油田进入高含水开发期以来, 为提高原油采收率开展了三元复合驱技术, 原油采收率显著提高。但驱油剂碱﹑表面活性剂和聚合物也使油田污水乳化严重, 含油量急剧增大, 需要对污水进行破乳来回收原油。目前, 国内外用做O /W 型乳状液破乳的反相破乳剂包括低分子电解质、醇类、表面活性剂和聚合物, 由于聚季铵盐型破乳剂具备水溶性好、扩散速度快等优点, 因此逐渐取代了聚醚类破乳剂。本文以环氧氯丙烷、二甲胺为单体, 有机胺为交联剂, 合成聚季铵盐反相破乳剂, 采用模拟三元驱油污水评价其破乳性能, 考察了其破乳性能及与高分子无机絮凝剂的配伍性。
合成反应原理:环氧氯丙烷与二甲胺发生亲核加成反应可生成聚-2-羟基丙基二甲基氯化铵, 再与有机胺类交联剂反应, 生成具有一定相对分子质量的聚季铵盐。
合成方法:将装有冷凝管、搅拌器和恒压漏斗的250 mL三口烧瓶置于30 ℃ 的水浴中, 分别采用乙二胺、正丁胺、多乙烯多胺3 种有机胺作为交联剂, 加入二甲胺和交联剂, 通过恒压漏斗缓慢滴加环氧氯丙烷, 升温1 h 至70 ℃, 恒温反应5 h, 控制在环氧氯丙烷全部滴加完毕后再继续反应30 min, 控制环氧氯丙烷、二甲胺和交联剂的物质的量之比为1 ∶1.5 ∶ 0.1, 最后加入1 ∶ 1 的硫酸调节pH≈5 并终止反应。产品经无水乙醇-丙酮提纯并真空干燥得到粘稠状的液体, 即聚季铵盐反相破乳剂, 所得产物分别记为PRJ1、PRJ2 和PRJ3。
最后得出结论:(1) 以环氧氯丙烷及二甲胺为单体, 分别采用乙二胺、正丁胺、多乙烯多胺3 种有机胺作为交联剂, 合成了3 种不同的聚季铵盐型反相破乳剂, 对比其破乳性能, PRJ2 处理三元复合驱油田污水效果最佳, 投加量为80 mg/ L 时, 除油率高达94.56%。(2) 考察了反相破乳剂PRJ2 与3 种无机絮凝剂的配伍性。其中破乳剂PRJ2 与絮凝剂PAFS 的配伍性最好, PAFS 投加量为800 mg/ L 时, 除油率为97.32%。将PRJ2 和几种工业常规破乳剂性能进行对比, 证明其除油效果明显优于其它药剂。(3) 合成的反相破乳剂阳离子度越大, 破乳效果越好, 合成的3 种破乳剂中PRJ2 阳离子度最大。(4) 3 种反相破乳剂粘度均随剪切速率的增加而降低, 破乳剂PRJ1 剪切稳定性差, PRJ2 粘度适中且剪切稳定性好。