原油乳状液及化学破乳剂讲稿.ppt

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1、原油乳状液及化学破乳剂第一页，讲稿共六十八页哦第一节第一节 乳状液的基本知识乳状液的基本知识概概 念念乳状液是一种非均多相体系，其中至少有一种液乳状液是一种非均多相体系，其中至少有一种液体以液珠的形式均匀地分散于另一种与它不相混溶的体以液珠的形式均匀地分散于另一种与它不相混溶的液体之中；通常，把乳状液中以液珠形式存在的那一液体之中；通常，把乳状液中以液珠形式存在的那一相称为分散相相称为分散相(内相或不连续相内相或不连续相)，另一个相称为分散，另一个相称为分散介质介质(外相或连续相外相或连续相)。因此，一般乳状液是由分散相、。因此，一般乳状液是由分散相、分散介质和乳化剂所组成。分散介质和乳化剂所

2、组成。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第二页，讲稿共六十八页哦生成生成 条件条件(1)存在着互不相溶的两相，通常为水相和油相。存在着互不相溶的两相，通常为水相和油相。(2)存在有一种乳化剂存在有一种乳化剂(通常是一类表面活性剂通常是一类表面活性剂)，其作用是降低体系的界面张力，在其微珠的表其作用是降低体系的界面张力，在其微珠的表面上形成薄膜或双电层以阻止微液珠的相互聚面上形成薄膜或双电层以阻止微液珠的相互聚结，增加乳状液的稳定性。结，增加乳状液的稳定性。(3)具备强烈的搅拌条件，增加体系的能量。具备强烈的搅拌条件，增加体系的能量。PDF 文件使用 pdfFacto

3、ry Pro 试用版本创建 第三页，讲稿共六十八页哦类类 型型一类是以油为分散相，水为分散介质的称为水包油型一类是以油为分散相，水为分散介质的称为水包油型(O/W)乳状液。另一类是以水为分散相，油为分散介质乳状液。另一类是以水为分散相，油为分散介质的称为油包水的称为油包水(W/O)型乳状液。如果水相或者油相的体型乳状液。如果水相或者油相的体积占总体积的积占总体积的26%74%时，将引起多重乳化现象，可时，将引起多重乳化现象，可用用W/O/W表示此种类型。也存在表示此种类型。也存在O/W/O型乳状液。型乳状液。乳状液的类型乳状液的类型PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建

4、第四页，讲稿共六十八页哦f3乳状液类型的鉴别方法乳状液类型的鉴别方法稀释法稀释法染色法染色法电导法电导法滤纸滤失法滤纸滤失法粘度法粘度法折射率法折射率法莹光法莹光法PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第五页，讲稿共六十八页哦鵎A影响乳状液类型的因素影响乳状液类型的因素影响其类型的因素很多，早期的理论有：影响其类型的因素很多，早期的理论有：8“相体积相体积”理论理论8聚结速率理论聚结速率理论8“定向锲定向锲”理论理论8Bancroft规则规则PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第六页，讲稿共六十八页哦8“相体积”理论1910年，年，Ostwal

5、d提出提出“相体积相体积”理论。理论。分散相液滴是均匀的球形：在最密集堆积时，液滴的最大体积只能占总体积的最大体积只能占总体积的74.02%，其余，其余25.98%为分散为分散介质；介质；分散相体积大于74.02%，乳状液就发生破坏或变型；水相体积占总体积的26%74%时，两种乳状液均可形成；成；水相体积26%，则只形成W/O型；水相体积74%，则只能形成O/W型。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第七页，讲稿共六十八页哦鵎A均匀乳状液珠所形成的密集堆积示意图，液珠占总体积的均匀乳状液珠所形成的密集堆积示意图，液珠占总体积的74.02%(a)(b)(a)不均匀液珠所

6、形成的密集堆积乳状液示意图不均匀液珠所形成的密集堆积乳状液示意图(b)非球形液珠所形成的密集堆积乳状液示意图非球形液珠所形成的密集堆积乳状液示意图PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第八页，讲稿共六十八页哦8聚结速率理论1957年年Davies提出。提出。理论认为：理论认为：1、当油、水和乳化剂一起振荡或搅拌时形成乳状液、当油、水和乳化剂一起振荡或搅拌时形成乳状液的类型取决于油滴的聚结和水滴的聚结两种竞争过的类型取决于油滴的聚结和水滴的聚结两种竞争过程的相对速度。聚结速度快的相将形成连续相，聚程的相对速度。聚结速度快的相将形成连续相，聚结速度慢的相被分散。结速度慢的相

7、被分散。2、如果水滴的聚结速度远大于油滴的聚结速度，则、如果水滴的聚结速度远大于油滴的聚结速度，则形成形成O/W型乳状液，反之形成型乳状液，反之形成W/O型乳状液。如果型乳状液。如果两相聚结速度相近，则体积分数大的相将构成外相。两相聚结速度相近，则体积分数大的相将构成外相。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第九页，讲稿共六十八页哦:餳f8乳化剂分子构型Harkins在在1917年提出年提出“定向楔定向楔”理论：理论：乳化剂分子在油乳化剂分子在油水界面处发生单分子层吸附时，水界面处发生单分子层吸附时，极性端伸向水相，非极性端则伸入油相。若将乳化剂极性端伸向水相，非极性

