堿在原油乳化中的作用

1、中國石油大學油田化學實驗報告實驗日期：2014.3.24 成績： 班級： 學號： 1 姓名： 教師： 孫老師 同組者： 實驗四 堿在原油乳化中的作用一. 實驗目的1. 觀察堿與原油乳化后的現象。2. 學會用不穩(wěn)定系數法確定使原油乳化的最佳堿濃度范圍。二. 實驗原理堿（例如NaOH）可與原油中的酸性成分（例如環(huán)烷酸）反應，生成表面活性物質。這些表面活性物質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)定性對于堿驅和稠油乳化降粘是重要的，例如堿驅中乳化-攜帶、乳化捕集、自發(fā)乳化等機理的發(fā)生，稠油乳化降粘中原油乳化分散機理的發(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，堿與原油反應生成的活性物質少，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生成親油的活性物質，這些親油的活性物質可抵消親水活性物質的作用，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（USI）表示。不穩(wěn)定系數按式4-1定義： （4-1）式中 USI不穩(wěn)定系數，ml; V（t）乳化體系分出水體積與時間的變化函數； 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. 實驗步驟1. 取10ml具塞刻度試管7支，分別加入質量分數為的氫氧化鈉溶液各5ml，分別用滴管準確加入原油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. 結果處理1. 求出堿在不同質量分數下乳化原油的不穩(wěn)定系數。(1)在坐標紙上繪制分出水的體積與時間的關系（V-t）曲線，注意

4、每個堿的質量分數下的V-t曲線都應在同一規(guī)格坐標中繪出。當濃度依次升高時，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)的關系曲線，找出使原油乳化的最佳堿質量分數范圍，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量分數范圍為5.0101.010。USI(NaOH)的關系曲線先降低后升高。其原因：堿濃度低時，堿與原油反應生成的活性物質少，不利于乳狀液的穩(wěn)定，USI值較大；隨著濃度升高，堿與石油酸反應生成的表面活性劑質量增加，親水性與親油性逐漸達到充分平衡，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生成親油的活性物質，這些親油的活性物質可抵消親水活性物質的作用，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、為什么堿質量分數過高或過低都不能形成穩(wěn)定的水包油乳狀液？答：若堿的質量分數過低，則生成的表面活性物質過少，不能將全部的油乳化，故不能形成穩(wěn)定乳狀液；若質量分數過高，過量的堿可與原油中碳鏈較長的弱酸反應生成親油的活性物質這些親油的活性物質可抵消親水活性物質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。由于堿驅進行的條件是原油中有能夠產生表面活性劑的酸，因此要求堿驅油層有足夠高的酸值。當原油的酸值小0.2mg/g時，油層不適宜進行堿驅。一定的酸值是進行堿驅的必要條件。3、綜述水包油乳狀液的形成與穩(wěn)定在堿驅中的作用 。答：水包油乳狀液的形成與穩(wěn)定性對于堿驅和稠油降粘是重要的，例如堿驅中乳化-攜帶，乳化-捕集，自發(fā)乳化等機理的發(fā)生，稠油乳化降粘中原油乳化分散機理的發(fā)生都是以水包油乳狀油液的形成為前提條件的。乳化-攜帶機理:在堿含量和鹽含量都低的情況下，有堿與石油酸反應生成的表面活性劑可使地層中的剩余油乳化，并被堿水攜帶著通過地面。乳化-捕集機理: 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，提高了原油采