马晓光
中国石油天然气股份有限公司青海油田分公司 甘肃 敦煌 736202
摘要:本文针对某油田的原油性质及流程状况，研制了新型的消泡剂产品，与目前平台在用的消泡剂相比，对油气的分离效果更显著，具有良好的应用和推广前景。
关键词：消泡剂；油田原油；发展趋势
前言
在原油开采和处理过程中，温度升高和压力降低都会破坏原油的气液平衡，使溶解于原油中的轻烃成为气体逸出，引起原油体积膨胀，生成泡沫。而原油泡沫的生成不仅会减少分离器的有效分离空间，降低分离效率，导致整个生产流程波动，而且会造成高压气相携带油滴进入气相系统，影响气相系统工作，甚至会造成在火炬上燃烧不充分，出现黑烟、油滴散落等状况，严重污染环境，威胁人身和设备安全。目前在不少油田开采过程中普遍采用加入原油消泡剂的方式来消除泡沫。
一、消泡剂的发展背景
消泡剂发展历程中，主要分为五个阶段。
第一类消泡剂，主要是由各种有机物构成，如：脂肪酸、矿物油、脂肪酰胺、低级醇类等。这种消泡剂多数为天然物质，对环境污染小，价格低廉。由于消泡性能比较弱，对于大量泡沫的情况不能满足生产的要求。
第二类是聚醚类消泡剂CnH(2n+1)O(EO)a(PO)bH，聚氧乙烯基链段（EO）是亲水基；聚氧丙烯基链段（PO）是亲油基[6]。这种消泡剂抑泡性能好，无毒、无刺激，并且具有良好的分散性。在实际生产中调节聚醚的相对分子量和聚醚链段中EO、PO的比例，来满足各个生产领域的需求。目前市场上存在的聚醚型消泡剂主要有直链聚醚、醚胺、脂肪醇聚醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、等聚醚衍生物。
第三类是有机硅消泡剂，这类消泡剂较前两者消泡性能更佳。通常，分子量较大的硅油在表面活性剂溶液中不溶，而对于小分子硅油很容易被表面活性剂分子增溶，从而改变了消泡剂的组成，使消泡性能减弱。对于硅油复配的消泡剂，不溶于水也不溶于矿物质油中，因此抑泡能力较强，同时也大大增强其破泡效果。由于Si-O键和Si-C键相对比较稳定，允许在含有少量酸、碱、盐的体系中使用。工业生产中常用的有机硅消泡剂，多数是在硅油中添加分散助剂制得的一类硅油二次加工制品，那些都属于液体混合物。混合物从外观和流动性上主要分为硅膏型、硅油型、乳液型、溶液型和固体型五类。
第四类消泡剂是聚醚改性硅油消泡剂，在前几代消泡剂的基础上，力求把聚醚、有机硅的优点整合，将聚醚链段引入硅油链段上，具有更强的消泡、抑泡性能。聚醚改性硅油属于新型的特种有机硅表面活性剂，采用含有双键的聚醚与低含氢硅油通过加成反应而成，是一种性能独特的有机硅非离子表面活性剂，其既保留了硅油的耐高低温性、耐候性、脱模性、憎水性以及生理惰性等性能，又具有聚醚无刺激性、高表面活性及易于分散的特性，聚硅氧烷链段亲油，聚醚链段亲水，这就造就了聚醚改性硅油既能溶于水相也能溶于油相，因此可作为有机硅表面活性剂使用；聚醚链段还可以作为乳化剂使乳液的性能保持稳定，有很好的分散性能。因此，聚醚改性硅油在水体系中有持久的消泡效果。由于聚醚改性硅油具有良好的耐热性、抗剪切性及耐酸、碱性能，且无毒无味、储存稳定，因而被广泛应用，尤其是在硅油消泡剂难以解决时进行应用。
第五类油田消泡剂
油田消泡剂是一种有机硅聚醚接枝共聚高效消泡剂，它可有效解决钻井产生的泡末，避免给生产造成不良影响。适合在高温酸碱或剪切力下保持很高的消泡抑炮性能，可以在很宽的温度范围中使用。广泛适应于各种恶劣体系的泡末消除和抑制。也可以解决延迟焦化中产生的泡沫。该消泡剂硅含量较低，其挥发性小、高温稳定性好，能避免由于使用消泡剂使焦化馏分油中硅含量增加，进而对下游加工工艺造成的不利影响，避免下游加氢催化剂中毒。
二、原油消泡剂在油田生产中意义
