疏水締合聚合物驅(qū)體系中原油乳狀液性質(zhì)及破乳規(guī)律

嚴(yán)　峰， 張　建， 付天宇， 方洪波， 顏鼎荷， 王　瑋， 錢　峰， 范　濤

(1.天津工業(yè)大學(xué) 省部共建分離膜與膜過程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300387；2.天津工業(yè)大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院， 天津 300387； 3.中國石化 石油工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 東營 257026)

疏水締合聚合物驅(qū)體系中原油乳狀液性質(zhì)及破乳規(guī)律

嚴(yán)峰1,2， 張建2， 付天宇2， 方洪波3， 顏鼎荷2， 王瑋3， 錢峰2， 范濤2

(1.天津工業(yè)大學(xué) 省部共建分離膜與膜過程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300387；2.天津工業(yè)大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院， 天津 300387； 3.中國石化 石油工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 東營 257026)

摘要：采用瓶試法考察了原油組成及疏水締合聚合物(Hydrophobically associating polymer, HAP)質(zhì)量濃度對原油乳狀液穩(wěn)定性的影響，用油-水界面張力、界面電性、界面擴(kuò)張流變、界面剪切黏度等多個(gè)參數(shù)表征了HAP驅(qū)采出液油-水界面性質(zhì)的變化規(guī)律，用一系列酚胺樹脂聚醚破乳劑對模擬采出液進(jìn)行破乳。結(jié)果表明，原油中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)是影響原油乳狀液穩(wěn)定的重要因素；實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，隨著HAP濃度升高，原油乳狀液穩(wěn)定性增強(qiáng)。HAP具有界面活性，吸附在油-水界面可降低界面能，利于乳化；HAP在界面上形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提升了界面膜的擴(kuò)張模量和剪切模量，同時(shí)增強(qiáng)了界面膜的負(fù)電性，利于穩(wěn)定乳狀液。環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷各占一半的酚胺樹脂聚醚破乳劑與1%甲苯二異氰酸酯(TDI)交聯(lián)后，5 min即可完全將原油乳狀液破乳。

關(guān)鍵詞：疏水締合聚合物； 乳狀液； 穩(wěn)定性； 破乳

在三次采油中，聚合物驅(qū)油是一項(xiàng)提高原油產(chǎn)量的有效開發(fā)技術(shù)。它以驅(qū)油效果好、可大幅度提高采收率、經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，已在世界范圍內(nèi)得到認(rèn)可。疏水締合聚合物(Hydrophobically associating polymer, HAP)[1-2]是指在聚合物親水性大分子鏈上帶有少量疏水基團(tuán)的水溶性聚合物。當(dāng)HAP溶于水時(shí)，由于疏水基團(tuán)之間的締合作用而形成超分子聚集體，形成可逆的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其表現(xiàn)出不同于一般水溶性聚合物的特殊流變性[3]。另一方面，電解質(zhì)的存在促進(jìn)了疏水基團(tuán)的締合，導(dǎo)致溶液黏度升高，因而該類聚合物具有良好的抗鹽性。HAP的上述特點(diǎn)使其能在一定程度上克服油氣開采中常規(guī)聚合物耐溫耐鹽性差和易剪切降解的缺陷，近年來在油田廣泛使用。

HAP在驅(qū)油方面的良好效果卻也帶來弊端，即其采出乳狀液非常穩(wěn)定，常規(guī)的破乳劑對HAP驅(qū)采出乳狀液破乳效果較差[4-5]，影響了油田的正常生產(chǎn)，目前尚未見對HAP驅(qū)乳狀液及其破乳系統(tǒng)的研究報(bào)道。針對HAP驅(qū)采出乳狀液破乳存在的問題，筆者采用界面張力、界面電性質(zhì)及界面流變等手段探究了HAP對油-水界面行為的作用規(guī)律，以期明確該類型乳狀液的穩(wěn)定機(jī)理，進(jìn)而考察了酚胺樹脂聚醚破乳劑對含HAP乳狀液的破乳效果。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1原料及試劑

勝利油田坨28(Tuo 28)原油和AP-P4(一種HAP)，由勝利油田中國石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司提供；環(huán)氧乙烷(EO)，分析純，國藥集團(tuán)產(chǎn)品；環(huán)氧丙烷(PO)，分析純，上海凌峰化學(xué)試劑廠產(chǎn)品；四乙烯五胺、甲醛、雙酚A、甲苯-2,4-二異氰酸酯(TDI)，化學(xué)純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所產(chǎn)品。

