原油乳狀液穩(wěn)定性研究之 - 破乳劑對(duì)乳狀液透光率的影響

乳狀液在原油開(kāi)采過(guò)程中發(fā)揮著極其重要的作用，一直以來(lái)都是油田廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。在提高石油采收率過(guò)程中，原油破乳對(duì)開(kāi)采、集輸和加工過(guò)程十分關(guān)鍵。隨著原油開(kāi)采進(jìn)入中后期，原油中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量的相對(duì)增加，使原油乳狀液變得更加穩(wěn)定。因此，不斷開(kāi)發(fā)新的破乳產(chǎn)品和劑是影響原油乳狀液穩(wěn)定性很重要的一個(gè)因素。乳狀液穩(wěn)定性的表征方法大體可分為兩個(gè)方面。一是分散液滴的大小及其分布隨時(shí)間的變化，二是開(kāi)始出現(xiàn)破乳現(xiàn)象的時(shí)間或析出一定量的透明相所需要的時(shí)間。以往實(shí)驗(yàn)室主要采用瓶試法、動(dòng)態(tài)法等來(lái)評(píng)價(jià)乳狀液穩(wěn)定性，具有周期長(zhǎng)、工作量大、精確性差等缺點(diǎn)。本文采用穩(wěn)定性分析儀研究乳狀液的性能，通過(guò)分析透射光強(qiáng)度的變化來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)乳狀液樣品各參數(shù)的變化。

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>

通過(guò)LUMiSizer^®610分散體系分析儀分析破乳劑對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響，其包含破乳劑對(duì)乳狀液透光率的影響和破乳劑對(duì)液滴直徑分布的影響兩方面，本文主要介紹破乳劑對(duì)乳狀液透光率的影響，后者在下一篇推文中闡述。

二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.實(shí)驗(yàn)儀器：LUMiSizer^®610分散體系分析儀。

2.樣品及試劑：勝利油田純梁高溫高鹽油藏采出原油，由勝利油田提供。原油密度 0.87g/cm^３(60℃)， 酸 值0.92mg KOH/g ，通過(guò)庚烷沉淀及柱層析獲得了原油中的瀝青質(zhì)、飽和分、芳香分及膠質(zhì)４種組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.4％、61％、14.9％、21.7％ ，采用醇?jí)A液萃取獲得的酸性組分占原油的0.66％。煤油，購(gòu)于北京化學(xué)試劑公司，經(jīng)過(guò)硅膠柱提純，溫度20℃ 下與重蒸后去離子水的界面張力約為40ｍN/m。表面活性劑CH56 ，勝利油田勘探開(kāi)發(fā)研究院提供，為純梁油藏現(xiàn)場(chǎng)用乳化劑。實(shí)驗(yàn)用水，純梁地層模擬水。破乳劑BP01和PA05 ，實(shí)驗(yàn)室合成，分別為直鏈和樹(shù)枝狀非離子破乳劑，分子中都含有氧乙烯(EO)基團(tuán)和氧丙烯(PO)基團(tuán)，且EO基團(tuán)與PO基團(tuán)的個(gè)數(shù)比均為1/3 ，相對(duì)分子質(zhì)量分別為15000和30000。HY01，季銨鹽類陽(yáng)離子破乳劑，濱州慧源石油技術(shù)有限公司提供，相對(duì)分子質(zhì)量約為6000 ，固含量約為 35％ 。  

3.乳狀液的制備：先將勝利油田純梁原油與煤油以質(zhì)量比2/1混合得到模擬油。模擬油的60℃密度為0.81g/cm³ ，黏度為 60.4mPa·s。采用純梁地層水配制2％CH56表面活性劑溶液。將二者以體積比3/7混合，在110℃下恒溫0.5h，然后將試管上下顛倒搖動(dòng)10次，得到乳狀液。                        

三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)討論---破乳劑對(duì)乳狀液透光率的影響

   破乳劑是影響原油乳狀液穩(wěn)定性的重要因素之一，破乳劑的界面活性越高，破乳效果就越好，當(dāng)破乳劑分子加入到乳狀液中，破乳劑分子吸附到油－水界面處，從而影響界面性質(zhì)。針對(duì)樣品池（121±0.05）mm 位置處，分別考察了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的破乳劑BP01、PA05和HY01對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響，分別加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)3種破乳劑的乳狀液的積分透光率隨時(shí)間的變化示于圖1 。

   從圖中可以看出，破乳劑的加入對(duì)積分透光率有影響，積分透光率的變化幅度可以達(dá)到10％～20％ 。選取t=1400s（破乳過(guò)程基本結(jié)束）的積分透光率進(jìn)行比較，得到積分透光率隨3種破乳劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化，結(jié)果如圖2：

     已知不加破乳劑時(shí)積分透光率為60％ ，由上圖可知，加入破乳劑BP01和PA05能明顯增大積分透光率。這是由于破乳劑分子的界面活性較高，能以單分子的形式吸附在油－水界面上，并頂替部分界面上吸附的乳化劑分子，在油－水界面形成一層強(qiáng)度相對(duì)于原來(lái)更弱的界面膜，導(dǎo)致乳狀液穩(wěn)定性降低。其中,BP01對(duì)乳狀液的破壞能力略強(qiáng)于PA05 。雖然一般認(rèn)為支鏈型破乳劑具有更強(qiáng)的破壞界面膜結(jié)構(gòu)的功能，但考慮到直鏈分子具有更強(qiáng)的吸附能力，且 BP01相對(duì)分子質(zhì)量低于PA05 ，圖1中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是合理的。而陽(yáng)離子型破乳劑HY01對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性影響較小，這可能是由于陽(yáng)離子破乳劑的作用機(jī)制是通過(guò)中和電荷，促進(jìn)分散液滴的聚集，破壞乳狀液的穩(wěn)定。

四、結(jié)論

     LUMiSizer 分散體系分析儀可以快速比較不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的破乳劑BP01、PA05和HY01對(duì)乳狀液穩(wěn)定性的影響，具有速度快、靈敏度高、直觀性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。