磁性纳米破乳剂的制备及其对稠油乳状液破乳性能

作     者：吴迪 彭明国 谷宇 毛林强 张文艺 

作者机构：常州大学环境科学与工程学院 中国石油-常州大学创新联合体 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：江苏省科技支撑计划项目(BE2020761) 中国石油-常州大学创新联合体资助项目(2021DQ06) 

主　　题：纳米材料 反应 回收 碳纳米管 CuFe O 磁性破乳剂 

摘      要：稠油开采需要高温、高压条件，采出液为水包油型乳状液。传统破乳剂难以对这种乳状液进行高效破乳。针对水包油型稠油乳状液破乳难题，本研究采用化学共沉淀法制备CuFe2O4磁性纳米材料，并与多壁碳纳米管(MWCNT)复合制备一种新型、可重复使用的磁性纳米稠油破乳剂(简称WD-03)，探讨了该新型稠油磁性纳米破乳剂的破乳性能。结果表明：WD-03对水的浸润接触角近乎0°，呈高度亲水性；当WD-03投加量达2g/L，破乳反应时间30min左右时破乳剂效果能达到最优效果，pH、温度(20～80℃)对破乳影响较小。对于含水率为90-98%、含油量大于2000mg/L新疆克拉玛依油田稠油乳状液，经过WD-03破乳处理后，上层稠油含水率小于5%、下层含油废水中的石油烃含量小于5mg/L；磁性纳米破乳剂回收并重复使用3次后，上层稠油含水率小于10%、下层含油废水小于50mg/L；回收并重复利用5次后其对水包油型稠油乳状液的破乳率仍然能够达到95%，表明WD-03有稳定的磁性和可回收重复利用特性。基于扫描电子显微镜、X-射线衍射、红外光谱等现代分析手段表征，推测WD-03对水包油型稠油乳状液的破乳机制为：高度亲水性的WD-03利用碳纳米管材料MWCNT表面形成的大π键体系与石油中的沥青与胶质的π键结合作用反应，促进了油滴的聚合和与水的分离；由于WD-03具有磁性材料特性，使得其在外加磁场条件下，与水极易分离，从而表现出极高回收效率；同时，WD-03还有较强的吸附性，能吸附微小乳状油粒并聚集成为大油滴。本研究对于我国稠油开采高效破乳有极高的理论与市场开发价值。