1.2模擬原油乳狀液的制備

按照表1數(shù)據(jù)配制勝利油田坨28模擬水。將10 mL模擬水和20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))坨28原油10 mL置于小燒杯中，采用德國IKA集團(tuán)IKA T18 basic型剪切儀在15500 r/min轉(zhuǎn)速下剪切5 min，即可制得穩(wěn)定的乳狀液。

表1　勝利油田坨28模擬水的離子組成

1.3原油組分分離

采用正庚烷沉淀及柱層析方法[6]獲得將坨28原油分離為瀝青質(zhì)、飽和分、芳香分及膠質(zhì)四組分，并采用德國Elementar Vario EL元素分析儀測定各組分元素組成。

1.4油-水微觀界面性質(zhì)測定

1.4.1界面張力的測定

采用上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司JJ2000型全量程界面張力測量儀，以旋轉(zhuǎn)滴法測定油-水界面張力。將水相注入旋轉(zhuǎn)管中，然后用微量進(jìn)樣器注入待測油相，旋轉(zhuǎn)管密封后置于測量儀中，測量界面張力隨時(shí)間的變化。

1.4.2Zeta電位的測定

采用上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司JS94H型微電泳儀測定乳狀液Zeta電位。取少量水包油型乳狀液加入比色皿，調(diào)整儀器焦距使乳狀液液滴清晰，每隔2～5 min測量Zeta電位，記錄乳狀液Zeta電位隨時(shí)間的變化值，進(jìn)行指數(shù)擬合求得該乳狀液Zeta電位穩(wěn)定值。

1.4.3界面擴(kuò)張流變性能的測量

采用上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司JMP2000界面擴(kuò)張流變儀測量界面擴(kuò)張流變性能，考察HAP對油-水界面膜性能的影響。首先在Langmuir槽中注入水相90 mL，再小心地將油相60 mL鋪在水相之上。預(yù)平衡6 h，測定不同的工作頻率(0.005～0.1 Hz)下的界面擴(kuò)張模量。

1.4.4界面剪切流變的測定

采用奧地利安東帕公司MCR501界面剪切流變儀，以控制應(yīng)變的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑葴y定下相(水溶液)的流變性能，然后將轉(zhuǎn)子固定在界面上，再小心地加入上層油相后進(jìn)行測試，應(yīng)用軟件分析得出界面剪切流變參數(shù)。

1.5超支化聚醚破乳劑的合成

超支化聚醚破乳劑是以支化基元組成的高度支化的高分子破乳劑，其破乳效果優(yōu)于直鏈型與支鏈型聚醚破乳劑，且支化程度增加對破乳有利[7]。采用威海新元化工機(jī)械有限公司高壓反應(yīng)釜合成超支化聚醚破乳劑。先用四乙烯五胺、甲醛與雙酚A縮合制得具有豐富胺基官能團(tuán)的酚胺樹脂，再依次與環(huán)氧丙烷(PO)和環(huán)氧乙烷(EO)反應(yīng)制得破乳劑[8]。根據(jù)PO與EO加入量的不同，分別將m(EO)/m(PO)為1、1/2、1/3、1/4的酚胺樹脂聚醚破乳劑命名為AE4511、AE4512、AE4513、AE4514。采用天津港東科技發(fā)展股份有限公司FTIR-650紅外光譜儀和Bruker公司Avance AV 300 MHz核磁共振儀對合成產(chǎn)物進(jìn)行表征。

1.6HAP乳狀液宏觀穩(wěn)定性及破乳效果的考察

采用瓶試法(SY/T 5281-2000)考察乳狀液的穩(wěn)定性及酚胺樹脂聚醚破乳劑對乳狀液的破乳效果。

1.6.1乳狀液穩(wěn)定性考察

將新配制的20 mL乳狀液加入具塞試管，然后靜置于恒溫水浴中，保持60℃恒溫，觀察油-水界面變化，讀出一定時(shí)間后脫出水相和油相的體積。

1.6.2酚胺樹脂聚醚破乳劑對乳狀液的破乳效果考察

將新配制的20 mL乳狀液加入具塞試管，加入一定濃度的破乳劑，輕微振蕩10次，然后靜置于60℃恒溫水浴中，觀察油-水界面變化，讀出一定時(shí)間后脫出水相和油相的體積。根據(jù)式(1)、式(2)計(jì)算脫水率(DW)和脫油率(DO)。