8、端则伸入油相。若将乳化剂比成两头大小不同的比成两头大小不同的“楔子楔子”(如肥皂分子，其极性部如肥皂分子，其极性部分的横切面比非极性部分的横切面大分的横切面比非极性部分的横切面大)，那么截面小的，那么截面小的一头总是指向分散相，截面大的一头总是伸向分散介一头总是指向分散相，截面大的一头总是伸向分散介质。质。O/W型：型：Cs+、Na+、K+等等一价金属离子；一价金属离子；W/O型：型：Ca2+、Mg2+、Al3+、Zn2+等高价金属皂；等高价金属皂；PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第十页，讲稿共六十八页哦8乳化剂的亲水性Bancroft提出乳化剂溶解度的经验规则，

9、即提出乳化剂溶解度的经验规则，即Bancroft规则。规则。1、亲水性强的乳化剂，其、亲水性强的乳化剂，其HLB值在值在818之间，易形之间，易形成成O/W型乳状液；型乳状液；2、亲油性强的乳化剂，、亲油性强的乳化剂，HLB值在值在36之间，易形成之间，易形成W/O型乳状液；型乳状液；3、膜膜-油油膜膜-水时得到水时得到O/W型乳状液；型乳状液；4、膜膜-油油膜膜-水时得到水时得到W/O型乳状液。型乳状液。当接触角当接触角90时，固体粉末大部分被油润湿，则形时，固体粉末大部分被油润湿，则形成成W/O型乳状液；当型乳状液；当=90时，形成不稳定的乳状液。时，形成不稳定的乳状液。PDF 文件使用

10、pdfFactory Pro 试用版本创建 第十一页，讲稿共六十八页哦乳状液的性质乳状液的性质外观大小与质点外观大小与质点液珠大小液珠大小大滴大滴1m0.1m1m0.05m0.1m0.05m外观外观可分辨出两相可分辨出两相乳白色乳状液乳白色乳状液蓝白色乳状液蓝白色乳状液灰色半透明灰色半透明透明透明PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第十二页，讲稿共六十八页哦乳状液的性质乳状液的性质电性质电性质 电导电导实验发现通过实验发现通过O/W乳状液的电流约为乳状液的电流约为1013mA，而，而通过通过W/O型乳状液的电流仅型乳状液的电流仅0.1mA或更少，这种性质常被或更少，这

11、种性质常被用于辨别乳状液的类型。用于辨别乳状液的类型。应用：电破乳应用：电破乳 电泳电泳当乳状液的珠滴带有电荷时，在电场中会发生定向当乳状液的珠滴带有电荷时，在电场中会发生定向运动，这种性质叫电泳。研究表明，在电场中带电油滴和运动，这种性质叫电泳。研究表明，在电场中带电油滴和水相中的反离子层向相反的电极方向运动而发生电泳现象。水相中的反离子层向相反的电极方向运动而发生电泳现象。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第十三页，讲稿共六十八页哦乳状液的性质乳状液的性质流变性流变性 粘度粘度外相的粘度外相的粘度0；内相的粘度内相的粘度i；分散相的体积分数分散相的体积分数；乳化

12、剂及其在界面沉淀的膜的性质；乳化剂及其在界面沉淀的膜的性质；颗粒大小分布。颗粒大小分布。触变性触变性触变性流体触变性流体流凝性流体流凝性流体 粘弹性粘弹性PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第十四页，讲稿共六十八页哦乳乳状状液液的的稳稳定定性性理理论论所谓稳定，是指所配制的乳状液所谓稳定，是指所配制的乳状液在一定条件下，不破坏、不改变类型。在一定条件下，不破坏、不改变类型。根据乳化剂的作用，乳状液的形成、根据乳化剂的作用，乳状液的形成、稳定原因可归纳为以下几个方面：稳定原因可归纳为以下几个方面：界面张力的降低；界面膜的形成；扩散双电层的建立；固体的润湿吸附作用等。PD

13、F 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第十五页，讲稿共六十八页哦乳乳状状液液的的稳稳定定性性理理论论低界面张力低界面张力降低界面张力，可使乳状液稳定。例：煤油与降低界面张力，可使乳状液稳定。例：煤油与水的界面张力一般为水的界面张力一般为49mN/m，加入适当的乳化剂，加入适当的乳化剂(如聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚类表面活性剂如聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚类表面活性剂)后界后界面张力可降至面张力可降至1mN/m以下，可形成稳定的乳状液。以下，可形成稳定的乳状液。HLB值范围及其应用值范围及其应用HLB值值 应用应用36 W/O乳化剂乳化剂7981813151518润湿剂润湿剂O/W

