王 吉

稠油PS降黏劑的效果評(píng)價(jià)及應(yīng)用

王 吉

（中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院，天津 300131）

PS活性劑為一種效果顯著的原油乳化降黏劑。為給現(xiàn)場(chǎng)使用提供依據(jù)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通過界面張力、乳化分散效果等方面篩選藥劑使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)及用量，并用乳液穩(wěn)定性、自然沉降脫水率和降黏率等指標(biāo)評(píng)價(jià)乳液效果。最終篩選出0.75% PS溶液為最適質(zhì)量分?jǐn)?shù)，此質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PS溶液對(duì)原油乳化降黏效果好且用量經(jīng)濟(jì)合理。

PS降黏劑；PS溶液；稠油乳液；界面張力；乳化；降黏率

石油工業(yè)被稱為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，隨著人類不斷地開采石油，常規(guī)原油的可采儲(chǔ)量越來越少，所以稠油的開采越來越受重視，但是稠油的凝點(diǎn)和黏度高，流動(dòng)性差，給開采和運(yùn)輸帶來許多困難[1]。開采稠油常用加熱、摻稀油、稠油改質(zhì)和加化學(xué)藥劑等方法降黏[2]，其中化學(xué)降黏技術(shù)具有降黏幅度大、工藝簡(jiǎn)單、投資少及見效快等優(yōu)點(diǎn)[3-5]。目前油田應(yīng)用的普通降黏劑均有一定的缺陷，如陰離子型降黏劑雖有一定的分散降黏效果，但穩(wěn)定性差，當(dāng)溫度超過200 ℃就會(huì)失效，基本不能降低油水界面張力；陽(yáng)離子型降黏劑能耐高溫，但水溶性較差、降黏效果差、乳化油相態(tài)不穩(wěn)定；非離子型降黏劑同樣不耐高溫，使用溫度不能超過200 ℃，乳化油相態(tài)不穩(wěn)定、降低油水界面張力效果差；兩性類降凝劑雖然彌補(bǔ)了上述3種產(chǎn)品的一些不足，但由于其基礎(chǔ)產(chǎn)品不耐高溫，乳化油相態(tài)不穩(wěn)定，仍然不能滿足油田增產(chǎn)的技術(shù)要求。

PS活性劑是一種大分子網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，與原油中的重組分結(jié)構(gòu)相近，符合“相似相溶”的基本理論。 PS活性劑的分子結(jié)構(gòu)中含有陽(yáng)、陰、非3種活性離子基團(tuán)，其中陽(yáng)離子約5%~10%，陰離子約 70%，非離子約20%~25%（電極實(shí)驗(yàn)測(cè)定），因此它屬于三性表面活性劑，是表面活性劑領(lǐng)域的技術(shù)突破，滿足驅(qū)油要求的5個(gè)條件，即乳化油相對(duì)原油降黏率高、大幅度降低油水界面張力、乳化油相態(tài)穩(wěn)定、耐350 ℃的高溫、易溶于水，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)是其他產(chǎn)品所無法比擬的。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 藥劑描述

PS中性降黏劑為黃色液體，用pH試紙檢測(cè)pH 約為4。該藥劑可溶于水形成透明溶液，溶于蒸餾水配制成1%的PS 溶液 pH=3.72；溶于某油田 H 平臺(tái)注水（pH=8.46）配制成1%的PS 溶液pH=7.11。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及材料

實(shí)驗(yàn)儀器：恒溫水浴槽，旋轉(zhuǎn)滴超低界面張力儀XZD-SP，數(shù)字式黏度計(jì)DV-79，奧林巴斯顯微鏡CX31。

主要實(shí)驗(yàn)材料：鋼片，孔雀綠指示劑，某油田H平臺(tái)注水（礦化度 11 000 mg·L-1），該油田H11井脫水原油50 ℃時(shí)黏度 526 mPa·s。

