Chất tách nhũ tương Tách nước trong nước sản xuất

Phụ gia tách nhũ tương cho dầu thô là một trong những tác nhân hóa học cốt lõi trong quá trình xử lý chất lỏng sản xuất trong quá trình khai thác dầu khí. 

Chức năng chính của chúng là phá vỡ nhũ tương dầu-nước ổn định trong chất lỏng được sản xuất, cho phép tách dầu và nước hiệu quả, đồng thời tạo nền tảng cho việc thu thập và vận chuyển dầu thô, lọc dầu và xử lý nước thải tuân thủ sau đó. 

Giải thích sau đây được trình bày từ các khía cạnh về bối cảnh ứng dụng, cơ chế hoạt động, các tình huống cụ thể và các điểm chính: 

1. Bối cảnh ứng dụng của chất khử nhũ tương trong nước khai thác: Sự hình thành và mối nguy hiểm của nhũ tương trong chất lỏng khai thác Trong quá trình khai thác dầu khí, dầu thô trộn lẫn với nước khai thác và nước bơm vào (chẳng hạn như nước bơm vào và dung dịch polyme trong thu hồi dầu bậc hai/bậc ba) dưới tác động của áp suất cao, cắt và khuấy. Trong khi đó, các chất nhũ hóa tự nhiên trong khai thác (như asphaltene, nhựa, parafin, hạt đất sét, v.v.) hấp phụ tại bề mặt phân cách dầu-nước, tạo thành nhũ tương ổn định (thường là nước trong dầu (W/O) hoặc dầu trong nước (O/W), hoặc nhũ tương phức tạp). 

Các nhũ tương ổn định này có thể gây ra các vấn đề sau: Tăng hàm lượng nước trong dầu thô, làm tăng tiêu thụ năng lượng vận chuyển (sự hiện diện của nước làm tăng độ nhớt và mật độ). Trong quá trình tinh chế sau đó, nước có thể dẫn đến ăn mòn thiết bị và ngộ độc chất xúc tác. Nếu nước thải nhiễm dầu được xả trực tiếp, nó sẽ gây ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên dầu. Độ ổn định cao của nhũ tương có thể làm tắc nghẽn đường ống và thiết bị, ảnh hưởng đến hiệu suất khai thác. 

2. Cơ chế hoạt động của phụ gia tách nhũ tương cho dầu thô.

Phụ gia tách nhũ tương cho dầu thô phá vỡ tính ổn định của nhũ tương và thúc đẩy quá trình tách dầu-nước thông qua các phương pháp sau: 

1). Hấp phụ cạnh tranh tại giao diện: Phụ gia khử nhũ tương cho các phân tử tác nhân dầu thô (như polyete và amin) có khả năng hấp phụ tại giao diện dầu-nước cao hơn so với chất nhũ hóa tự nhiên, thay thế chất nhũ hóa ban đầu và làm yếu độ bền của màng giao diện. 

2). Giảm sức căng giao diện: Các nhóm ưa nước-ưa dầu của phụ gia phá nhũ tương cho các phân tử tác nhân dầu thô (với giá trị HLB thích hợp) có thể làm giảm sức căng giao diện giữa dầu và nước, giúp các giọt nhỏ dễ va chạm và kết dính hơn. 

3). Phá hủy cấu trúc màng giao diện: Một số thành phần phụ gia phá nhũ (chẳng hạn như loại cation) có thể trung hòa điện tích của chất nhũ hóa tự nhiên (mang điện tích âm), phá hủy tính ổn định điện của màng giao diện. Hoặc thông qua sự vướng víu chuỗi phân tử, độ giòn của màng giao diện tăng lên, khiến nó dễ bị vỡ. 

4). Thúc đẩy sự kết dính các giọt: Tác nhân tách nước trong nước sản xuất có thể kết nối nhiều giọt nhỏ thông qua hiệu ứng cầu nối ", thúc đẩy sự kết tụ của chúng thành các giọt lớn, cuối cùng lắng xuống và tách ra do sự khác biệt về mật độ. 

3. Các tình huống ứng dụng cụ thể 

Việc áp dụng công nghệ tách nước trong sản xuất nước bao gồm toàn bộ quá trình xử lý chất lỏng sản xuất. Các tình huống chính bao gồm: 

1) Liên kết Đầu giếng và Thu gom và Vận chuyển - Sau khi chất lỏng khai thác được xả ra khỏi đầu giếng, trước tiên nó trải qua quá trình tách sơ bộ (chẳng hạn như trong quá trình tách nước tự do). Việc bổ sung chất tách nước nhũ tương vào thời điểm này có thể nhanh chóng loại bỏ nước tự do, giảm hàm lượng nước trong dầu thô (từ trên 50% xuống dưới 10%) và giảm tải xử lý tiếp theo. Đối với dầu thô có độ nhớt cao và hàm lượng sáp cao, phụ gia tách nhũ tương cho các tác nhân dầu thô thường được sử dụng kết hợp với chất làm giảm độ nhớt và chất ức chế parafin để cải thiện hiệu quả thu gom và vận chuyển. 