14、乳化剂乳化剂洗涤剂洗涤剂加溶剂加溶剂PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第十六页，讲稿共六十八页哦乳乳状状液液的的稳稳定定性性理理论论f 界面膜的性质界面膜的性质在油在油水体系中加入表面活性剂后，在降水体系中加入表面活性剂后，在降低界面张力的同时，根据低界面张力的同时，根据Gibbs吸附定理，吸附定理，表面活性剂必然在界面发生吸附，形成界面表面活性剂必然在界面发生吸附，形成界面膜，膜的强度和紧密程度是乳状液稳定的决膜，膜的强度和紧密程度是乳状液稳定的决定因素。定因素。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第十七页，讲稿共六十八页哦乳乳状状液液的

15、的稳稳定定性性理理论论f 扩散双电层扩散双电层胶体质点上的电荷可以有三个来源，即胶体质点上的电荷可以有三个来源，即电离、吸附和摩擦接触。在乳状液中，电离电离、吸附和摩擦接触。在乳状液中，电离和吸附是同时发生的，二者的区别常常很不和吸附是同时发生的，二者的区别常常很不明显。对于离子型表面活性剂明显。对于离子型表面活性剂(如阴离子型如阴离子型的的RCOONa)在在O/W型的乳状液中，可设想型的乳状液中，可设想伸入水相的羧基伸入水相的羧基“头头”有一部分电离，则组有一部分电离，则组成液珠界面的基团是成液珠界面的基团是COO，使液珠带，使液珠带负电，正电离子负电，正电离子(Na+)部分在其周围，形成部

16、分在其周围，形成双电层双电层(图图75)。同理，用阳离子活性剂稳。同理，用阳离子活性剂稳定的乳状液，液珠表面带正电。定的乳状液，液珠表面带正电。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第十八页，讲稿共六十八页哦乳乳状状液液的的稳稳定定性性理理论论f 固体的稳定作用固体的稳定作用某些固体粉末也可作为乳化剂。固体粉某些固体粉末也可作为乳化剂。固体粉末只有存在于油末只有存在于油水界面上时才能起到乳化水界面上时才能起到乳化剂的作用。这与水和油对固体粉末能否润湿剂的作用。这与水和油对固体粉末能否润湿有关。只有当它既能被水也能被油润湿时才有关。只有当它既能被水也能被油润湿时才能停留在

17、油能停留在油-水界面上，润湿的理论规律可水界面上，润湿的理论规律可以用以用Young方程来表达。方程来表达。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第十九页，讲稿共六十八页哦鵎Aso-sw=wocos式中式中so固固-油界面张力；油界面张力；sw固固-水界面张力；水界面张力；wo水水-油界面张力；油界面张力；接触角。接触角。若若sowo+sw，固体存在于水中；，固体存在于水中；若若swwo+so，固体存在于油中；，固体存在于油中；PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第二十页，讲稿共六十八页哦鵎A(a)固体质点在油水界面分布的三种形式；固体质点在油

18、水界面分布的三种形式；(b)固体粉末乳化剂作用示意图固体粉末乳化剂作用示意图PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第二十一页，讲稿共六十八页哦第二节第二节 原油乳状液及其性质原油乳状液及其性质一一 原油乳状液的生成及危害原油乳状液的生成及危害搅拌程度对乳状液的影响（1）自喷井油嘴前后乳化程度的变化）自喷井油嘴前后乳化程度的变化自喷井油嘴前后乳状液变化情况自喷井油嘴前后乳状液变化情况平均含水率，平均含水率，%取样位置取样位置油嘴后油嘴后油嘴前油嘴前油嘴后油嘴后分析次数分析次数78469油嘴压降油嘴压降2.53.52.53.5910总含总含水水60.062.260.0游离游

19、离水水22.044.70.7乳化乳化水水PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第二十二页，讲稿共六十八页哦（2）集输过程中乳化程度的变化影响）集输过程中乳化程度的变化影响泵进出口油样对比表泵进出口油样对比表取样位置取样位置泵进口泵进口泵出口泵出口油水分离时油水分离时间间(s)3060分出游离水分出游离水(体积分数体积分数102)6020油相颜色油相颜色黑色黑色红棕色红棕色原油中水珠粒径变化情况原油中水珠粒径变化情况取样位置取样位置水珠粒径，水珠粒径，m油井井口油井井口1200分离器进口分离器进口525分离器出口分离器出口310离心泵出口离心泵出口PDF 文件使用 pdf

20、Factory Pro 试用版本创建 第二十三页，讲稿共六十八页哦鵎A原油乳化剂原油中的天然乳化剂大致有四种类型物质：原油中的天然乳化剂大致有四种类型物质：(1)分散在油相中的固体，如高熔点微晶蜡、含钙质粘土、分散在油相中的固体，如高熔点微晶蜡、含钙质粘土、炭粉等，其颗粒很细，直径炭粉等，其颗粒很细，直径2m。(2)溶解于原油中的环烷酸、脂肪酸的皂类具有强烈的表溶解于原油中的环烷酸、脂肪酸的皂类具有强烈的表面活性和较强的亲水性。面活性和较强的亲水性。(3)分散在原油中的胶质、沥青质。表面活性较低，亲油分散在原油中的胶质、沥青质。表面活性较低，亲油性较强。性较强。(4)溶解在水中的盐类。水中含有

