壓力的變化如附圖9所示?？梢?jiàn)，隨著壓力增加，體系的破乳效果呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，說(shuō)明了對(duì)于該發(fā)明體系的破乳效果，CO2在其中具有重要的作用，而非僅是增加體系的壓力。因此，我們可以得出該發(fā)明體系對(duì)稠油包水乳液破乳的作用機(jī)理為CO2溶解于水相中，中和了體系中的堿，同時(shí)在加入的少量破乳劑的作用下，對(duì)乳狀液起到了快速破乳的效果。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于堿驅(qū)后稠油乳液破乳的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟 (1)將破乳劑和稠油乳液混合攪拌，使破乳劑的濃度在80-200mg/L，混均后送入高壓te中； (2)向高壓罐中通入50-700kPa的CO2后，使罐旋轉(zhuǎn)讓CO2充分溶解，同時(shí)，控制罐內(nèi)溫度在20-70 °C，待平衡0-14小時(shí)后，乳液即會(huì)發(fā)生油水分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于堿驅(qū)后稠油乳液破乳的方法，其特征在于所述破乳劑為四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚、烷基酚醛樹脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚中的一種或兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于堿驅(qū)后稠油乳液破乳的方法，其特征在于所述步驟(I)中稠油乳液和破乳劑混合時(shí)間控制在75-240 min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于堿驅(qū)后稠油乳液破乳的方法，所述方法包括如下步驟將破乳劑和稠油乳液混合攪拌，使破乳劑的濃度在80-200mg/L，混均后送入高壓罐中；向高壓罐中通入50-700kPa的CO2后，使罐旋轉(zhuǎn)讓CO2充分溶解，同時(shí)，控制罐內(nèi)溫度在20-70℃，待平衡0-14小時(shí)后，乳液即會(huì)發(fā)生油水分離。本方法采用破乳劑與CO2結(jié)合的方法，可以在較低溫度較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到80%以上的破乳效果，能大幅度地提高經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C10G33/04GK102925205SQ20121047806
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者董明哲, 宮厚健, 李亞軍, 李愛(ài)芬, 田偉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)