【摘要】：石油開采過程中為了提高原油采收率，聚合物驅(qū)油技術(shù)已在我國(guó)廣泛應(yīng)用。原油在開采過程中，不可避免的與水形成了油水乳狀液，而原油收率在提高的同時(shí)，由于聚合物的存在，這種油水乳狀液變得更加穩(wěn)定了，現(xiàn)在的破乳劑也越來(lái)越難以滿足現(xiàn)場(chǎng)的需求，因此破乳劑的更新?lián)Q代也勢(shì)在必行。此外，海上平臺(tái)的處理空間狹小，對(duì)于破乳劑的更新?lián)Q代需求更加迫切，因此需要研發(fā)一種脫水速度快、脫水效率高的破乳劑。本文針對(duì)海上聚合物驅(qū)原油，研究該原油破乳規(guī)律，開發(fā)出適合海上平臺(tái)應(yīng)用的破乳劑，為聚合物驅(qū)原油的破乳，特別是海上處理平臺(tái)的破乳提供參考依據(jù)。

論文的研究?jī)?nèi)容主要分為以下部分:

(1)對(duì)破乳劑相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了歸納總結(jié)，分類敘述了當(dāng)前破乳劑所取得的成果、各種破乳機(jī)理、聚合物驅(qū)采出液的特點(diǎn)，并重點(diǎn)對(duì)影響破乳效果的因素進(jìn)行了梳理。

(2)基于雙酚A酚胺樹脂，合成了高度支化的BPA聚醚，通過核磁計(jì)算出的PO/EO比例與實(shí)際比例基本一致，說明破乳劑合成工藝方面是非常穩(wěn)定的。聚集行為研究表明，疏水部分反作用于臨界膠束濃度(cmc)，能夠促進(jìn)膠束的形成。多種混合無(wú)機(jī)鹽在溶液中的存在，輕微的增加了cmc、降低了表面張力、提高了表面活性。溫度的升高極大地降低了cmc、表面張力。說明升溫有利于膠束形成，同時(shí)分子的熱運(yùn)動(dòng)促使分子在表面上占有面積增加。

(3)以BPA聚醚為破乳劑研究表明，三、四嵌段類型脫水率低，無(wú)法滿足海上平臺(tái)破乳要求。二嵌段類型破乳劑則表現(xiàn)出了脫水率高、脫水速度快的特點(diǎn)，其中一個(gè)超過了現(xiàn)場(chǎng)所用的破乳劑。苯環(huán)在破乳過程中扮演了積極的角色，含有苯環(huán)的改性劑可以大幅度提高脫水率，并且改性劑中含苯環(huán)越多，脫水效果越好。瓶試法破乳與穩(wěn)定性分析儀得出了相同的結(jié)論。

(4)采用創(chuàng)新性的工藝，合成了基于四酚基乙烷的聚醚破乳劑。研究了該聚醚的表面活性及溫度、無(wú)機(jī)鹽對(duì)膠束性質(zhì)及形貌的影響。該破乳劑核心含有4個(gè)苯環(huán)，是BPA系列的2倍，由于支數(shù)較少，破乳劑效果依然不佳，說明支數(shù)對(duì)破乳影響比苯環(huán)要大。經(jīng)過進(jìn)一步改性后，脫水率有所改善，但是對(duì)于聚合物驅(qū)原油脫水率依然不理想。

(5)利用四酚基乙烷酚胺樹脂合成了具有更高支數(shù)的TPEA系列聚醚。與少分支的聚醚相比，在降低表面張力效率與能力方面，高度支化的聚醚表現(xiàn)出效率有余，而能力不足。說明其效率隨聚醚分支數(shù)增多、疏水核心碳原子數(shù)增多而增強(qiáng)，但是其能力卻不是正比于分支數(shù)。無(wú)機(jī)鹽對(duì)表面張力的影響，表現(xiàn)為濃度小于cmc時(shí)明顯，超過cmc后幾乎可以忽略。無(wú)論無(wú)機(jī)鹽存在與否，升溫都會(huì)明顯的降低聚醚的表面張力和cmc，增加聚醚分子的表面活性。

(6)通過瓶試法對(duì)TPEA聚醚進(jìn)行了破乳研究發(fā)現(xiàn)，該系列破乳劑的破乳能力更強(qiáng)，不僅優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)破乳劑，也優(yōu)于BPA系列破乳劑，同時(shí)也得出了該原油適合HLB在5左右的破乳劑。原油乳液的不穩(wěn)定分析的脫水量的順序與瓶試法相一致。顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，水滴的變大是通過對(duì)相近粒徑之間的"并"和與小水滴的"吞"實(shí)現(xiàn)的。破乳后的分配系數(shù)表明，隨著破乳進(jìn)行，水相中破乳劑分子越來(lái)越多。當(dāng)加入破乳劑的濃度低于200 mg·L-1時(shí)，最終油相中破乳劑的含量幾乎可以被忽略。破乳劑在擴(kuò)散過程中受到阻礙作用，會(huì)阻礙從油相向水相中的擴(kuò)散，導(dǎo)致油相中破乳劑會(huì)隨加入濃度的增加而增加。

(7)利用創(chuàng)新且成熟的工藝，合成了基于1，3，5-三(4-羥基苯基)苯的TPB-PPO-PEO新型嵌段聚醚，該聚醚的濁點(diǎn)和cmc與其親油性、親水性相關(guān)。無(wú)機(jī)鹽通過鹽析效應(yīng)而降低濁點(diǎn)，降低能力與其離子價(jià)態(tài)有密切關(guān)系。該聚醚在水溶液中呈現(xiàn)出濃度引起的熒光猝滅，而在非極性正已烷溶劑中呈現(xiàn)出相反的熒光增強(qiáng)效應(yīng)。說明，不同極性的溶劑可以調(diào)節(jié)聚醚的熒光性質(zhì)。該聚醚對(duì)Fe3+具有選擇性，無(wú)論端基是羥基的聚醚，還是端基是甲氧基的聚醚，都呈現(xiàn)出熒光猝滅性，證明起作用的是醚鍵。聚醚對(duì)Fe3+檢測(cè)的靈敏程度與PPO、TPB含量相關(guān)。正庚烷/水的分配系數(shù)表明，聚醚依然大部分在水中，只是分配系數(shù)受濃度的影響與在原油的規(guī)律相反，說明與真實(shí)情況差距較大。該聚醚雖然具有大的共軛苯環(huán)，但是支數(shù)少，破乳表現(xiàn)不佳。