專利名稱：用于堿驅后稠油乳液破乳的方法
技術領域：
本發明屬于稠油化學脫水技術領域，具體地說，是涉及一種利用低壓二氧化碳和少量破乳劑用于堿驅后稠油乳液破乳的方法。
背景技術：
堿驅之所以能提高稠油的采收率是因為原油中含有天然的有機酸與堿反應后會生成具有表面活性的物質，從而形成W/0 (油包水)乳液，由于W/0乳液具有很高的粘度，會堵塞高滲透區域，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乳液的穩定性更強，就給破乳帶來了很大的挑戰，也成為限制堿驅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、化學法、熱處理、機械法和膜過濾等方法，然而這些方法具有成本較高、分離效率較低以及沉降時間較長等缺點。因此，開發出具有較低成本同時又具有較高分離效率的方法對于堿驅在稠油開采中的應用具有重要的意 義。對堿驅后具有較高pH值的稠油包水乳液的處理需要采取有效的方法來中和水相中的堿，同時破壞W/0乳液的穩定性。為了解決這一問題，有研究人員提出利用CO2來對W/
O乳液進行破乳，取得了不錯的效果，但是操作時壓力卻要高達幾百MPa，這就對設備要求提出了較高的要求，同時成本也相應增加。而單純利用破乳劑進行破乳，要想取得好的破乳效果，則需要增加破乳劑的用量，導致成本急劇增加。因此，開發出對設備要求低、方法簡便易行、成本較低的破乳方法，對于稠油包水乳液的處理具有重要的意義。
發明內容
本發明的目的在于提供一種利用CO2和破乳劑相結合的用于堿驅后稠油乳液破乳的方法，在能夠達到較好破乳效果的同時，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，同時操作簡單，成本降低。為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現
一種用于堿驅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，使罐旋轉讓CO2充分溶解，同時，控制罐內溫度控制在20-70 °C，待平衡0-14小時后，乳液即會發生油水分離。優選的，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。優選的，所述步驟(I)中稠油乳液和破乳劑混合時間控制在75-240 min。與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是
(I)本方法采用破乳劑與CO2結合的方法，可以在較低溫度較短時間內達到80%以上的破乳效果，能大幅度地提高經濟效益；(2)本方法中所采用的CO2壓力在100kPa時就能達到非常好的分離效果，對設備的要求低，能耗低，成本相應降低；
(3)本方法中采用CO2與破乳劑結合的方法，比單純利用破乳劑進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，降低了后續的廢水處理步驟，工藝更加簡單；
(5)本發明的方法，對環境污染性小，對設備的腐蝕性低。結合附圖閱讀本發明實施方式的詳細描述后，本發明的其他特點和優點將變得更加清楚。
圖I為本發明具體實施例利用CO2和破乳劑進行破乳的工藝流程。圖2為CO2壓力變化對破乳效果的影響。圖3為CO2壓力變化對乳液水相pH的影響。圖4為混合時間對破乳效果的影響。圖5為四乙烯五胺聚氧丙烯聚氧乙烯醚用量對破乳效果的影響。圖6為HCl用量對破乳效果的影響。圖7為乙酸用量對破乳效果的影響。圖8為用HCl或乙酸來代替CO2破乳時體系的pH值隨酸用量的變化。圖9為體系壓力變化對破乳效果的影響。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細地描述。以下實施例中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，充分攪拌得到模擬的稠油堿驅乳液。其中，破乳效率為破乳后分離得到的水的質量與破乳前乳液中水的質量之比。實施例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使壓力達到并保持IOOkPa,在22°C條件下平衡3個小時后，油水即會發生分離，測量得到的水的質量為29. O g，破乳效率為29/35=82. 9%。實施例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使壓力達到并保持IOOkPa,在22°C條件下平衡3個小時后，加熱到70°C后再平衡I小時，測量得到的水的質量為30. 9g，破乳效率為88. 3%。實施例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使壓力達到并保持IOOkPa,加熱到70°C后再平衡14小時，測量得到的水的質量為31. 0g，破乳效率為88. 6%。
實施例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使壓力達到并保持700kPa，加熱到70°C后再平衡14小時，測量得到的水的質量為29. 5g，破乳效率為84. 3%。實施例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使壓力達到并保持200kPa，在22°C條件下平衡3個小時后，加熱到70°C后再平衡10小時，測量得到的水的質量為31. O g，破乳效率為88. 6%。實施例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使壓力達到并保持200kPa，在22°C條件下平衡I個小時后，油水即會發生分離，測量得到的水的質量為29. 4g，破乳效率為84. 0%。實施例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使壓力達到并保持500kPa，在22°C條件下平衡3個小時后，油水即會發生分離，測量得到的水的質量為30. 2g，破乳效率為86. 3%。實施例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使壓力達到并保持700kPa，在22°C條件下平衡2個小時后，油水即會發生分離，測量得到的水的質量為31. 0g，破乳效率為88. 6%。實施例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使壓力達到并保持IOOkPa,加熱到50°C后再平衡14小時，測量得到的水的質量為31. 0g，破乳效率為88. 6%。