21、溶解在水中的盐类。水中含有K+、Na+等离子，容易等离子，容易形成水包油型乳状液；若是形成水包油型乳状液；若是Ca2+、Mg2+、Fe3+等多价金等多价金属离子，则容易形成油包水型乳状液。属离子，则容易形成油包水型乳状液。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第二十四页，讲稿共六十八页哦鵎A原油乳状液的危害(1)增大了液流的体积，降低了设备和管道的有效利用率增大了液流的体积，降低了设备和管道的有效利用率(2)增加了输送过程中的动力消耗增加了输送过程中的动力消耗(3)增加了升温过程的燃料消耗增加了升温过程的燃料消耗(4)引起金属管道、设备的结垢和腐蚀引起金属管道、设备的结

22、垢和腐蚀(5)对炼油厂加工过程的影响对炼油厂加工过程的影响PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第二十五页，讲稿共六十八页哦二二 原油乳状液的性质原油乳状液的性质原油乳状液的物理性质(1)原油乳状液的颜色原油乳状液的颜色纯净的原油因其组成不同有黄、红、绿、棕红、咖啡色等不同纯净的原油因其组成不同有黄、红、绿、棕红、咖啡色等不同颜色之分，但对一般重质油而言，大多数外观呈黑色。颜色之分，但对一般重质油而言，大多数外观呈黑色。(2)密度密度乳状液水的体积分数为乳状液水的体积分数为，原油和盐水的密度分别为，原油和盐水的密度分别为O和和W。=O(1-)+W(3)粘度粘度(4)原油

23、乳状液的凝固点原油乳状液的凝固点凝固点也随含水率的上升而有所提高。凝固点也随含水率的上升而有所提高。(5)原油乳状液的原油乳状液的“老化老化”乳状液的稳定性随着存放时间的延长而增加的现象称为乳状液乳状液的稳定性随着存放时间的延长而增加的现象称为乳状液的的“老化老化”。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第二十六页，讲稿共六十八页哦鵎A原油乳状液的电学性质(1)原油乳状液的电导及导电性原油乳状液的电导及导电性(2)原油乳状液的介电常数。原油乳状液的介电常数。(3)原油乳状液的电泳。原油乳状液的电泳。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第二十七页

24、，讲稿共六十八页哦鵎A影响原油乳状液稳定性的因素1 温度对原油乳状液的影响温度对原油乳状液的影响一般原油乳状液的粘度随着温度的升高而下降，一般原油乳状液的粘度随着温度的升高而下降，降低粘度可以减少水珠在原油中运动时的摩擦力，降低粘度可以减少水珠在原油中运动时的摩擦力，对水珠的聚结和油水的重力沉降分离很有利。对水珠的聚结和油水的重力沉降分离很有利。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第二十八页，讲稿共六十八页哦鵎A2 无机盐对原油乳状液的影响无机盐对原油乳状液的影响研究表明：同一种盐浓度越高，使乳状液稳定性降研究表明：同一种盐浓度越高，使乳状液稳定性降低的程度越大。同价

25、次的金属离子半径越大，对原油乳状低的程度越大。同价次的金属离子半径越大，对原油乳状液稳定性影响越小。液稳定性影响越小。3 pH值对原油乳状液稳定性的影响值对原油乳状液稳定性的影响pH值能改变油水界面张力，因此对原油乳状掖有一值能改变油水界面张力，因此对原油乳状掖有一定的影响，这对酸化、压裂以及化学驱油等施工后乳状液定的影响，这对酸化、压裂以及化学驱油等施工后乳状液的形成或稳定性增加有明显的作用。的形成或稳定性增加有明显的作用。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第二十九页，讲稿共六十八页哦第三节第三节 乳状液在油井施工中的应用乳状液在油井施工中的应用一一 乳化钻井完井

26、液乳化钻井完井液在钻超深井和复杂地层时，尤其是对水敏地层也在钻超深井和复杂地层时，尤其是对水敏地层也用油包水乳化钻井液用油包水乳化钻井液(W/O型型)，国外称之为可逆的逆乳，国外称之为可逆的逆乳化钻井液，主要有以下优点：化钻井液，主要有以下优点：由于油外相，对低压油层的渗透性不产生损坏作用，由于油外相，对低压油层的渗透性不产生损坏作用，有利于保护油层，可作为完井液和修井液使用；有利于保护油层，可作为完井液和修井液使用；能防止泥页岩水化膨胀，有防塌作用；能防止泥页岩水化膨胀，有防塌作用；具有良好的润滑性，有防卡的作用；具有良好的润滑性，有防卡的作用；对对H2S，CO2，以及矿化度高的，以及矿化度

