聚合物驱采出液超支化电中和型高效破乳剂研究

［收稿日期］２０１４－０４－１７［基金项目］中国石化集团胜利石油管理局重点科技攻关项目（ＧＫＸ１１０２）［作者简介］于克鹏（１９６２—），男，山东平度人，山东胜利职业学院教务科研处副教授，硕士，主要从事油田应用化学研究。ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－５９３５．２０１４．０２．００７聚合物驱采出液超支化电中和型高效破乳剂研究于克鹏１，王宗廷２，王乾泽３，周西臣４，王学会５，梁祺２，裴晓文２（１．山东胜利职业学院教务科研处，山东东营２５７０９７；２．中国石油大学（华东）理学院，山东青岛２６６５８０；３．中国石化胜利油田分公司孤东采油厂，山东东营２５７２３７；４．中国石油大学胜利学院化学化工系，山东东营２５７０９７；５．胜利油田胜利化工有限责任公司，山东东营２５７０５６）［摘要］根据胜利油田聚合物驱采出液的特点，以１．０ＧＰＡＭＡＭ为起始剂合成了超支化聚醚型破乳剂，并对其进行适度叔铵氮的季铵化以电中和采出液中的阴离子碎片。破乳性能评价表明，该方法不仅脱水率高，而且操作温度低、污水含油浓度低，有极好的推广应用前景。［关键词］聚合物驱采出液；超支化；季铵化；破乳剂［中图分类号］ＴＥ３９［文献标识码］Ａ［文章编号］１６７３－５９３５（２０１４）０２－００２１－０３目前我国的大部分油田已经进入了后期开采阶段，随着化学驱油剂的注入，采出液中逐渐出现了水包油（Ｏ／Ｗ）型微乳液，而这种Ｏ／Ｗ型乳状液的存在给破乳带来很大的困扰，主要问题是污水中含油浓度高，无法直接回注。因此，开发具有新型化学结构的Ｏ／Ｗ型破乳剂已越来越迫切［１］。与传统的线形高分子相比，树枝状大分子聚酰胺－胺（ＰＡＭ－ＡＭ）具有独特物理和化学性质。本课题首次提出以超支化分子ＰＡＭＡＭ［２－４］（一般为１．０、２．０代产品）为起始剂，用烷氧化反应进行扩链，利用季胺化反应嵌入阳离子段，以中和聚合物驱原油乳液中聚丙烯酰胺阴离子碎片，从分子水平设计破乳剂的结构，研发出新型破乳剂，达到提高原油脱水率和降低污水含油量的目的。１实验原理与方法１．１合成原理以整数代ＰＡＭＡＭ为起始剂，分子中存在多个结构相同的支链，每个支链末端有一个伯胺基，在一定条件作用下，伯胺基先与环氧丙烷按一定质量比进行加成反应合成油头（图１）；油头再进一步与环氧乙烷进行加成反应，合成具有多条支链的超支化破乳剂。将前面合成的超支化破乳剂与适量碳酸二甲酯反应，使分子中的部分叔氮原子季铵化（图２），以中和聚合物驱原油中的阴离子片段，在不影响破乳效果的基础上，解决污水浑浊的问题。图１油头化学结构示意图图２季铵化电中和型破乳剂化学结构示意图１．２仪器与试剂（１）仪器。ＨＪ－１型增力电动搅拌器，ＨＨ－Ｓ数显恒温水浴锅，ＦＡ２００４Ｎ电子天平，氧气减压表，数显式台秤，２ＸＺ－２型旋片真空泵，高压反应釜，旋转蒸发仪ＲＥ－５２ＢＢ。１２２０１４年６月中国石油大学胜利学院学报Ｊｕｎ．２０１４第２８卷第２期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｇｌｉＣｏｌｌｅｇｅＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＶｏｌ．２８Ｎｏ．２（２）实验试剂。氮气（９９．９０％）；环氧乙烷，环氧丙烷，无水乙醇，四乙烯五胺，分析纯；ＰＡＭＡＭ，自主合成与提纯；碳酸二甲酯（９９．５％）。１．３实验方法（１）破乳剂的合成。按烷氧基化的常规操作条件，以１．０代ＰＡＭＡＭ为起始剂，在１４０～１５０℃、０．４ＭＰａ条件下接枝不同比例的环氧丙烷、环氧乙烷合成了一系列聚酰胺－胺聚醚类破乳剂。将前面合成并优化的超支化破乳剂与适量碳酸二甲酯反应，反应温度１３０℃，反应时间５ｈ，使分子中的部分叔氮原子季铵化，合成具有正电性破乳剂。（２）ＰＡＭＡＭ聚醚破乳剂相对分子质量的测定方法见ＧＢ／Ｔ７３８４－１９９６。（３）电荷密度的测定［５］采用胶体滴定法。（４）ＰＡＭＡＭ聚醚破乳剂性能评价：ＰＡＭＡＭ聚醚破乳剂性能评价采用孤东３－１６－更３６井新鲜采出液沉降后原油为性能评价原油。破乳剂破乳性能的评定方法根据ＳＹ５２８１－２０００中华人民共和国石油天然气行业标准进行。（５）污水中含油量采用ＳＹ／Ｔ０５３０－９３中国人民共和国石油天然气行业标准油田污水含油量测定方法分光光度法进行。２实验结果与讨论２．１破乳剂的相对分子质量以自行合成的乙二胺为核的树状大分子１．０代ＰＡＭＡＭ为起始剂，通过调节原料配比，分别合成了一系列不同结构（ＥＯ／ＰＯ）和相对分子质量的二嵌段聚醚，数据见表１。表１ＰＡＭＡＭ聚醚破乳剂的相对分子质量样品一摩尔含环氧丙烷／ｍｏｌ一摩尔含环氧乙烷／ｍｏｌ相对分子质量ＭＡＥ（１６９）３１５５１２４４４２８４６ＰＥ１（１６９）３１１５０４６６５７７９７３ＰＥ１（９９）３１８８１３９１４５８６４ＰＥ１（４９）３１４５２２００３５７５２ＰＥ１（２９）３１２６７１１８２３６７８ＰＥ