原油乳狀液穩定性研究之 - 破乳劑對乳狀液透光率的影響

乳狀液在原油開采過程中發揮著極其重要的作用，一直以來都是油田廣泛關注的焦點。在提高石油采收率過程中，原油破乳對開采、集輸和加工過程十分關鍵。隨著原油開采進入中后期，原油中膠質、瀝青質含量的相對增加，使原油乳狀液變得更加穩定。因此，不斷開發新的破乳產品和劑是影響原油乳狀液穩定性很重要的一個因素。乳狀液穩定性的表征方法大體可分為兩個方面。一是分散液滴的大小及其分布隨時間的變化，二是開始出現破乳現象的時間或析出一定量的透明相所需要的時間。以往實驗室主要采用瓶試法、動態法等來評價乳狀液穩定性，具有周期長、工作量大、精確性差等缺點。本文采用穩定性分析儀研究乳狀液的性能，通過分析透射光強度的變化來實時監測乳狀液樣品各參數的變化。

一、實驗目的

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

二、實驗準備

1.實驗儀器：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 ，通過庚烷沉淀及柱層析獲得了原油中的瀝青質、飽和分、芳香分及膠質４種組分的質量分數分別為2.4％、61％、14.9％、21.7％ ，采用醇堿液萃取獲得的酸性組分占原油的0.66％。煤油，購于北京化學試劑公司，經過硅膠柱提純，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 ，勝利油田勘探開發研究院提供，為純梁油藏現場用乳化劑。實驗用水，純梁地層模擬水。破乳劑BP01和PA05 ，實驗室合成，分別為直鏈和樹枝狀非離子破乳劑，分子中都含有氧乙烯(EO)基團和氧丙烯(PO)基團，且EO基團與PO基團的個數比均為1/3 ，相對分子質量分別為15000和30000。HY01，季銨鹽類陽離子破乳劑，濱州慧源石油技術有限公司提供，相對分子質量約為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10次，得到乳狀液。                        

三、實驗數據討論---破乳劑對乳狀液透光率的影響

   破乳劑是影響原油乳狀液穩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。針對樣品池（121±0.05）mm 位置處，分別考察了不同質量分數的破乳劑BP01、PA05和HY01對乳狀液穩定性的影響，分別加入不同質量分數3種破乳劑的乳狀液的積分透光率隨時間的變化示于圖1 。

   從圖中可以看出，破乳劑的加入對積分透光率有影響，積分透光率的變化幅度可以達到10％～20％ 。選取t=1400s（破乳過程基本結束）的積分透光率進行比較，得到積分透光率隨3種破乳劑質量分數的變化，結果如圖2：

     已知不加破乳劑時積分透光率為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－水界面形成一層強度相對于原來更弱的界面膜，導致乳狀液穩定性降低。其中,BP01對乳狀液的破壞能力略強于PA05 。雖然一般認為支鏈型破乳劑具有更強的破壞界面膜結構的功能，但考慮到直鏈分子具有更強的吸附能力，且 BP01相對分子質量低于PA05 ，圖1中的實驗結果也是合理的。而陽離子型破乳劑HY01對乳狀液的穩定性影響較小，這可能是由于陽離子破乳劑的作用機制是通過中和電荷，促進分散液滴的聚集，破壞乳狀液的穩定。

四、結論

     LUMiSizer 分散體系分析儀可以快速比較不同質量分數的破乳劑BP01、PA05和HY01對乳狀液穩定性的影響，具有速度快、靈敏度高、直觀性強等優點。