27、高的盐水具有防腐作用。盐水具有防腐作用。所以，使用油包水乳化钻井液可使钻井优质、快速和降所以，使用油包水乳化钻井液可使钻井优质、快速和降低成本。低成本。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第三十页，讲稿共六十八页哦二二 乳化酸乳化酸乳化酸是国外在乳化酸是国外在20世纪世纪70年代开发应用的一种酸年代开发应用的一种酸化工作液，尤其适用于低渗透碳酸盐岩油气藏的深度化工作液，尤其适用于低渗透碳酸盐岩油气藏的深度酸化改造和强化增产作业。在乳化剂及其助剂作用下，酸化改造和强化增产作业。在乳化剂及其助剂作用下，用酸用酸(盐酸、氢氟酸或它们的混合酸盐酸、氢氟酸或它们的混合酸)和油和

28、油(原油或原油原油或原油馏分馏分)按一定比例配制，就可以得到乳化酸。按一定比例配制，就可以得到乳化酸。它依靠油对酸的包裹作用，有效地阻挡它依靠油对酸的包裹作用，有效地阻挡H+的扩散的扩散和运移，从而减缓酸与岩层的反应速度，实现酸的深和运移，从而减缓酸与岩层的反应速度，实现酸的深度穿透。与普通酸液相比，乳化酸具有反应速率小、度穿透。与普通酸液相比，乳化酸具有反应速率小、有效作用时间和距离长、腐蚀速率小的特点。有效作用时间和距离长、腐蚀速率小的特点。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第三十一页，讲稿共六十八页哦三三 乳化压裂液乳化压裂液分为：水包油乳化压裂液分为：水包油

29、乳化压裂液&油包水乳化压裂液油包水乳化压裂液特点：具有良好的增粘能力，粘度调节方便，滤失量特点：具有良好的增粘能力，粘度调节方便，滤失量低等低等水包油乳化压裂液：摩阻小、流变性便于调节、易返排的优点，在我国新疆、吐哈等油田多次施工并取返排的优点，在我国新疆、吐哈等油田多次施工并取得了一定的效益，但对地层伤害较为严重，尤其是对得了一定的效益，但对地层伤害较为严重，尤其是对水敏地层的伤害更为严重。水敏地层的伤害更为严重。油包水乳化压裂液：粘度高、悬砂能力强、滤失低、残渣少、成本低，其油外相不易造成粘土膨胀、运移，残渣少、成本低，其油外相不易造成粘土膨胀、运移，有利于油气层的保护。有利于油气层的保护

30、。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第三十二页，讲稿共六十八页哦四四 稠油乳化降粘开采稠油乳化降粘开采稠油中含胶质和沥青质多，导致稠油粘度大，稠油中含胶质和沥青质多，导致稠油粘度大，流动性差，因而给采油工作带来很大困难。若向稠油流动性差，因而给采油工作带来很大困难。若向稠油体系中加入乳化剂，可将稠油乳化分散在水中，形成体系中加入乳化剂，可将稠油乳化分散在水中，形成水包油乳状液。由于水作了外相，粘度降低，增大了水包油乳状液。由于水作了外相，粘度降低，增大了驱替速度，大大提高采收率。驱替速度，大大提高采收率。乳化性能较好的乳化剂主要有：十六烷基磺酸乳化性能较好的乳化剂主

31、要有：十六烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚20、辛、辛基苯酚聚氧乙烯醚基苯酚聚氧乙烯醚10和聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙醚。和聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙醚。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第三十三页，讲稿共六十八页哦五五 微乳液微乳液微乳液是指外观为透明或半透明，粒径在微乳液是指外观为透明或半透明，粒径在0.010.20m之间，具有超低界面张力，热力学稳定的乳状液。它之间，具有超低界面张力，热力学稳定的乳状液。它由水、油、表面活性剂和助剂组成，能自发形成。由水、油、表面活性剂和助剂组成，能自发形成。微乳液分为：微乳液分

32、为：W/O型、型、O/W型和双连续型三种结构。型和双连续型三种结构。W/O型：由油连续相、水核及表面活性剂与助表面活性剂型：由油连续相、水核及表面活性剂与助表面活性剂组成的界面膜三相构成；组成的界面膜三相构成；O/W型：结构则由水连续相、油核及表面活性剂与助表面型：结构则由水连续相、油核及表面活性剂与助表面活性剂组成的界面膜三相构成；活性剂组成的界面膜三相构成；双连续相：具有双连续相：具有W/O和和O/W两种结构的综合特性，但其中两种结构的综合特性，但其中水相和油相均不是球状，而是类似于水管在油相中形成的水相和油相均不是球状，而是类似于水管在油相中形成的网络。网络。PDF 文件使用 pdfFa