DW=VW/V0×100%

(1)

DO=VO/V0×100%

(2)

式(1)、(2)中，VW、VO分別為脫出水相和脫出油相的體積，mL；V0為原油乳狀液中總含水或油體積，均為10 mL。

2結(jié)果與討論

2.1原油組分對乳狀液穩(wěn)定性的影響

表2為勝利油田坨28原油的四組分含量，各組分的元素分析結(jié)果列于表3。由表2、表3可見，坨28原油中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；坨28原油的飽和分的n(H)/n(C)最高，瀝青質(zhì)的n(H)/n(C)最低，這可能是因?yàn)闉r青質(zhì)中含有較多芳環(huán)及雜原子等原因，膠質(zhì)中的N元素含量最高。

表2　勝利油田坨28原油(Tuo 28) SARA四組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)

表3　勝利油田坨28原油(Tuo 28)各組分元素組成

原油中含有的蠟、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等界面活性組分在油-水界面構(gòu)成的界面膜具有一定強(qiáng)度，可阻止液珠的聚并，增加乳狀液的穩(wěn)定性[8-12]?？疾炝嗽图案鹘M分模擬油(煤油稀釋)對乳狀液穩(wěn)定性的影響，結(jié)果如圖1所示。從圖1可見，實(shí)驗(yàn)條件下勝利原油較為穩(wěn)定，與各組分單獨(dú)存在時(shí)相比，其脫水、脫油均最少；以飽和分和芳香分制備的模擬乳狀液穩(wěn)定性差，芳香分(40%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)制備的乳狀液在7 min時(shí)，脫油率與脫水率均達(dá)到100%，飽和分(20%)制備的乳狀液脫油、脫水也較快，在5 min時(shí)達(dá)到最大脫油率95%，同時(shí)脫水率達(dá)到100%；以膠質(zhì)(20%)制備的模擬乳狀液穩(wěn)定性相對較高，其在120 min時(shí)脫油率為74%，而脫水率為5%；瀝青質(zhì)(2%)形成的乳狀液穩(wěn)定性最好，在120 min時(shí)脫油率為45%，在所觀測時(shí)間內(nèi)沒有水析出。結(jié)果表明，瀝青質(zhì)和膠質(zhì)是HAP驅(qū)采出乳狀液穩(wěn)定的關(guān)鍵性因素，因?yàn)闉r青質(zhì)與膠質(zhì)吸附在油-水界面后形成的界面膜強(qiáng)度高于其他組分。

2.2聚合物濃度對原油乳狀液穩(wěn)定性的影響

圖2為HAP質(zhì)量濃度對坨28模擬乳狀液穩(wěn)定性的影響。從圖2可見，當(dāng)HAP質(zhì)量濃度為50 mg/L時(shí)，13 min后脫水率達(dá)到95%，脫油率達(dá)到80%，并均保持不變；隨著HAP的質(zhì)量濃度升高，乳狀液脫水率和脫油率均下降，當(dāng)HAP質(zhì)量濃度為500 mg/L 時(shí)，在所觀測時(shí)間內(nèi)脫水率與脫油率分別只有15%和5%。表明HAP的存在，減緩了原油乳狀液中水珠聚集合并的趨勢，增加了原油乳狀液的穩(wěn)定性，且HAP質(zhì)量濃度越大，乳狀液越穩(wěn)定。HAP對原油乳液穩(wěn)定性的影響機(jī)理可以從兩個(gè)方面分析[13]。一方面，HAP兩親分子結(jié)構(gòu)上烷基疏水鏈伸入油相造成了空間障礙，能有效地抑制水滴間由于范德華力而產(chǎn)生的吸引作用，使小液滴難以聚集成大液滴，液珠間的聚并趨勢降低，導(dǎo)致乳狀液的穩(wěn)定性增強(qiáng)；另一方面，聚合物的增黏作用使乳狀液在較低濃度下具有較高黏度，HAP濃度越高，乳狀液黏度越高，根據(jù)Stokes定律可知，黏度升高使液滴的沉降速率減小，因此，穩(wěn)定性增強(qiáng)。