1.3 界面張力

配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%、0.6%、0.7%、0.75%、0.8%、0.9%、1%和1.2%的PS溶液，利用旋轉(zhuǎn)滴超低界面張力儀分別測(cè)定不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)PS溶液的界面張力，結(jié)果見表1。實(shí)驗(yàn)溫度為60 ℃，實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速為5 000 r·min-1，內(nèi)相為脫水原油（密度 0.965 g·cm-3），外相為PS溶液。

表1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PS溶液界面張力值

圖1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的PS溶液界面張力值曲線圖

由表1與圖1可見，PS溶液在0.75%質(zhì)量分?jǐn)?shù)附近有最小界面張力值（即CMC），故后續(xù)實(shí)驗(yàn)選擇配制0.75%的PS溶液繼續(xù)進(jìn)行。圖2反映了油滴在旋轉(zhuǎn)管中逐漸被拉長(zhǎng)變細(xì)的過程。左圖顯示為剛加入油滴的狀態(tài)；中圖為0.75%的PS溶液達(dá)到最低界面張力時(shí)的狀態(tài)，界面張力為1.182×10-4mN·m-1時(shí)油滴被拉斷；右圖為油滴被拉斷后形成多個(gè)油絲的狀態(tài)，此時(shí)界面張力為1.477×10-5mN·m-1。

圖2 油滴在旋轉(zhuǎn)管中逐漸被拉長(zhǎng)變細(xì)的過程

1.4 乳化實(shí)驗(yàn)

取一部分0.75%的PS溶液和脫水原油，置于60 ℃恒溫水浴中，恒溫1 h后按照油/液比分別為 5∶5、6∶4、7∶3、8∶2和9∶1添加到玻璃瓶中，混勻（每只瓶子均用玻璃棒攪拌20下），觀察每只瓶子內(nèi)原油乳化情況。分別取每只瓶?jī)?nèi)的乳化液一滴，滴到盛滿水的平板上，觀察乳液的分散情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 不同油/液比的乳液乳化及在水中分散現(xiàn)象

由表2與圖3結(jié)果分析可知，當(dāng)油/液比為 8∶2時(shí)，乳化液已經(jīng)具有較好的降黏效果。故后續(xù)實(shí)驗(yàn)選擇0.75%PS溶液，油/液比為 8∶2 配成的乳液進(jìn)行評(píng)價(jià)。（將按照上述比例配制的乳液稱為稠油乳液*，下同）。

圖3 不同油液比例乳化液在水中分散現(xiàn)象

1.5 洗油效果

將兩片蘸有脫水原油的鋼片，分別懸空浸沒入盛有100 mL蒸餾水和100 mL 0.75%PS溶液的燒杯中，將燒杯放入 60 ℃恒溫水浴中靜置 24 h，觀察鋼片的洗油效果，結(jié)果見圖4和圖5?？梢钥闯觯琍S溶液中的鋼片上大部分油被洗下來，溶液顏色變深呈土黃色；而蒸餾水中的鋼片上的油在鋼片表面聚集，并未洗落下來，蒸餾水顏色未發(fā)生改變。

圖4 洗油前鋼片對(duì)比圖

圖5 洗油后鋼片對(duì)比圖

1.6 乳液評(píng)價(jià)

1.6.1 鏡檢

在載玻片上滴加稠油乳液*使其均勻鋪開，再滴加一滴孔雀綠指示劑，輕輕蓋上蓋玻片，放到奧林巴斯顯微鏡CX31下40X目鏡觀察，結(jié)果見圖6。由圖6可以看出，稠油乳液*應(yīng)為O/W型。

圖6 稠油乳液*在顯微鏡下觀察的圖像

1.6.2 乳液穩(wěn)定性

將稠油乳液*移入潔凈干燥的具塞玻璃瓶中，靜置5 min，立即在強(qiáng)烈照明的情況下，目測(cè)瓶中乳液所呈的現(xiàn)象，并按表3對(duì)乳液的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)定，應(yīng)符合（1～4）級(jí)要求，未見透明水層。

表3 乳液穩(wěn)定性評(píng)價(jià)表

由圖7與圖8可以看出，燒杯底部初步可見相的分離（4級(jí)），符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖7 實(shí)驗(yàn)前