33、ctory Pro 试用版本创建 第三十四页，讲稿共六十八页哦第四节第四节 原油脱水方法和原理原油脱水方法和原理随着油田的进一步开采，我国大部分油田已经进随着油田的进一步开采，我国大部分油田已经进入高含水期，油井采出液也由原来的以入高含水期，油井采出液也由原来的以(W/O)型乳状型乳状液为主变为以水包油液为主变为以水包油(O/W)型乳状液为主。脱水方法型乳状液为主。脱水方法的研究，也从针对的研究，也从针对W/O型乳状液的破乳问题逐渐过渡型乳状液的破乳问题逐渐过渡到到O/W型乳状液破乳问题的研究。型乳状液破乳问题的研究。破乳过程通常分为三步：凝聚(Coagulation)聚结(Coalescen

34、e)沉降(Sedimentation)PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第三十五页，讲稿共六十八页哦一一 沉降分离沉降分离沉降分离的依据是：原油与水不互溶，密度有差沉降分离的依据是：原油与水不互溶，密度有差异，且有时是不稳定的乳状液，甚至是经过电法和化异，且有时是不稳定的乳状液，甚至是经过电法和化学方法处理过的。学方法处理过的。Stocks定律深刻地描述了沉降分离的基本规律，该定律的数定律深刻地描述了沉降分离的基本规律，该定律的数学表达式为：学表达式为：V=2r 2(1 2)g9式中：式中：V水珠沉降速度，水珠沉降速度，cm/s；r水珠半径，水珠半径，cm；1水的密

35、度，水的密度，kg/L；2油的密度，油的密度，kg/L；g重力加速度，重力加速度，980cm/s2；原油的粘度，原油的粘度，100mPas。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第三十六页，讲稿共六十八页哦鵎A提高油水分离速度方法和措施提高油水分离速度方法和措施:(1)增大水珠粒径的方法增大水珠粒径的方法添加化学破乳剂，降低乳状液的稳定性，以进一步实现破乳；添加化学破乳剂，降低乳状液的稳定性，以进一步实现破乳；采用高压电场处理采用高压电场处理W/O型乳状液；利用电磁场对乳状液进行交变型乳状液；利用电磁场对乳状液进行交变振荡破乳；振荡破乳；利用亲水憎油固体材料使乳状液的水

36、珠在其表面润湿聚结。利用亲水憎油固体材料使乳状液的水珠在其表面润湿聚结。(2)增大水、油密度差的方法增大水、油密度差的方法向原油乳状液中掺入轻质油，降低原油的密度；向原油乳状液中掺入轻质油，降低原油的密度；选择合适温度，使油水密度向着有利于增大密度差的方向变化；选择合适温度，使油水密度向着有利于增大密度差的方向变化；在油气分离过程中降低压力，使原油中少量的气泡膨胀，密度降在油气分离过程中降低压力，使原油中少量的气泡膨胀，密度降低；向水中添加无毒无害物质，加大水相密度。低；向水中添加无毒无害物质，加大水相密度。(3)降低原油粘度的方法降低原油粘度的方法掺入低粘轻质油稀释原油；掺入低粘轻质油稀释原

37、油；加热以降低原油乳状液的粘度。加热以降低原油乳状液的粘度。(4)提高油水分离速度的方法提高油水分离速度的方法采用离心机进行离心分离。采用离心机进行离心分离。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第三十七页，讲稿共六十八页哦二二 电脱水法电脱水法电脱水的方法有：电脱水的方法有：偶极聚结偶极聚结振荡聚结振荡聚结电泳聚结电泳聚结PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第三十八页，讲稿共六十八页哦三三 润湿聚结脱水法润湿聚结脱水法概念：又称聚结床脱水法，是一种在热化学沉降脱水概念：又称聚结床脱水法，是一种在热化学沉降脱水法基础上发展起来的脱水方法，即在加

38、热、投入破乳剂的法基础上发展起来的脱水方法，即在加热、投入破乳剂的同时，使乳状液从一种强亲水物质同时，使乳状液从一种强亲水物质(如脱脂木材、陶瓷、特如脱脂木材、陶瓷、特制金属环、玻璃球等制金属环、玻璃球等)的缝隙间流过。当乳状液的缝隙间流过。当乳状液(W/O)中的中的水滴与这种强亲水物质碰撞时，水滴极易将这些物质润湿，水滴与这种强亲水物质碰撞时，水滴极易将这些物质润湿，并吸附在其表面，水滴相互聚结，由小水滴聚结成大水滴并吸附在其表面，水滴相互聚结，由小水滴聚结成大水滴(也叫粗粒化也叫粗粒化)，最后沉降脱离出来。要实现润湿聚结以达到，最后沉降脱离出来。要实现润湿聚结以达到两相分层的目的，选择合适

