原油破乳劑因油中含有的天然物質(zhì)而穩(wěn)定。優(yōu)秀的化工產(chǎn)品這些物質(zhì)通常含有極性基團如羧基或酚基。它們可能以一種溶液或一種膠態(tài)分散體的形態(tài)存在。特別的影響是附著于末端。在此情形下,絕大多數(shù)的微粒分散于油相中并在油水界面累積,在此界面上,它們并排排列,極性基團指向水中。所以最后形成了一種物理穩(wěn)定的界面層。像微粒層或石蠟結(jié)晶體似的固體包。以肉眼通常認識到的結(jié)果包覆在界面層中。化工產(chǎn)品公司這個機理解釋了原油乳液的陳化和難于破除的事實。
這些液體的其中之一通常為水,而另一個經(jīng)常是油。油有可能極細地分散于水中。在這種情況下,乳液是一種水包油型。水被稱作連續(xù)相,而油被稱作分散相。相反地,如果油為連續(xù)相而水是分散相,乳液就稱作油包水型。大多數(shù)的原油乳液屬于這種類型。水分子之間相互吸引,同樣地,油分子之間也是如此。但是在單個的水分子和油分子之間存在排斥力。排斥力在油和水的界面發(fā)生作用。表面張力將此界面面積降到一個最低值。所以,水滴在油包水乳液中是球形的。此外,單個的水滴傾向于形成聚集體,聚集體的總面積比所有液滴面積總和小。因此,一種由純水和純油組成的乳液是不穩(wěn)定的。分散相趨于凝集,而兩個分離的層面因此而形成。 界面上的排斥力抵消,如通過特種化學(xué)品在界面上的累積可降低表面張力。在技術(shù)上,許多情形通過加入熟知的乳化劑以生產(chǎn)穩(wěn)定的乳液而開發(fā)利用這種作用。任何以這種方式起穩(wěn)定作用的物質(zhì)必須具有能使其同時與水分子和油分子互相作用化學(xué)組成,即它應(yīng)含有一個親水基團和一個疏水基團。
關(guān)于如何破乳的理論有多種,基本的一種是在乳狀液中有兩種相對抗的力在連續(xù)不斷地做功。這種理論認為,水的界面張力可使其液滴趨向彼此聚結(jié),形成粒徑較大的液滴,靠重力從油中分離出來。另一方面,乳化劑存在于液滴周圍,促使液滴懸浮并彼此穩(wěn)定,必須破壞乳化劑的這種穩(wěn)定作用才能破乳。破乳理論的中心是關(guān)于應(yīng)用化學(xué)劑、加熱和電力改變?nèi)榛镌瓉淼臓顟B(tài)。 化學(xué)破乳理論認為:化學(xué)破乳劑可以中和乳化劑的存在,破壞油包水乳液,固相聚集,從而破乳。化學(xué)破乳劑可能引起乳化劑的另一個理論變得脆弱,降低其膨脹能力,破乳劑破乳是取代天然乳化劑油水界面吸附的關(guān)鍵,降低界面膜的彈性和粘度,從而減少強度和加速液滴聚集。加熱時,包裹的水膨脹并破壞易碎的乳膠膜。乳液分解。然而,一些化學(xué)試劑不必被加熱或破乳。為了解釋這一點,熱理論信徒認為,化學(xué)破乳劑不僅使界面膜脆弱,而且使界面膜收縮并產(chǎn)生破碎效果。
原油破乳劑,是一種水溶性破乳劑,可以在低溫條件下(溫度僅高于原油凝固點點10℃)對乳化原油進行破乳。機理是相轉(zhuǎn)移一反向變形機理。加入破乳劑后發(fā)生了相轉(zhuǎn)變,即能夠生成與乳化劑形成的乳狀液類型相反的表面活性劑(反相破乳劑)。這類破乳劑與憎水的乳化劑作用生成絡(luò)合物,從而使乳化劑失去了乳化性能。碰撞擊破界面膜機理。在加熱或攪拌的條件下,破乳劑有許多的機會碰撞乳狀液的界面膜,或吸附在界面膜上,或排除替代部分表面活性物質(zhì),從而擊破界面膜,使其穩(wěn)定性大大降低,發(fā)生了絮凝、聚結(jié)而破乳。原油乳液在油品的生產(chǎn)和煉制中經(jīng)常出現(xiàn)。世界上主要的粗品油都以一種乳液的形態(tài)產(chǎn)出。一種乳液由至少兩種不相混溶的液體組成。其中之一是以一種極細的分散體如大約1mm直徑的液滴懸浮于另一液體上。這些液體的其中之一通常為水,而另一個經(jīng)常是油。油有可能極細地分散于水中。在這種情況下,乳液是一種水包油型。水被稱作連續(xù)相,而油被稱作分散相。相反地,如果油為連續(xù)相而水是分散相,乳液就稱作油包水型。大多數(shù)的原油乳液屬于這種類型
驅(qū)油劑,一種在石油鉆探開采時用以提高原油采收率的助劑搜索。常用的是聚合物型驅(qū)油劑。如超高分子量聚丙烯酰胺,用0.05%的水溶液能滲入油層巖隙而多出油20%~30%,大致每用1kg驅(qū)油劑可以多出原油10桶(1590L)。 聚合物溶液和表面活性劑(石油磺酸鹽與醇配成的微乳液)的分段驅(qū)油,能將巖層毛細管中的原油驅(qū)替出來,收效幾乎100%。增油劑是一種高性能的表面活性劑,能夠充分解決石油開采過程中由于原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、蠟等重質(zhì)成份的析出在地層中沉積成垢的堵塞。該產(chǎn)品適用于油田三次采油增產(chǎn)增效,具有清除有機堵塞物、恢復(fù)地層滲透率作用,增加油井產(chǎn)能。
破乳劑的種類繁多,按表面活性劑的分類方法可分為:陽離子型、陰離子型、非離子型、兩型離子型破乳劑。陰離子型破乳劑有羧酸鹽類、磺酸鹽類和聚氧乙烯脂肪硫酸酯鹽等,具有用量大、效果差、易受電解質(zhì)影響而減效等缺點;陽離子型破乳劑主要有季銨鹽類,其對稀油有明顯效果,但不適合稠油及老化油。非離子型主要有以胺類為起始劑的嵌段聚醚,以醇類為起始劑的嵌段聚醚,烷基酚醛樹脂嵌段聚醚,酚胺醛樹脂嵌段聚醚,含硅破乳劑,超高相對分子質(zhì)量破乳劑,聚磷酸酯,嵌段聚醚的改性產(chǎn)物和以咪唑啉原油破乳劑為代表的兩型離子型破乳劑。