圖1　原油及其SARA四組分乳狀液的穩(wěn)定性

圖2　HAP質(zhì)量濃度(ρ)對原油乳狀液穩(wěn)定性的影響

分別配制水相中含相同質(zhì)量濃度的部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)與HAP的模擬聚驅(qū)原油乳狀液，在60℃水浴中恒溫放置2 h。在光學(xué)顯微鏡下觀察其亞微觀狀態(tài)，圖3為以HPAM與HAP為水相的乳狀液顯微照片。由圖3可見，HAP形成的乳狀液粒徑較小且分布均勻，粒徑大小分布在6～17 μm；HPAM形成的乳狀液粒徑相對較大，粒徑大小主要分布為20～46 μm。由乳狀液基本理論可知，乳狀液粒徑越小、粒徑分布越集中，則乳狀液越加穩(wěn)定。因此，HAP形成的乳狀液比HPAM形成的乳狀液更為穩(wěn)定。

2.3聚合物濃度對模擬勝利原油乳狀液微觀界面性質(zhì)的影響

2.3.1對油-水界面張力的影響

圖4為聚合物濃度對乳狀液油-水界面張力的影響。由圖4可見，當(dāng)聚合物質(zhì)量濃度從100 mg/L增至1000 mg/L時(shí)，含HPAM乳狀液的油-水界面張力從33.5 mN/m下降至27.5 mN/m，而含HAP的相同體系的油-水界面張力則從22.3 mN/m下降至13.9 mN/m，可見HAP的界面活性強(qiáng)于HPAM。這是因?yàn)镠AP既有親水性大分子，又具有疏水側(cè)鏈，易于在油-水界面吸附[14-16]。含不同質(zhì)量濃度HAP的坨28原油乳狀液中，隨著HAP質(zhì)量濃度增加，油-水界面張力下降，且油-水界面張力低于HAP單獨(dú)存在時(shí)的界面張力，表明HAP與原油中的組分相互作用后進(jìn)一步降低了油-水界面張力。

圖3　加入聚合物后原油乳狀液的顯微照片

圖4　含不同質(zhì)量濃度(ρ)聚合物的乳狀液的

2.3.2對油-水界面電性質(zhì)的影響

乳狀液穩(wěn)定的原因之一是液珠吸附了乳化劑離子，形成了類似Stern模型的擴(kuò)散雙電層，阻止了油珠聚并[17]。圖5為HAP質(zhì)量濃度對乳狀液穩(wěn)態(tài)界面電性質(zhì)的影響。由圖5可見，加入HAP后乳狀液Zeta電位保持在-40 mV上下，而相同質(zhì)量濃度下，含HPAM乳狀液的Zeta電位為-20 mV左右，HAP的加入能夠增強(qiáng)乳狀液液滴的負(fù)電性，更有利于乳狀液的穩(wěn)定。

圖5　聚合物質(zhì)量濃度(ρ)對乳狀液油-水界面電性質(zhì)的影響

2.3.3對油-水界面擴(kuò)張流變性質(zhì)的影響

界面擴(kuò)張流變施加的外力是使界面形狀不發(fā)生改變而面積發(fā)生變化，主要反映界面層及界面附近的微觀弛豫過程和分子間相互作用的信息[18-19]，聚合物同樣會對乳狀液油-水界面擴(kuò)張流變性質(zhì)產(chǎn)生影響[20]。圖6為30℃時(shí)擴(kuò)張頻率在0.005～0.1 Hz內(nèi)不同質(zhì)量濃度HAP溶液與油相的界面擴(kuò)張流變性質(zhì)。由圖6可見，各個(gè)頻率下擴(kuò)張模量隨HAP質(zhì)量濃度的變化趨勢一致。穩(wěn)態(tài)界面擴(kuò)張模量隨HAP溶液質(zhì)量濃度的變化可以分為兩個(gè)區(qū)域，低濃度時(shí)，隨著聚合物濃度升高，界面擴(kuò)張模量增大，表明界面聚合物分子之間的相互作用增強(qiáng)；當(dāng)HAP質(zhì)量濃度超過500 mg/L時(shí)，由于HAP具有界面活性，其在界面與體相之間的擴(kuò)散加劇，從而導(dǎo)致界面擴(kuò)張模量下降。

