我國作為原油消費(fèi)大國,雖原油儲量豐富,但賦存條件相對較差,稠油、瀝青等占石油儲量的 20%以上 。隨著國內(nèi)各大油田逐步進(jìn)人高含水期,為提高原油生產(chǎn)量,化學(xué)驅(qū)(聚合物驅(qū)和堿驅(qū))、熱驅(qū)、CO,驅(qū)、微生物驅(qū)等三次采油技術(shù)(EOR)被各大油田廣泛使用。各類采油技術(shù)廣泛使用的驅(qū)油藥劑和原油中瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、樹脂、環(huán)烷酸等天然表面活性劑吸附在油水界面上會形成一定強(qiáng)度的油水界面膜,阻礙分散油滴相互聚結(jié),對油田現(xiàn)場高效快速破乳造成巨大挑戰(zhàn)。高分子荊門破乳劑作為油田使用最為廣泛的化學(xué)破乳劑，當(dāng)前面臨更大問題是破乳成本增加,環(huán)境污染控制難度提升，現(xiàn)有破乳工藝難以滿足生產(chǎn)需求!。因此,發(fā)展普適、高效、快速,、環(huán)境友好、成本低廉的新型高分子破乳劑是解決現(xiàn)場破乳困境的主要途徑。

      目前報道的破乳劑除高分子破乳劑外,主要有納米破乳劑和離子液體及其聚合物破乳劑。如氧化石墨烯(GO)及其改性的磁性氧化石墨烯(M-GO)等中、功能化碳納米管(F-MWCNTS)、炭黑(CB)及其改性材料是一類的 O/W 型破乳劑。離子液體(ILs)及其聚合物因具有兩親性、不揮發(fā)、熱穩(wěn)定性良好的特征而在破乳領(lǐng)域受到了諸多關(guān)注,如開發(fā)的吡啶、吡咯、咪唑、季銨鹽、季鱗鹽的水包油型破乳劑但兩親性離子液體及其聚合物作為一種新型的破乳劑,雖然在 O/W 乳狀液破乳方面具有廣闊的前景,但合成復(fù)雜且造價昂貴。大部分兩親性納米破乳劑,僅適用于實驗室規(guī)模,不適合工業(yè)大規(guī)模實地運(yùn)用,而且納米破乳劑會造成納米污染。而高分子破乳劑用量小、界面活性強(qiáng)、絮凝能力強(qiáng)、兼具普適性與高效的破乳能力。因此,本文主要對影響原油乳狀液穩(wěn)定因素和近幾年新發(fā)展的高分子破乳劑做了綜述,相關(guān)結(jié)果可能有助于了解原油乳狀液穩(wěn)定機(jī)理和高分子破乳劑發(fā)展趨勢和存在的問題。

影響原油乳狀液穩(wěn)定因素

      油水乳狀液是兩種或多種互不相溶的液體在乳化劑的作用下,因外力形成一種液體以液滴的形式分散在另一種液體(連續(xù)相)中的熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)。根據(jù)分散相乳狀液可分為三種:油包水(W/0)型、水包油(0/W)型、多重乳狀液油包水包油(0/W/0)型、水包油包水(W/0/W)型。原油中瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等天然表面活性物質(zhì)和驅(qū)油藥劑是穩(wěn)定原油乳狀液的關(guān)鍵。計算機(jī)模擬與實驗研究已證明,原油乳狀液中油水界面保護(hù)膜主要由瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等天然表面活性物質(zhì)和驅(qū)油藥劑通過 π-π作用和氫鍵等分子間弱相互作用形成具有一定機(jī)械強(qiáng)度的界面膜。通常,影響原油乳狀液穩(wěn)定的因素主要有如下幾方面。

      (1)溫度影響:一般情況下,升溫能加快破乳速度和提升破乳效率。因溫度升高降低了原油粘度和界面粘度,使剛性界面膜失穩(wěn),同時增強(qiáng)了原油與水兩相之間的密度差!:同時,溫度升高導(dǎo)致了分子熱力學(xué)運(yùn)動增強(qiáng),增加了分散滴間的碰撞概率,有利于液滴的聚集。

      (2)乳狀液的 pH 值影響:Suassner 等發(fā)現(xiàn) pH 值較低(酸性)時,油水界面膜的強(qiáng)度增強(qiáng),當(dāng)p 值升高( 堿性)油水界面膜強(qiáng)度變?nèi)?乳狀液穩(wěn)定性下降。同時,乳狀液的pH值一定程度上會影響破乳劑的物理化學(xué)性質(zhì),進(jìn)而影響破乳效率。例如,氧化石墨烯(GO)及其改性材料,在堿性條件下-CO0H基團(tuán)會變?yōu)閹ж?fù)電的羧酸鹽-C00,且堿性乳狀液分散液滴之間的 Zeta 電位為負(fù),提高了 G0 與乳液分散液滴的靜電斥力,導(dǎo)致破乳效率降低。

      (3)乳狀液的含水量的影響:含水率較高的乳狀液比含水率較低的乳狀液更容易破乳。含水增加會導(dǎo)致原油乳狀液粘度下降,使得乳狀液由油包水乳狀液轉(zhuǎn)變?yōu)樗腿闋钜?同時分散相體積增加會提高破乳劑的效率和聚結(jié)效率。但高含水采出液量大、流速快、受到剪切力強(qiáng),會造成破乳難度增加。

      (4)乳狀液礦化度的影響:氯化鈉(NaCl)氣化鈣(CaCl,是地層水中最常見的無機(jī)鹽。根據(jù) Maaref Sepideh 等[和 Farzaneh Moeini 等的研究,無機(jī)鹽的種類和含鹽量會影響液滴大小分布,從而改變?nèi)闋钜旱姆€(wěn)定性。一般情況下,礦化度低的油包水乳狀液比高礦化度的油包水乳狀液更穩(wěn)定。

      (5)原油組分的影響:天然表面活性劑的含量與乳狀液穩(wěn)定性之間存在著密切聯(lián)系。其中,瀝青質(zhì)含量越高,乳狀液越穩(wěn)定,不利于破乳過程的發(fā)生。另外,膠質(zhì)也是導(dǎo)致乳狀液穩(wěn)定的原因之一,但無瀝青質(zhì),膠質(zhì)無法獨(dú)自形成穩(wěn)定的乳狀液。

 (6)固體影響:固體顆粒作為乳狀液穩(wěn)定劑,其效率與固體顆粒大小和固體顆粒的潤濕性有關(guān)。原油中存在的無機(jī)顆粒會移動到油-水界面,形成 Pickering乳液,提高乳狀液的穩(wěn)定性。

      (7)液滴尺寸分布影響:因攪拌時間與速度會對液滴尺寸產(chǎn)生影響,高攪拌速度使得油水兩相分散更加均勻,分散液滴更小,造成分散的液滴聚并為大液滴需要更長的時間。