39、的润湿介质是关键。两相分层的目的，选择合适的润湿介质是关键。仅对稳定性差的W/O型乳状液的水珠或游离水起作用必须先向乳状液中添加化学破乳剂多用于把高含水原油处理为低含水原油PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第三十九页，讲稿共六十八页哦四四 化学破乳法化学破乳法热化学脱水工艺流程热化学脱水工艺流程l油井；油井；2计量站；计量站；3油气分离器；油气分离器；4加热器；加热器；5水封界面调节器；水封界面调节器；6沉降罐；沉降罐；7净化油缓冲罐；净化油缓冲罐；8输油泵输油泵化学破乳剂；化学破乳剂；油气水混合物；油气水混合物；天然气；天然气；净化原油；净化原油；脱出水；脱出水；

40、热煤热煤PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第四十页，讲稿共六十八页哦鵎A热热电化学脱水工艺流程电化学脱水工艺流程l油气分离器；油气分离器；2含水原油缓冲罐；含水原油缓冲罐；3脱水泵；脱水泵；4加热炉；加热炉；5电脱水器；电脱水器；油气水混合物；油气水混合物；化学破乳剂；化学破乳剂；天然气；天然气；含水原油；含水原油；净化原油；净化原油；脱出水脱出水PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第四十一页，讲稿共六十八页哦第五节第五节 原油破乳剂及其评价方法原油破乳剂及其评价方法一一 原油破乳剂发展简况原油破乳剂发展简况时时 间间20世纪世纪20年年代

41、代20世纪世纪30年年代初代初1935年以后年以后1950年以后年以后1965年以后年以后所需浓度，所需浓度，mg/L100010001005001003050化学破乳剂化学破乳剂烧碱、普通皂类、磺酸盐、芳基或烧碱、普通皂类、磺酸盐、芳基或烷基磺酸盐、土耳其红油、磺化蓖烷基磺酸盐、土耳其红油、磺化蓖麻油麻油石油磺酸盐、磺酸钠皂、石油磺酸盐、磺酸钠皂、氧化蓖麻油、磺化琥珀酸酯氧化蓖麻油、磺化琥珀酸酯脂肪酸、脂肪醇、烷基酚的聚氧乙脂肪酸、脂肪醇、烷基酚的聚氧乙烯醚烯醚氧化乙烯氧化乙烯/氧化丙烯共聚物、对烷基氧化丙烯共聚物、对烷基苯酚甲醛树脂的氧化乙烯苯酚甲醛树脂的氧化乙烯/氧化丙烯氧化丙烯嵌段共聚

42、物及其改性产物嵌段共聚物及其改性产物胺的聚氧乙烯化合物胺的聚氧乙烯化合物特特 点点用量大，效果差，用量大，效果差，易受电解质影响易受电解质影响耐酸、碱、盐，耐酸、碱、盐，原油脱水效果明显提原油脱水效果明显提高，高，用量大幅度减少用量大幅度减少分子量高，分子量高，20世纪世纪7090年代年代1030烷基聚氧乙烯酯、环状对烷基酚醛烷基聚氧乙烯酯、环状对烷基酚醛 破乳效果好，用量低破乳效果好，用量低树脂等树脂等PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第四十二页，讲稿共六十八页哦二二 原油破乳剂的分类原油破乳剂的分类 按相对分子质量大小分类：按相对分子质量大小分类：(1)低分子破

43、乳剂：相对分子质量低分子破乳剂：相对分子质量1000，如无机酸、碱、，如无机酸、碱、盐；二硫化碳，四氯化碳；醇类，酚，醚类等。盐；二硫化碳，四氯化碳；醇类，酚，醚类等。(2)高分子破乳剂：相对分子质量在高分子破乳剂：相对分子质量在100010000之间的之间的非离子型聚氧乙烯聚氧丙烯醚。如西德的王牌产品非离子型聚氧乙烯聚氧丙烯醚。如西德的王牌产品Dissolan4400、4411、4422、4433等；我国的等；我国的AE，AP，BP，RA等型号的破乳剂也是这类物质。等型号的破乳剂也是这类物质。(3)超高相对分子质量破乳剂：通过使用具有多活泼基团超高相对分子质量破乳剂：通过使用具有多活泼基团的

44、起始剂、交联剂或改变催化剂，使聚醚的相对分子质量的起始剂、交联剂或改变催化剂，使聚醚的相对分子质量达到数万达到数万数百万。相对分子质量提高，脱水效果会随之数百万。相对分子质量提高，脱水效果会随之提高。提高。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第四十三页，讲稿共六十八页哦鵎A 按聚合段数分类按聚合段数分类(1)二嵌段聚合物：二嵌段聚合物：如我国的如我国的AE8025，AE8051，AE8031，AEl910等。等。目前国内外使用最多的化学破乳剂为非离子型聚氧目前国内外使用最多的化学破乳剂为非离子型聚氧乙烯聚氧丙烯醚。在非离子型破乳剂的合成过程中，将起乙烯聚氧丙烯醚。在非