圖6　HAP質(zhì)量濃度(ρ)對油-水界面擴(kuò)張流變性質(zhì)的影響

2.3.4對油-水界面剪切流變性質(zhì)的影響

剪切流變施加的外力是使界面形狀發(fā)生改變而面積不發(fā)生變化，主要反映界面層結(jié)構(gòu)和膜的機(jī)械強(qiáng)度的信息[21]，聚合物也會對油-水界面剪切流變性質(zhì)產(chǎn)生影響[22]。圖7為聚合物對油-水界面剪切彈性模量的影響。由圖7可見，同一聚合物，隨著其質(zhì)量濃度增大，界面剪切彈性模量增大；同一質(zhì)量濃度下，HAP存在時(shí)的界面剪切彈性模量要高于HPAM存在時(shí)的界面剪切模量。HAP的分子結(jié)構(gòu)中存在疏水嵌段，具有兩親性，能在界面上吸附，降低油-水界面張力；隨時(shí)間的變化，HAP分子在界面上逐漸富集，界面分子間相互作用增強(qiáng)，界面膜的彈性模量增大。聚合物濃度越高，分子在界面上越容易達(dá)到平衡，動(dòng)態(tài)效應(yīng)不明顯。

圖7　聚合物質(zhì)量濃度(ρ)對油-水界面剪切彈性模量(Gi)的影響

2.4酚胺樹脂聚醚破乳劑對HAP驅(qū)乳狀液的破乳效果

2.4.1合成的4個(gè)酚胺樹脂聚醚破乳劑樣品的結(jié)構(gòu)

圖8為酚胺樹脂聚醚破乳劑的結(jié)構(gòu)。圖9為合成的4個(gè)酚胺樹脂聚醚破乳劑的FT-IR和1H NMR譜。由圖9可知，不同m(EO)/m(PO)的酚胺樹脂聚醚樣品的FT-IR譜相似，主要特征吸收峰為在3463 cm-1附近的羥基峰和 1108 cm-1附近很強(qiáng)的醚鍵C—O—C 峰。由于產(chǎn)物中苯環(huán)含量低(質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.1%)，故4種破乳劑的1H NMR譜中未出現(xiàn)苯環(huán)質(zhì)子峰；δ=1.15歸屬為—O-CH2-CH2-CH3中甲基氫，δ=3.65歸屬為—O-CH2-CH2—和—O-CH2-CH-CH3中亞甲基氫，計(jì)算得到AE4511、AE4512、AE4513與AE4514的n(EO)/n(PO)分別為0.83、1.53、1.92和3.09，與各自理論值0.89、1.33、2.10和2.88相近。

2.4.2不同m(EO)/m(PO)的酚胺樹脂聚醚破乳劑對模擬HAP驅(qū)乳狀液的破乳效果

對于HAP驅(qū)乳狀液，利用酚胺樹脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚系列破乳劑進(jìn)行破乳。60℃條件下，加入相同質(zhì)量濃度不同m(EO)/m(PO)的聚醚破乳劑，模擬勝利原油乳狀液的破乳效果如圖10所示。由圖10 可見，m(EO)/m(PO)=1/4 的聚醚破乳劑破乳效果最差，脫水率為75%左右；隨著聚醚破乳劑m(EO)/m(PO)增大，其親水性增強(qiáng)，破乳效果增強(qiáng)，m(EO)/m(PO)=1的聚醚破乳劑樣品的破乳效果最佳，16 min脫水率即達(dá)到100%。由此表明，對于HAP驅(qū)乳狀液，聚醚破乳劑的最優(yōu)m(EO)/m(PO)值為1；但4種破乳劑脫油率均較低，最高只有60%。

圖8　酚胺樹脂聚醚破乳劑分子結(jié)構(gòu)式

圖9　合成的4個(gè)酚胺樹脂聚醚樣品的FT-IR和1H NMR譜

2.4.3交聯(lián)對聚醚破乳劑破乳性能的影響

鑒于酚胺樹脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚系列破乳劑對HAP驅(qū)乳狀液不能達(dá)到滿意的破乳效果，通過分子之間的交聯(lián)來提高酚胺樹脂聚醚的相對分子質(zhì)量，并考察交聯(lián)劑用量對破乳性能的影響。