我們詳細地研究了 CO2的壓力、混合時間、老化溫度和破乳劑用量等因素對破乳效果的影響。首先考察了 CO2壓力對破乳效果的影響，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,混合時間為3h時,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CO2壓力為50 kPa時，破乳效率在80%到90%之間，隨CO2壓力的繼續增加，破乳效率增加的幅度很小，已經達到平臺。同時由附圖2還可以看到，當CO2壓力為50 kPa時，體系溫度為22°C時，破乳效率達到82%，當溫度升到70°C后平衡lh、2h以及14h時，破乳效率變化很小，均為89%左右。可見，升高溫度有利于稠油乳液的破乳，同時平衡時間對破乳效果影響很小。從前面的研究可以看到，只要CO2的壓力達到50 kPa，在22°C時就能達到比較理想的破乳效果，同時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CO2壓力為50 kPa時，體系pH為7. 7，可見對于堿性的乳液CO2起到了很好的中和作用。我們還考察了混合時間對破乳效果的影響，在稠油包水乳液中加入170 mg/L的破乳劑，通入CO2使壓力達到100 kPa，控制不同的混合時間，得到破乳效果隨混合時間的變化，如附圖4所示。破乳效率隨著混合時間的增加快速增加，當混合時間達到65 min時，隨著時間的增長破乳效率增加幅度降低。同時，也能發現，當溫度升高到70°C后并平衡一定時間后，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間或加熱的方式來提高體系的破乳效率。之后我們又考察了破乳劑用量對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。破乳劑的加入對于破乳效果的影響非常明顯，當不加破乳劑時，在實驗研究的條件下，只有當加熱到70°C并平衡14 h后，體系才會發生破乳，并且破乳效率僅為17%，而其它兩個實驗條件下沒有破乳現象發生。當破乳劑的量從O增加到95 mg/L時，破乳效率在實驗條件下可達到80%-90%，之后隨著破乳劑濃度增加，破乳效率增加不明顯。同時，22°C和70°C時的實驗結果對比，溫度升高之后，破乳效果僅僅提高5%左右。因此，通過調節破乳劑的用量和CO2的壓力可以對稠油包水乳液實現低溫快速破乳的效果。與CO2對比，我們還研究了以HCl和乙酸來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，混合時間為3h時，考察HCl和乙酸的用量對破乳效果的影響，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，破乳效率都呈現先增加后降低的變化趨勢，在HCl和乙酸用量分別為2. 5 mmol和120 μ L時，破乳效率達到最大值。在22°C時，體系的破乳效率分別為72. 2%和68. 8%，而當加熱到70°C并平衡14h后，破乳效率則分別為81. 6%和81. 3%。可見，以HCl和乙酸來代替CO2時，體系的破乳效果都不如用CO2時的效率高。同時，我們還考察了體系PH值的變化，如附圖8所示。可以看到，無論是用HCl還是乙酸，體系的pH值都隨著酸的用量增加出現快速降低的變化趨勢，并且體系的pH快速地由堿性變成酸性，這勢必增加了油田后續水處理的工作任務。因此，利用CO2來進行破乳具有HCl或乙酸無法替代的作用。通過前面的研究發現，隨著CO2壓力增加，破乳效果逐漸增強，為了證明是否僅是壓力的增加引起破乳效果的增強，我們選用了 N2采用相同的破乳過程進行了破乳實驗來驗證，在通入CO2壓力達到100 kPa時，通過通入N2來控制體系的壓力，體系的破乳效率隨N2壓力的變化如附圖9所示。可見，隨著壓力增加，體系的破乳效果呈現逐漸降低的趨勢，說明了對于該發明體系的破乳效果，CO2在其中具有重要的作用，而非僅是增加體系的壓力。因此，我們可以得出該發明體系對稠油包水乳液破乳的作用機理為CO2溶解于水相中，中和了體系中的堿，同時在加入的少量破乳劑的作用下，對乳狀液起到了快速破乳的效果。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種用于堿驅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，使罐旋轉讓CO2充分溶解，同時，控制罐內溫度在20-70 °C，待平衡0-14小時后，乳液即會發生油水分離。
2.根據權利要求I所述的用于堿驅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.根據權利要求I所述的用于堿驅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間控制在75-240 min。
全文摘要
本發明涉及一種用于堿驅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，使罐旋轉讓CO2充分溶解，同時，控制罐內溫度在20-70℃，待平衡0-14小時后，乳液即會發生油水分離。本方法采用破乳劑與CO2結合的方法，可以在較低溫度較短時間內達到80%以上的破乳效果，能大幅度地提高經濟效益。
文檔編號C10G33/04GK102925205SQ20121047806
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者董明哲, 宮厚健, 李亞軍, 李愛芬, 田偉 申請人:中國石油大學(華東)