温度升高和压力降低都会破坏原油的气液平衡，使溶解于原油中的轻烃为气体逸；但轻烃气体因受油相粘度、流动空间、流动状态等因素的影响，很难顺利逸出原油表面，它会在流动的油相内部形成气泡，引起原油体积膨胀，生成泡沫。没使用原油消泡剂前的原油泡沫不仅仅会减少分离器的有效成分离空间和液相停留时间，降低分离效率，导致整个生产流程波动，而且会造成在生产分离器和计量分离器中出现假液位，使用高压气相携带油滴进入气相系统，影响气相系统工作，甚至会造成在火炬上燃烧不充分，油滴散落，严重污染环境，威胁人身和设备安全。因此，选择合适的原油消泡剂对稳定油田生产有着重大的意义。
我国海上油田中存在大量稠油油田，稠油中含大量胶质、沥青质和蜡质，具有黏度高、密度大、流动性差的特点。随着各大油田相继进入三次采油阶段，各种采油助剂的添加使得油田采出液的成分和物性变得更加复杂，稠油油气水三相分离难题日益凸显，油田破乳剂和消泡剂的用量居高不下，因此高效助剂已成为稠油研究中的热点。目前稠油油田多采用以二甲基硅油为主剂的消泡剂产品，其应用广泛，但针对性不足。渤海某稠油油田自聚驱增产后，出现了脱水、脱气效果变差的现象，消泡剂加注浓度由25mg/L升至110mg/L，破乳剂加注浓度由80mg/L升至120mg/L，开采成本大幅度上升。
第三，在天然气田的开发过程当中，泡沫排水采气工艺是保障气田产水井稳定的有效措施。但是，在返排液体中会有很多大小不易的稳定泡沫，这些泡沫会随着天然气进入井站，直接影响分离器的气液分离效率，导致大量液体进入下游基输管网，降低了输送率，清官的次数增加，严重影响客户正常用气。还会导致泡沫聚集在阀门，管道弯头时，容易堵塞，严重的会造成集输事故。消泡剂的应用以特种聚醚醇酯为主要原料精制而成，具有更加强的分散性以及消泡性能，应用于天然气田的开发过程中，使各个井站污水罐泡沫高度大大的降低，月污水拉运量的增加，天然气出站压力降低。此外，通过改进分离器的内部构件，还可以进一步的消除残留细小泡沫，提高分离的效率。
三、未来消泡剂及其发展趋势
目前常用的有机硅消泡剂有以下几种:
1、聚醚改性有机硅消泡剂
在硅氧烷分子中引入聚醚链段制的聚醚一硅氧烷聚聚物(简称硅醚共聚物)。它选择有较强抑泡能力的聚醚和疏水性强、破泡迅速的二甲基硅油为主要成分,以及能使硅油与聚醚有机结合起来的乳化剂、稳定剂等成分组成消泡剂。具有表面张力低、消泡迅速、抑泡时间长、成本低、用量少、应用面广等特点。对有机硅进行聚醚改性,使之具有两种消泡剂的优点,成为一种性能优良,有广泛应用前景的消泡剂。目前已有该类产品问世,代表品种有国内生产的有机硅消泡剂DYXBG一03和迪高公司的805消泡剂、902消泡剂。近年来发表的消泡剂方面的专利也大都是各种改性聚硅氧烷及其复配产物。
2、硅油型消泡剂
单纯的有机硅,如二甲基硅油并没有消泡作用。但将其乳化后,表面张力迅速降低,使用很小量即能达到很强的破泡和抑泡作用。油田中使用的消泡剂，组成多为二甲基硅油、白炭黑、乳化剂、增稠剂均为工业品;石油醚，分析纯以及聚醚改性硅油等。制备过程主要将将硅膏、聚醚改性硅油、乳化剂、增稠剂按不同的比例混合，在搅拌下升温至80℃左右，使乳化剂完全溶解。自然冷却至室温后，即得有机硅乳液消泡剂。以复合聚醚改性硅油为主剂，配合增效剂和快速扩散剂，制备了一种消泡效果良好且具备协同破乳增效性能的新型有机硅消泡剂，并在某海上油田进行了现场应用。以多种改性硅油为消泡剂主剂，配合消泡剂增效剂和快速扩散剂制得原油消泡剂，与目前平台在用的消泡剂进行对比，油气分离效果更显著，具有良好的应用和推广前景。
结语
未来油田消泡剂研制工作将持续进行，后续涌现出许多新的活性消泡组分，使得对消泡剂的反应机理及各组分的协同效应研究更加深入。因此成分单一、经济效益差的消泡剂将逐渐被多功能、高效率的复配型消泡剂所取代，这将会是消泡剂市场的未来趋势。