選取m(EO)/m(PO)=1的酚胺樹脂聚醚破乳劑，考察了交聯(lián)劑TDI用量為破乳劑質(zhì)量的0.5%、1%、2%、5%、10%所得聚醚破乳劑對模擬勝利原油乳狀液的破乳效果。結(jié)果表明，當(dāng)TDI用量較高時(shí)(如2%、5%、10%)，交聯(lián)后的產(chǎn)品溶解性變差，在水中或甲苯中均未見溶解，可能是交聯(lián)劑太多導(dǎo)致產(chǎn)品凝膠化所致。因此選取TDI用量為破乳劑質(zhì)量的0.5%和1%交聯(lián)所得聚醚破乳劑，考察二者對HAP驅(qū)乳狀液的破乳效果，結(jié)果如圖11所示。由圖11可見，交聯(lián)前后聚醚破乳劑的脫水情況均較好，20 min之內(nèi)完全析出；而交聯(lián)后聚醚破乳劑的脫油率明顯提高，尤其是交聯(lián)劑用量為1%的樣品，脫油率在36 min即達(dá)到100%。結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，隨交聯(lián)劑用量增加，所得聚醚破乳劑破乳性能提高，最佳交聯(lián)劑用量為1%。

圖10　不同m(EO)/m(PO)的酚胺樹脂聚醚破乳劑對模擬勝利原油乳狀液的破乳效果

圖11　交聯(lián)對聚醚破乳劑破乳性能的影響

3結(jié)論

(1)原油中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)形成的模型乳狀液穩(wěn)定性較高，二者是乳狀液穩(wěn)定的重要因素；HAP聚合物質(zhì)量濃度升高，乳狀液穩(wěn)定性增強(qiáng)。

(2)與常規(guī)HPAM驅(qū)相比，HAP驅(qū)具有更強(qiáng)的界面活性，易于在油-水界面吸附；由于具有疏水相互作用，在油-水界面上形成黏彈性界面膜，較高的界面擴(kuò)張模量和界面剪切模量表明其抗擴(kuò)張能力和抗剪切能力較強(qiáng)；HAP對乳狀液界面電性質(zhì)影響也很大，負(fù)電性提高了乳狀液的穩(wěn)定性。

(3)m(EO)/m(PO)為1/1的酚胺樹脂聚醚破乳劑對原油乳狀液的破乳效果最佳，1%TDI交聯(lián)后破乳效果增強(qiáng)，油相可以完全析出，水相完全析出時(shí)間由16 min降至5 min。

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Properties and Demulsification Laws of Crude Oil Emulsions inHydrophobically Associating Polymer Flooding System

YAN Feng1,2, ZHANG Jian2, FU Tianyu2, FANG Hongbo3, YAN Dinghe2,WANG Wei3, QIAN Feng2, FAN Tao2

(1.StateKeyLaboratoryofSeparationMembranesandMembraneProcesses,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300387,China;2.SchoolofEnvironmentandChemicalEngineering,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300387,China;3.SINOPECPetroleumEngineeringCo.,Ltd.Dongying257026,China)

Abstract：The effects of crude oil components and hydrophobically associating polymer (HAP) on the stability of crude oil emulsion of HAP flooding were investigated by bottle-test method. Parameters such as interfacial tension, interfacial electrical, interfacial expansion rheology and interfacial shear viscosity were used to characterize the oil-water interfacial properties of the HAP flooding emulsion. Series of model demulsifiers were used to demulsify the simulation emulsions. The results showed that among the crude oil components, resin and asphaltene were the most important factors influencing the stability of the emulsion. HAP molecules can be absorbed at oil-water interface to reduce the interfacial energy, which contributed to emulsification, and HAP molecules can form a network structure on the oil-water interface, resulting in the increase of the modulus of interfacial expansion rheology and interfacial shear viscosity and the enhancement of electronegativity of the oil-water film, so that the emulsion will be more stable. The demulsifier with initiator (phenol-amine resin) content 0.5%, m(EO)/m(PO)=1 and crosslinker content 1% crosslinked for 5 min showed the best demulsification effect for the HAP flooding emulsion.

Key words：hydrophobically associating polymer; emulsion; stability; demulsifier

收稿日期：2015-06-16

基金項(xiàng)目：國家科技重大專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目(2011ZX05011)和天津市科技特派員項(xiàng)目(14JCTPJC00568)資助

文章編號：1001-8719(2016)03-0546-10

中圖分類號：TE869

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi:10.3969/j.issn.1001-8719.2016.03.015

通訊聯(lián)系人： 嚴(yán)峰，男，副教授，博士，從事油田化學(xué)劑研究及物理化學(xué)教學(xué)工作；Tel：022-83955451；E-mail：yanfeng@tjpu.edu.cn