圖8 靜置5 min

1.6.3 自然沉降脫水率

將100 mL稠油乳液*加入100 mL量筒中，然后在60 ℃的恒溫水浴中靜止放置30 min，讀取量筒下部出水體積V。

=/20×100%=11/20×100%=55%。

式中：—自然沉降脫水率，%；

—稠油乳液靜止后的脫水體積，mL；

20 —100 mL稠油乳液的含水量，mL。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果照片見圖9與圖10，結(jié)果不符合標(biāo)準(zhǔn)≥80%的要求，推測(cè)可能與油/水比例過大、PS溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低有關(guān)。

1.6.4 降黏率

將脫水原油和稠油乳液*放到60 ℃恒溫水浴中靜置1 h，用數(shù)字式黏度計(jì)DV-79分別測(cè)量其50 ℃時(shí)的黏度，記為0和。

=(0-)/0×100% 。

式中：—降黏率，%；

0—50 ℃時(shí)稠油油樣的黏度，mPa·s；

—加入樣品溶液后稠油乳液的黏度，mPa·s。

圖9 實(shí)驗(yàn)前

圖10 靜置30 min后

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)≥95.0%的要求。注：稠油乳液*的黏度值不穩(wěn)定，與水是連續(xù)相、 稠油乳液*為非牛頓流體有關(guān)。

表4 測(cè)試樣黏度及其降黏率

2 結(jié) 論

質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.75%的PS溶液具有最低界面張力值1.182×10-4mN·m-1，此界面張力可達(dá)到超低界面張力（小于10-3mN·m-1）；0.75%的PS溶液可把原油從鋼片表面洗脫下來；0.75%的PS溶液與脫水原油按照2∶8混合有較好的乳化降黏效果，此乳化液為O/W型，穩(wěn)定性較好，自然沉降脫水率大于等于55%，降黏率可達(dá)95%以上。綜上所述，PS中性降黏劑能顯著降低原油黏度，可在油田推廣使用。

［1］苑權(quán)，鄭延成，李克華，等.稠油降黏劑復(fù)配降黏效果評(píng)價(jià)[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2004，5（11）：29-32．

［2］王學(xué)忠.稠油開采技術(shù)進(jìn)展[J].當(dāng)代石油化工，2010，18（1）：26-29．

［3］張立娟，岳湘安，郭振杰.ASP體系與大港和大慶原油的乳化特性研究[J].油氣質(zhì)地與采收率，2010，17（3）：74-76．

［4］康萬利，劉延莉，孟令偉.永平油田稠油自發(fā)乳化降黏劑的篩選劑驅(qū)油效果評(píng)價(jià)[J].油氣地質(zhì)與采收率，2012，19（1）：59-61．

［5］叢娟，岳湘安，尤源.石油磺酸鹽與原油乳化影響因素研究[J].油氣地質(zhì)與采收率，2010，17（5）：46-49．

Effect Evaluation and Application of PS Thinner to Heavy Crude Oil

（CNOOC Tianjin Chemical Research & Design Institute, Tianjin 300131, China）

PS active agent is a kind of crude oil emulsifying viscosity reducer with remarkable effect. In order to provide a basis for the field use, the mass fraction and dosage of the medicament were selected through analyzing interface tension and emulsifying and dispersing effect. The emulsion stability, natural sedimentation dehydration rate and viscosity reduction rate were used to evaluate the emulsion effect. Finally, 0.75% PS solution was selected as the optimum mass fraction, which had good viscosity reduction effect and reasonable dosage for crude oil emulsification.

PS thinner; PS solution; Heavy crude oil; Interface tension; Emulsification; Viscosity reduction rate

2020-03-20

王吉（1983-），男，滿族，工程師，碩士，遼寧省錦州市人，2010年畢業(yè)于河北工業(yè)大學(xué)高分子化學(xué)與物理專業(yè)，研究方向：油田化學(xué)品的制備與應(yīng)用。

TE357.46

A

1004-0935（2020）11-1360-03