堿在原油乳化中的作用

1、中國石油大學(xué)油田化學(xué)實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)日期：2014.3.24 成績： 班級： 學(xué)號： 1 姓名： 教師： 孫老師 同組者： 實(shí)驗(yàn)四 堿在原油乳化中的作用一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 觀察堿與原油乳化后的現(xiàn)象。2. 學(xué)會用不穩(wěn)定系數(shù)法確定使原油乳化的最佳堿濃度范圍。二. 實(shí)驗(yàn)原理堿（例如NaOH）可與原油中的酸性成分（例如環(huán)烷酸）反應(yīng)，生成表面活性物質(zhì)。這些表面活性物質(zhì)可使原油乳化形成水包油（O/W）乳狀液。水包油乳狀液的形成與穩(wěn)定性對于堿驅(qū)和稠油乳化降粘是重要的，例如堿驅(qū)中乳化-攜帶、乳化捕集、自發(fā)乳化等機(jī)理的發(fā)生，稠油乳化降粘中原油乳化分散機(jī)理的發(fā)生都是以水包油狀乳液的形成為前提條件的。堿濃度是影響堿對原

2、油乳化作用的重要因素。堿濃度低時，堿與原油反應(yīng)生成的活性物質(zhì)少，不利于乳狀液的穩(wěn)定。若堿濃度過高，一方面，堿可使原油中碳鏈較長的弱酸反應(yīng)生成親油的活性物質(zhì)，這些親油的活性物質(zhì)可抵消親水活性物質(zhì)的作用，不利于水包油乳狀液的穩(wěn)定，同時，過量的堿具有鹽的作用，也不利于水包油乳狀液的穩(wěn)定，因此，只有合適的堿濃度范圍，堿才能與原油作用形成穩(wěn)定的水包油乳狀液。乳狀液的穩(wěn)定性可用不穩(wěn)定系數(shù)（USI）表示。不穩(wěn)定系數(shù)按式4-1定義： （4-1）式中 USI不穩(wěn)定系數(shù)，ml; V（t）乳化體系分出水體積與時間的變化函數(shù)； T乳化體系靜止分離的時間，min;從定義式可以看出，不穩(wěn)定系數(shù)越小，乳狀液的穩(wěn)定性越好。三

3、. 儀器與藥品1. 儀器電子天平（感量0.001g）、10ml具塞刻度試管、秒表、滴管、試管架。2. 藥品氫氧化鈉、原油、蒸餾水。四. 實(shí)驗(yàn)步驟1. 取10ml具塞刻度試管7支，分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為的氫氧化鈉溶液各5ml，分別用滴管準(zhǔn)確加入原油5ml，塞上試管塞子，每只試管各上下震蕩30次。2. 將震蕩后的試管立即垂直放在試管架上，同時開始計時，并每隔3min記錄一次試管中分出水的體積，共記錄30min。3. 取乳化最穩(wěn)定的試管重新震蕩30次，用分散法判別乳狀液的類型。五. 結(jié)果處理1. 求出堿在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)下乳化原油的不穩(wěn)定系數(shù)。(1)在坐標(biāo)紙上繪制分出水的體積與時間的關(guān)系（V-t）曲線，注意

4、每個堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下的V-t曲線都應(yīng)在同一規(guī)格坐標(biāo)中繪出。當(dāng)濃度依次升高時，V-t曲線如下圖所示(1)W(NaoH)=0時：出水體積00.611.41.82.22.644.84.8時間03004.756007.008.639.912.7819.5030.02 USI=3.5ml(2)W(NaoH)=110-4時：時間/min0.193.1956.167.158.4313.216019.4330.06出水體積/ml00.40.60.81.34.44.74.84.84.8USI=3.6ml(3)W(NaoH)=2.510-4時：時間/min0.343.345.356.358.5713.1516.10

5、23.2326.4530.48出水體積/ml00.30.30.30.30.40.50.611.2USI=0.6ml(4)W(NaoH)=510-4時:時間/min0.523.517.319.1113.2116.319.5823.4226.5630.56出水體積/ml00.070.10.10.10.10.30.40.460.46 USI=0.23ml(5)W(NaoH)=110-3時:時間/min1.074.067.5213.3316.5020.0523.4927.0130.50出水體/ml00.020.020.040.040.040.050.060.06USI=0. 04ml(6)W(NaoH