45、离子型破乳剂的合成过程中，将起始剂始剂(含有活泼氢含有活泼氢)与一定比例的环氧丙烷与一定比例的环氧丙烷(PO)先配制成先配制成“亲油头亲油头”(此为第一段此为第一段)，然后接聚上一定数量的环氧乙，然后接聚上一定数量的环氧乙烷烷(EO)，此为第二段，这种产品就叫作二嵌段化学破乳剂，此为第二段，这种产品就叫作二嵌段化学破乳剂，即：油头即：油头(PO)m(EO)nH。(2)三嵌段聚合物三嵌段聚合物在二嵌段聚合的基础上再接聚一段环氧丙烷，即为在二嵌段聚合的基础上再接聚一段环氧丙烷，即为三嵌段式破乳剂：油头三嵌段式破乳剂：油头(PO)m(EO)n(PO)zH。如我国的。如我国的SP169，AP221，A

46、Pl34，AP3111等。等。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第四十四页，讲稿共六十八页哦鵎A按溶解性分类可分为：水溶性和油溶性两大类。可分为：水溶性和油溶性两大类。水溶性破乳剂的优点：是可根据需要配制成任意浓水溶性破乳剂的优点：是可根据需要配制成任意浓度的水溶液，便于同含水原油混合，不需要像油溶性破度的水溶液，便于同含水原油混合，不需要像油溶性破乳剂那样使用昂贵的甲苯、二甲苯等溶剂稀释。乳剂那样使用昂贵的甲苯、二甲苯等溶剂稀释。油溶性破乳剂的特点：是不会被脱出水带走，且随油溶性破乳剂的特点：是不会被脱出水带走，且随着原油中水的不断脱出，原油中破乳剂相对浓度逐渐提

47、着原油中水的不断脱出，原油中破乳剂相对浓度逐渐提高，有利于原油含水率的继续下降。高，有利于原油含水率的继续下降。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第四十五页，讲稿共六十八页哦三三 常用的常用的W/O型原油破乳剂型原油破乳剂聚氧丙烯聚氧乙烯醚类(1)烷基酚醛树脂烷基酚醛树脂聚氧丙烯聚氧乙烯醚聚氧丙烯聚氧乙烯醚(2)聚甲基苯基硅油聚甲基苯基硅油聚氧丙烯聚氧乙烯醚聚氧丙烯聚氧乙烯醚(3)含氮破乳剂含氮破乳剂(4)超高分子聚氧丙烯聚氧乙烯醚超高分子聚氧丙烯聚氧乙烯醚(5)四氢呋喃嵌段共聚物四氢呋喃嵌段共聚物PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第四十

48、六页，讲稿共六十八页哦鵎A聚脂类最常见为聚烷撑二醇类的醇酸树脂。最常见为聚烷撑二醇类的醇酸树脂。Baker首先提出醇酸树脂包括以下成分：多元酸缩首先提出醇酸树脂包括以下成分：多元酸缩合产物，多元醇及合产物，多元醇及622个碳原子的脂肪族饱和的或不个碳原子的脂肪族饱和的或不饱和的一元酸。多元酸缩合物为等于或小于饱和的一元酸。多元酸缩合物为等于或小于20个碳原个碳原子的多聚体。它所用的聚烷撑二醇的相对分子质量为子的多聚体。它所用的聚烷撑二醇的相对分子质量为40010000，一般用聚乙二醇、聚丙二醇等。，一般用聚乙二醇、聚丙二醇等。这类破乳剂尤其适用于油井产出乳状液的破乳，这类破乳剂尤其适用于油井产

49、出乳状液的破乳，其用量为其用量为50200mg/L。若该破乳剂和电脱水器采用电。若该破乳剂和电脱水器采用电化学方法脱水，用化学方法脱水，用550mg/L即可。用量过大，它有即可。用量过大，它有可能使可能使W/O型乳状液反相变为型乳状液反相变为O/W型。型。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第四十七页，讲稿共六十八页哦鵎A其他的破乳剂(1)磺酸盐及其醚磺酸盐磺酸盐及其醚磺酸盐(2)脂肪胺盐酸盐脂肪胺盐酸盐(3)环烷酸钠及高碳烷基咪唑啉环烷酸钠及高碳烷基咪唑啉(4)高分子线型磷酸酯高分子线型磷酸酯PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第四十八页，

50、讲稿共六十八页哦四四 常用的常用的O/W型原油破乳剂型原油破乳剂天然盐水聚氧乙烯醚破乳剂磺酸盐以多元醇为起始剂的烷氧化合物季铵聚合物复合破乳剂(1)CaCl2+氧化剂氧化剂(或还原剂或还原剂)破乳破乳(2)盐水盐水+分配剂分配剂(3)盐水盐水+多元醇多元醇+季铵盐季铵盐PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 第四十九页，讲稿共六十八页哦反相破乳剂示例反相破乳剂示例胜利油田研制的胜利油田研制的CW01型反相破乳剂属于阳离子型反相破乳剂属于阳离子聚醚，其分子式为：聚醚，其分子式为：ROCH2CHOmHn式中：式中：R为多价烷基为多价烷基+-CH2R2N RClR为一价烷基为一