原油乳状液稳定性研究-破乳剂对液滴粒径分布的影响

乳状液在原油开采过程中发挥着极其重要的作用，一直以来都是油田广泛关注的焦点。在提高石油采收率过程中，原油破乳对开采、集输和加工过程十分关键。随着原油开采进入中后期，原油中胶质、沥青质含量的相对增加，使原油乳状液变得更加稳定。因此，不断开发新的破乳产品和剂是影响原油乳状液稳定性很重要的一个因素。乳状液稳定性的表征方法大体可分为两个方面。一是分散液滴的大小及其分布随时间的变化，二是开始出现破乳现象的时间或析出一定量的透明相所需要的时间。以往实验室主要采用瓶试法、动态法等来评价乳状液稳定性，具有周期长、工作量大、精确性差等缺点。本文采用稳定性分析仪，通过分析透射光强度的变化来实时监测乳状液样品各参数的变化。

一、实验目的

通过LUMiSizer^®610分散体系分析仪分析破乳剂对乳状液稳定性的影响，其包含破乳剂对乳状液透光率的影响和破乳剂对液滴直径分布的影响两方面，本文主要介绍破乳剂对液滴直径分布的影响。

二、实验准备

1.实验仪器： LUMiSizer^®610分散体系分析仪。

2.样品及试剂：胜利油田纯梁高温高盐油藏采出原油，由胜利油田提供。原油密度 0.87g/cm^３(60℃)， 酸 值0.92mg KOH/g ，通过庚烷沉淀及柱层析获得了原油中的沥青质、饱和分、芳香分及胶质４种组分的质量分数分别为2.4％、61％、14.9％、21.7％ ，采用醇碱液萃取获得的酸性组分占原油的0.66％。煤油，购于北京化学试剂公司，经过硅胶柱提纯，温度20℃ 下与重蒸后去离子水的界面张力约为40ｍN/m。表面活性剂CH56 ，胜利油田勘探开发研究院提供，为纯梁油藏现场用乳化剂。实验用水，纯梁地层模拟水。破乳剂BP01和PA05 ，实验室合成，分别为直链和树枝状非离子破乳剂，分子中都含有氧乙烯(EO)基团和氧丙烯(PO)基团，且EO基团与PO基团的个数比均为1/3 ，相对分子质量分别为15000和30000。HY01，季铵盐类阳离子破乳剂，滨州慧源石油技术有限公司提供，相对分子质量约为6000 ，固含量约为 35％ 。  

3.乳状液的制备：先将胜利油田纯梁原油与煤油以质量比2/1混合得到模拟油。模拟油的60℃密度为0.81g/cm³ ，黏度为 60.4mPa·s。采用纯梁地层水配制2％CH56表面活性剂溶液。将二者以体积比3/7混合，在110℃下恒温0.5h，然后将试管上下颠倒摇动10次，得到乳状液。                        

三、实验数据讨论--- 破乳剂对液滴直径分布的影响

   不同类型的破乳剂由于其结构的差异性，导致破乳过程中液滴的直径分布不同，破乳剂质量分数对液滴直径分布（t为0～200s ）的影响如下图所示。

 由上图可以看出，液滴直径越大，从某种程度上说明了破乳剂对乳状液的破坏越强。对于破乳剂BP01 ，添加不同质量分数时液滴直径存在较大差异；在质量分数低于0.0005％ 时，液滴直径随着BP01质量分数的增加而明显增加，在质量分数为0.0005％时液滴直径最大；随着BP01质量分数进一步增加，液滴直径反而有所降低。一般而言，破乳剂在溶液中的含量越高，则被替换出的天然表面活性剂分子就越多，破乳效果越好。但当破乳剂含量过高时，破乳剂在油－水界面开始形成较为紧密的界面膜，破乳能力反而降低；另外，由于破乳剂降低油 － 水界面张力的能力较强，高含量的破乳剂减小了乳状液形成时所需的功，在同样形成条件下容易得到直径较小的液滴。破乳剂 PA05对液滴直径的影响趋势与BP01相似，但变化幅度较小，说明其破乳能力略弱。而对于阳离子破乳剂HY01 ，添加质量分数从0增加到0.01％ ，对液滴直径的影响不大。液滴直径的实验结果与透光率的变化趋势基本吻合。

四、结论

LUMiSizer 分散体系分析仪可以快速比较不同质量分数的破乳剂BP01、PA05和HY01对液滴直径分布的影响，具有高效、快捷、准确等特点，成为快速评定样品稳定性的标配仪器。

本文引用石油学报：曹加花，徐志成，宫清涛，靳志强，张磊，张路，胜利油田纯梁原油乳状液稳定性研究，文章编号： 1001-8719（2016）05-0997-08。