Деэмульгаторы

Количество известных деэмульгаторов уже перевалило за тысячу и про­должает стремительно наростать, что объясняется не только разнообразием фи­зико-химических свойств нефтей и пластовых вод, но и всё расширяющимся на­бором способов добычи продукции и эксплуатации месторождений, включая бес­конечное количество процессов подготовки нефти и воды, осуществляемых в многообразном оборудовании.

Существует три подхода к классификации деэмульгаторов.

Согласно первого подхода, все деэмульгаторы делятся на ионогенные (т.е. образующие ионы в водных растворах) и неионогенные (т.е. не образующие ио­нов в водных растворах). В основу такого деления положена ионная классифика-

ция Шварца и Перри, принятая в 1960 г. Ш Международным конгрессом по ПАВ в г. Кёльне.

Ионогенные деэмульгаторы в свою очередь подразделяются на анионоак-тивные, катионоактивные и амфотерные.

К анионоактивным относят вещества, молекулы которых при растворении в воде диссоциируют на положительно заряженный катион металла или водорода и носитель поверхностно-активных свойств - отрицательно заряженный гидро­фобный анион, в состав которого входит основная углеводородная часть молеку­лы.

Типичным представителем этого класса являются: НЧК, Алкил-сульфат, Сульфонол-НП, АНП-2, Пентамин - 67 и др.

К катионоактивным ПАВ относятся вещества, диссоциирующие в воде на поверхностно активный катион и неактивный или малоактивный анион. В эту от­носительно малочисленную группу входят, в основном, соли алкиламинов, соли четырёхзамещённого аммония и соли пиридиновых соединений; например, Ка-тапин-А.

К амфотерным ПАВ относятся вещества, в молекуле которых одновре-­ менно присутствуют основные и кислотные группы. В зависимости от рН среды эти вещества при диссоциации могут образовывать или анионоактивные, или ка­ тионоактивные ионы. Примером соединений этого класса могут служить высшие алкиламинокислоты.

Неионогенные деэмудьгаторы, в свою очередь, подразделяются на водо- и нефтерастворимые. Примерами подобных соединений могут служить: дипрок-самин-157; ОП-10; дисольван-4411; прокса-мин-385 и др.

Неионогенные деэмульгаторы применяются исключительно для разруше­ния эмульсии типа В/Н и они при этом (в отличии от ионогенных) не образуют эмульсию Н/В.И хотя эти деэмульгаторы в несколько раз дороже, их расход в сотни раз меньше, а эффективность существенно выше практически для любого диапазона изменения физико-химических свойств нефти и воды.

Согласно второго подхода все деэмульгаторы подразделяют на группы в зависимости от области применения.

К первой группе относят деэмульгаторы, применяемые для разрушения водонефтяной эмульсии типа В/Н.

Эта группа, в свою очередь, подразделяется на реагенты, получаемые на основе алкилфе-нолформальдегидных смол (АФФС)-фирмы BASF; Exxon Research Eng; Petrolite Corp.; Hohst.

На реагенты, получаемые на основе модифицированных эпоксидных смол -фирмы Hohst; Techaco Can.

На реагенты, получаемые на основе кремнийорганических соединений -фирма Goldshmidt.

На реагенты, получаемые на основе азотсодержащих соединений.

Ко второй группе относят деэмульгаторы, применяемые для разрушения водонефтяных эмульсий типа Н/В.

Эта группа, в свою очередь, подразделяется на реагенты, получаемые на основе полимеризации полиалкилоксидиаминов с диэпоксидами или эпигало-гидрином;

получаемые на основе блок-сополимеров, один блок которых представляет собой полиэтаноламин, а другой полипропаноламин;

на основе полимерного катионосодержащего поливинилового спирта;

на основе полиаминовых водорастворимых солей;

на основе продуктов взаимодействия первичных аминосоединений с га-логенгидридом и водой;

на основе продуктов взаимодействия полиамидоамина с этилендиами-ном и эпихлоргидрином;

на основе композиций, составленных из многоатомных спиртов с чет­вертичными аммониевыми соединениями и т.д.

К третьей группе относят деэмульгаторы, одновременно выполняющие роль ингибитора коррозии.

Это, в основном реагенты, получаемые на основе оксиалкилированных полиалкиленполиаминов, а также тиазиновые четырехзамещенные аммоние­вые соли полиэпигалогидрина.

К четвёртой группе относят деэмулъгаторы, применяемые для разрушения водо-нефтяных эмульсий с повышенным содержанием механических примесей.

Такие деэмульгаторы состоят, как правило, из двух компонентов. Первый компонент является смачивателем твёрдых частиц, второй - непосредственно по­верхностно-активным веществом.

В качестве первого компонента может служить смесь алкилсульфосукци-натов и этоксилированного алкилфенола или алкоксилированный эфир сорбита и жирной кислоты, смешанный с органосерной кислотой и замещённым ионом ам-мониума, а также сульфированные соединения. В качестве второго компонента выступают фенольные смолы или смесь оксиалкилированной нонилфенольной смолы и эфира гликоля. Упомянутые деэмульгаторы переводят твёрдые частицы из нефти в водяную фазу.