2). Quy trình tách nước dầu thô

Tách nước nhiệt hóa học: Thêm tác nhân tách nước vào nước sản xuất trong điều kiện gia nhiệt (40-80°C, giảm độ nhớt), và phần lớn nước được tách ra thông qua quá trình lắng tĩnh. Phương pháp này phù hợp với nhũ tương có độ ổn định trung bình đến thấp. 

Tách nước điện hóa: Đối với nhũ tương có độ ổn định cao (như loại W/O có hàm lượng chất nhũ hóa cao), dưới tác động của điện trường (các giọt nước chuyển động theo hướng có điện tích), kết hợp với chất tách nhũ tương để thúc đẩy sự va chạm và kết dính của các giọt nước, cuối cùng làm giảm hàm lượng nước trong dầu thô xuống dưới 0,5% (đạt tiêu chuẩn xuất khẩu). 

3). Xử lý nước thải nhiễm dầu 

Nước thải sau khi tách nước từ chất lỏng sản xuất có hàm lượng dầu cao (1000-10000 mg/L) và cần được xử lý thêm (để đạt tiêu chuẩn tái phun hoặc xả thải). Đối với nhũ tương dầu/nước trong nước thải, cần bổ sung phụ gia tách nhũ tương dầu thô hòa tan trong nước để phá vỡ lớp màng giao diện của các giọt dầu, khiến các giọt dầu kết tụ và nổi lên. Sau đó, thông qua các quá trình như tuyển nổi và lọc, hàm lượng dầu được giảm xuống dưới 10 mg/L. 

4). Xử lý chất lỏng đặc biệt được sản xuất 

Chất lỏng thu hồi dầu bậc ba: Chẳng hạn như chất lỏng polyme ngập (chứa PAM) và ASP ngập (chứa kiềm, chất hoạt động bề mặt và polyme). Các nhũ tương này có độ ổn định cực cao. Cần phải tách nước đặc biệt kháng muối và kiềm trong nước sản xuất (như polyetheramine biến tính và copolymer khối), và quá trình tách nhũ tương đạt được thông qua cấu trúc phân tử chịu được môi trường khắc nghiệt. 

Chất lỏng sản xuất từ dầu nặng/dầu siêu nặng: Do hàm lượng asphaltene và nhựa cao, nhũ tương có độ nhớt cao. Cần tách nước trong nước sản xuất bằng các tác nhân có giá trị HLB cao (chẳng hạn như copolymer khối polyoxyethylene-polyoxypropylene), kết hợp với nhiệt độ cao (100-200°C) để tăng cường quá trình tách nhũ tương. 

4. Điểm lựa chọn và ứng dụng của phụ gia phá nhũ tương cho dầu thô 

1). Tính tương thích: Loại chất tách nhũ tương cần được lựa chọn dựa trên loại nhũ tương (nước/dầu hoặc dầu/nước), tính chất của dầu thô (mật độ, độ nhớt, thành phần chất nhũ hóa) và chất lượng nước (mức độ khoáng hóa, độ pH). Chất tách nhũ tương không ion được sử dụng rộng rãi nhất (chẳng hạn như polyether); chất tách nhũ tương cation phù hợp với hệ thống có hàm lượng sét cao. 

2. Kiểm soát liều lượng: Liều lượng thường là 50-500 mg/L (tùy thuộc vào lượng dịch chiết). Liều lượng quá cao có thể gây nhũ hóa thứ cấp, và liều lượng tối ưu cần được xác định thông qua thử nghiệm chai. 

3. Phối hợp quy trình: Hiệu ứng tách nhũ tương có liên quan chặt chẽ đến nhiệt độ, thời gian lưu và cường độ khuấy (ví dụ, nhiệt độ cao làm tăng tốc độ tách nhũ tương nhưng làm tăng mức tiêu thụ năng lượng và cần phải đạt được sự cân bằng). 

4. Yêu cầu về môi trường: Nên ưu tiên sử dụng chất tách nhũ tương có khả năng phân hủy sinh học và ít độc tính (như các sản phẩm polyme tự nhiên biến tính) để tránh gây ô nhiễm đất hoặc nước ngầm. 

5. Xu hướng phát triển Với sự tiến bộ của khai thác dầu khí hướng tới các giếng sâu, dầu nặng và các mỏ thu hồi dầu bậc ba, quá trình tách nước nhũ tương khử nhũ tương đang phát triển theo hướng:

hiệu quả cao (liều lượng thấp, khử nhũ tương nhanh), đa chức năng (kết hợp khử nhũ tương, giảm độ nhớt và ngăn ngừa cặn), thân thiện với môi trường (có thể phân hủy sinh học) và thông minh (thiết kế cấu trúc phân tử riêng cho từng loại chất lỏng sản xuất) để đáp ứng các yêu cầu xử lý các chất lỏng sản xuất phức tạp. 

Tóm lại, chất tách nhũ tương và tách nước đóng vai trò quan trọng trong việc tinh chế dầu thô và xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn bằng cách phá vỡ chính xác tính ổn định của nhũ tương trong chất lỏng sản xuất, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất kinh tế và môi trường của quá trình khai thác dầu khí.

Thuộc tính cụ thể của ngành

Các thuộc tính khác

Khả năng cung ứng

Thời gian dẫn

Xưởng tổng hợp của Jiufang Tech

Phòng thí nghiệm Cửu Phương