Деэмульгатор на промышленных месторождениях нефти

Деэмульгирующий эффект деэмульгирующего продукта (полиэфира на основе фенольной смолы, модифицированного изоцианатом) тесно связан с температурой. 

Основная причина заключается в том, что температура может влиять на активность молекулярного движения, стабильность эмульсионной пленки и структурную стабильность продукта деэмульгатора. 

Учитывая химическую структуру деэмульгирующего продукта (жесткий скелет фенольной смолы, сшивающие/полярные группы, введенные изоцианатом, и гидрофильно-липофильный баланс полиэфирного сегмента), эффекты деэмульгирования при различных температурах можно проанализировать в следующих интервалах: 

1. Низкотемпературный диапазон (<40℃): Эффективность деэмульгирования относительно низкая, а скорость процесса низкая. При низких температурах тепловое движение молекул слабое. Скорость диффузии молекул деэмульгатора к границе раздела нефть-вода снижается, а гибкость полиэфирных сегментов ограничивается низкой температурой, что затрудняет их полное расширение. В результате снижается конкурентоспособность адсорбционной способности деэмульгатора по сравнению с природными эмульгаторами в сырой нефти (такими как асфальтены и смолы). В то же время вязкость эмульсии сырой нефти при низких температурах высока, а сопротивление седиментации капель воды после коалесценции велико, что еще больше замедляет процесс обезвоживания. 

Проявление эффекта: Скорость деэмульгирования низкая (время обезвоживания может увеличиться более чем на 50%), степень обезвоживания относительно низкая (обычно <70%), а содержание воды в масляной фазе относительно высокое. Однако, благодаря определенным полярным эффектам, которые карбаматные группы и фенольные гидроксильные группы, введенные изоцианатной модификацией, могут сохраняться при низких температурах, деэмульгирующая активность по отношению к легкой нефти или эмульсиям с низкой вязкостью (например, с содержанием воды <30%) все еще сохраняется, но эффективность ниже, чем при средних и высоких температурах. 

2. Диапазон средних температур (40–100 °C): обеспечивает максимальную эффективность деэмульгирования и оптимальные общие характеристики. Этот температурный диапазон является «золотым» для данного типа деэмульгаторов по следующим причинам: 

Повышенная молекулярная активность: с повышением температуры ускоряется движение молекул деэмульгирующего продукта и увеличивается гибкость полиэфирных сегментов (особенно гидрофобных). Они могут быстро диффундировать к границе раздела нефть-вода. Через полярные группы (фенольные гидроксильные группы, карбаматные группы) они могут образовывать водородные связи или силы Ван-дер-Ваальса с полярными компонентами в пленке интерфейса (такими как карбоксильные и гидроксильные группы смол), эффективно заменяя природные эмульгаторы и нарушая стабильность пленки интерфейса. Снижение вязкости эмульсии: при средних температурах вязкость эмульсии сырой нефти значительно снижается (особенно для тяжелой нефти), снижается седиментационная устойчивость капель воды после коалесценции и ускоряется скорость обезвоживания (обычно основное обезвоживание может быть завершено в течение 30-60 минут). 

Соответствующая структурная стабильность: Сам скелет фенольной смолы обладает превосходной термостойкостью (температура разложения обычно составляет 200 ℃), а карбаматные связи, введенные изоцианатом, стабильны при температуре ниже 100 ℃, без явного гидролиза или разложения, что гарантирует неизменность активности деэмульгатора. 

Проявление эффекта: Степень обезвоживания может достигать более 90%, содержание воды в нефтяной фазе может быть снижено до менее 0,5%, а водная фаза отличается высокой прозрачностью (с малым содержанием взвешенных частиц). Особенно эффективен для эмульсий тяжёлой сырой нефти с высоким содержанием смол и асфальтенов (содержание воды 30–70%), при этом скорость деэмульгирования и полнота обезвоживания превосходят показатели обычных полиэфирных деэмульгаторов. 

3. Диапазон высоких температур (100–150 °C): Эффективность деэмульгирования стабильна, однако необходимо учитывать термическую стабильность. В диапазоне 100–150 °C деэмульгатор сохраняет высокую активность: молекулярное движение усиливается, межфазная пленка разрушается быстрее, а вязкость нефтяной эмульсии крайне низкая, поэтому скорость осаждения капель воды чрезвычайно высока. Начальная эффективность обезвоживания даже выше, чем при средних температурах (например, при 120 °C скорость обезвоживания может достигать 95% за 30 минут). Каркас фенольной смолы и полиэфирные сегменты обладают превосходной стабильностью при этой температуре. Однако следует отметить, что карбаматные связи, введенные изоцианатом, могут подвергаться незначительному гидролизу при длительном воздействии высоких температур (около 130 °C, в течение нескольких часов), что приводит к уменьшению количества полярных групп и небольшому снижению активности деэмульгирующего продукта (скорость обезвоживания может снизиться на 3–5 %). 

Применимо для деэмульгирующего продукта: подходит для высокотемпературных добываемых жидкостей в глубоких скважинах (например, с пластовой температурой 120-140 ℃) или для процессов, требующих высокотемпературного и быстродействующего деэмульгатора (например, предварительная обработка перед электродегидратацией). 

Однако продолжительность воздействия высоких температур следует контролировать (обычно рекомендуется ≤4 часов), чтобы избежать снижения активности. 

4. Экстремально высокая температура (выше 150°C): эффективность деэмульгирования значительно снижается, поэтому деэмульгатор не рекомендуется для промышленного применения. При температуре выше 150°C усиливается гидролиз карбаматных связей, образовавшихся в результате модификации изоцианатом, и может даже произойти частичная деструкция фенольной смолы, что приводит к разрушению молекулярной структуры деэмульгатора: 

Значительное количество полярных групп уменьшается, и способность связывания с пленкой интерфейса существенно снижается. Полиэфирные сегменты могут разрушаться вследствие высокотемпературного окисления, нарушая гидрофильно-липофильный баланс и затрудняя эффективную адсорбцию на границе раздела «нефть–вода». 

Проявление эффекта: Скорость обезвоживания резко падает до уровня ниже 70%, масляная фаза увлекает за собой большое количество воды, а водная фаза мутнеет (увеличивается содержание нефти), теряя свою практическую ценность. 

Оптимальная температура деэмульгирования для полиэфира на основе модифицированной изоцианатом фенольной смолы составляет 40–100 °C, при которой достигается высокая эффективность деэмульгирования, высокая скорость и полное обезвоживание. Его можно стабильно использовать в диапазоне 100–150 °C, но необходимо контролировать продолжительность воздействия высокой температуры. Эффективность относительно низкая при температуре ниже 40 °C, а при температуре выше 150 °C эффект значительно снижается из-за структурных повреждений. На практике, в зависимости от типа сырой нефти (лёгкая/тяжёлая), содержания воды в эмульсии и температуры экстракции, для достижения наилучших результатов температуру процесса следует контролировать в диапазоне 40–150 °C (предпочтительно 60–120 °C).

Отраслевые атрибуты

Другие атрибуты

Возможность поставки

Время выполнения

Лицензия на ведение бизнеса от правительства

Опасные химикаты