原油乳状液稳定性研究之 - 破乳剂对乳状液透光率的影响

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研究乳状液的性能，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乳状液透光率的影响，后者在下一篇推文中阐述。

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---破乳剂对乳状液透光率的影响

   破乳剂是影响原油乳状液稳定性的重要因素之一，破乳剂的界面活性越高，破乳效果就越好，当破乳剂分子加入到乳状液中，破乳剂分子吸附到油－水界面处，从而影响界面性质。针对样品池（121±0.05）mm 位置处，分别考察了不同质量分数的破乳剂BP01、PA05和HY01对乳状液稳定性的影响，分别加入不同质量分数3种破乳剂的乳状液的积分透光率随时间的变化示于图1 。

   从图中可以看出，破乳剂的加入对积分透光率有影响，积分透光率的变化幅度可以达到10％～20％ 。选取t=1400s（破乳过程基本结束）的积分透光率进行比较，得到积分透光率随3种破乳剂质量分数的变化，结果如图2：

     已知不加破乳剂时积分透光率为60％ ，由上图可知，加入破乳剂BP01和PA05能明显增大积分透光率。这是由于破乳剂分子的界面活性较高，能以单分子的形式吸附在油－水界面上，并顶替部分界面上吸附的乳化剂分子，在油－水界面形成一层强度相对于原来更弱的界面膜，导致乳状液稳定性降低。其中,BP01对乳状液的破坏能力略强于PA05 。虽然一般认为支链型破乳剂具有更强的破坏界面膜结构的功能，但考虑到直链分子具有更强的吸附能力，且 BP01相对分子质量低于PA05 ，图1中的实验结果也是合理的。而阳离子型破乳剂HY01对乳状液的稳定性影响较小，这可能是由于阳离子破乳剂的作用机制是通过中和电荷，促进分散液滴的聚集，破坏乳状液的稳定。

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对乳状液稳定性的影响，具有速度快、灵敏度高、直观性强等优点。