6、)=510-3時:時間/min1.224.218.0413.3717.0120.1223.5727.0730.59出水體積/ml00.060.060.080.080.10.150.40.46USI=0.225ml(7) W(NaoH)=110-2時:時間/min1.354.348.2113.5017.0820.2024.0627.2031.05出水體積/ml00.070.10.140.160.180.200.60.8USI=0.39ml2. 繪制USI-w(NaOH)的關(guān)系曲線，找出使原油乳化的最佳堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍，并解釋曲線的變化規(guī)律。USI3.53.60.60.230.040.2250.39

7、w（NaOH）00.00010.000250.00050.0010.0050.01 從上圖可以看出使原油乳化的最佳堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為5.0101.010。USI(NaOH)的關(guān)系曲線先降低后升高。其原因：堿濃度低時，堿與原油反應(yīng)生成的活性物質(zhì)少，不利于乳狀液的穩(wěn)定，USI值較大；隨著濃度升高，堿與石油酸反應(yīng)生成的表面活性劑質(zhì)量增加，親水性與親油性逐漸達(dá)到充分平衡，降低了表面張力，有利于乳狀液穩(wěn)定，USI值逐漸降低；當(dāng)堿濃度升高到某一濃度時，由于堿含量過高，一方面，堿可使原油中碳鏈較長的弱酸反應(yīng)生成親油的活性物質(zhì)，這些親油的活性物質(zhì)可抵消親水活性物質(zhì)的作用，不利于水包油乳狀液的穩(wěn)定，同時，過量的堿

8、具有鹽的作用，也不利于水包油乳狀液的穩(wěn)定，所以USI值又逐漸增大。六. 思考題1、為什么堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高或過低都不能形成穩(wěn)定的水包油乳狀液？答：若堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過低，則生成的表面活性物質(zhì)過少，不能將全部的油乳化，故不能形成穩(wěn)定乳狀液；若質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高，過量的堿可與原油中碳鏈較長的弱酸反應(yīng)生成親油的活性物質(zhì)這些親油的活性物質(zhì)可抵消親水活性物質(zhì)的作用不利于水包油乳狀液的穩(wěn)定，同時過量的堿具有鹽的作用也不利于水包油乳狀液的穩(wěn)定。因此，只有合適的堿濃度范圍，堿才能與原油作用形成穩(wěn)定的水包油乳狀液。2、原油酸值的高低對堿與原油的乳化作用有何影響？答：若原油酸值較高與堿反應(yīng)生成較多的表面活性劑從而乳化作用更好；

9、若酸值較低生成的表面活性劑較少，乳化效果不佳。由于堿驅(qū)進(jìn)行的條件是原油中有能夠產(chǎn)生表面活性劑的酸，因此要求堿驅(qū)油層有足夠高的酸值。當(dāng)原油的酸值小0.2mg/g時，油層不適宜進(jìn)行堿驅(qū)。一定的酸值是進(jìn)行堿驅(qū)的必要條件。3、綜述水包油乳狀液的形成與穩(wěn)定在堿驅(qū)中的作用 。答：水包油乳狀液的形成與穩(wěn)定性對于堿驅(qū)和稠油降粘是重要的，例如堿驅(qū)中乳化-攜帶，乳化-捕集，自發(fā)乳化等機(jī)理的發(fā)生，稠油乳化降粘中原油乳化分散機(jī)理的發(fā)生都是以水包油乳狀油液的形成為前提條件的。乳化-攜帶機(jī)理:在堿含量和鹽含量都低的情況下，有堿與石油酸反應(yīng)生成的表面活性劑可使地層中的剩余油乳化，并被堿水?dāng)y帶著通過地面。乳化-捕集機(jī)理: 在堿含量和鹽含量都低的情況下，由于低界面張力使油乳化在堿水相，但油珠直徑較大，因此當(dāng)它向前移動時，就被捕集，增加了水的流動阻力，即降低了水的流速，從而改善了流度比，增加了波及系數(shù)，提高了原油采