В последнее время, в пятую группу стали выделять реагенты-деэмульгаторы, специально созданные для обессоливания водонефтяных эмуль­сий.

Согласно третьего подхода все деэмульгаторы подразделяют на три группы, в зависимости от применяемого растворителя, количество которого в то- варном продукте может достигать 30 - 50 % мас. ^!г

К первой группе относят реагенты, в которых в качестве растворителя ис­пользуется метанол (дипроксамин 157-65М; проксамин НР-71М; прогалит ДЕМ 15/100).

Ко второй группе относят реагенты, в которых в качестве растворителя ис­пользуется смесь ароматических углеводородов и низших спиртов (СНПХ-44Н; Реапон-1М).

В третью группу входят такие деэмульгаторы как проксанол 305-50; про­ксанол 186-50; проксамин 385-50; реапон-4в; прогалит НМ 20/40Е с использо­ванием водного метанола.

Разработка реагентов-деэмульгаторов прошла несколько этапов.

Самыми первыми ПАВ для разрушения водонефтяных эмульсий служили неорганические продукты: железный купорос, карбонат натрия, минеральные кислоты и т.п.

Затем, в качестве деэмульгаторов стали применяться щелочные соли карбоновых и нафтеновых кислот, продукты нейтрализации окисленного керосина или газойля.

На третьем этапе появились ПАВ, содержащие сульфогруппы SО₂OH , или сульфатную группу OSО₂OH.

Принципиально новым этапом в развитии химического деэмульгирования водонефтяных эмульсий стало использование в качестве реагентов неионоген-ных ПАВ, относящихся к классу оксиалкиленпроизводных. Эти реагенты полу­чаются путём конденсации окисей алкиленов: этилена, пропилена, бутилена с алкилпроиз водными, содержащими подвижный атом водорода (спирты и фенолы). В этих веществах можно достаточно тонко регулировать соотношение величины полярной и неполярной частей молекулы реагента (за счет гидрофиль­ной части).

Наконец, развитие деэмульгаторов в настоящее время связано с использо­ванием неионогенных веществ, в которых в качестве гидрофобной части молеку­лы применяют нерастворимые в воде полипропиленгликоли. Этот тип соединений позволяет широко вальировать свойства ПАВ путём изменения молекулярного веса не только гидрофильной, но и гидрофобной части.

ТРЕБОВАНИЯ К ДЕЭМУЛЬГАТОРАМ

Общие:

1. Деэмульгаторы должны быть эффективными, т.е. должны обеспечивать высокое качество подготовленной нефти при минимальном расходе, минималь­ном времени отстоя при минимальной температуре.

2. Деэмульгатор должен иметь большую поверхностную активность из той фазы, в которую он вводится.

3. Реагент должен хорошо растворяться в одной из фаз, т.е. быть водо- или нефтерастворимым. Хотя подобное деление чисто условно, ибо любой реагент содержит и гидрофильные и гидрофобные группировки в строго сбалансирован­ных пропорциях. Правильнее было бы говорить о том, что реагент должен хоро­шо диспергироваться в дисперсионной среде.

4. Молекулы деэмульгатора должны обладать хорошими пептизирующими свойствами, чтобы адсорбируясь на бронирующих оболочках, вызывать процесс их разрыхления.

5. Молекулы деэмульгатора должны обладать высоким смачивающим действием на элементы брони, без чего невозможен перевод твёрдых частиц в объём дисперсионной среды.

6. Наконец, молекулы деэмульгатора не должны образовывать прочных плёнок, т.е. не должны являться стабилизаторами эмульсии противоположного типа, а также должны быть дешевыми, транспортабельными, универсальными, не должны влиять на товарные свойства нефти и существенно изменять свои свой­ства при изменении внешних условий.

Дополнительные требования к деэмульгаторам, применяемым в сис­теме сбора:

1. Реагенты-деэмульгаторы должны быть маловязкими жидкостями, не расслаивающимися при длительном хранении и не застывающими при низких

температурах.

2. Реагенты должны обеспечивать высокое качество отделяемой воды, по­зволяющее использовать её в системе ППД без дополнительной подготовки.

3. Деэмульгаторы не должны вызывать коррозии труб и оборудования и снижать эффективность действия всех других реагентов.

4. Реагент не должен коагулировать в пластовых водах.

5. Наконец, деэмульгатор должен обладать определенными антипенными свойствами.

6. Желательно, чтобы реагент был нефтерастворимьм и неионогенным. Дополнительные требования к деэмульгаторам, применяемым на УКПН:

1. Деэмулъгаторы должны способствовать предотвращению отложения со­лей и механических примесей в технологическом оборудовании и коммуника­циях; должны способствовать концентрированию механических примесей на гра­нице раздела фаз в аппаратах предварительного сбора, откуда эти нефтяные за­грязнения должны периодически отбираться и обрабатываться отдельно.

2. Деэмульгатор должен обладать высокой скоростью действия.

3. Реагент не должен чрезмерно уменьшать поверхностное натяжение.

4. Желательно, чтобы это был водорастворимый неионогенный препарат.