碱驱在原油中的乳化作用资料

中国石油大学（油田化学）实验报告

实验四碱在原油乳化中的作用

一、实验目的

1.观察碱与原油混合后的乳化现象。

2.学会用不稳定系数法确定使原油乳化的最佳碱浓度范围。

二、实验原理

碱（例如NaOH）可与原油中的酸性成分（例如环烷酸）反应，生成表面活性物质。这些表面活性物质可使原油乳化形成水包油（O/W）乳状液。水包油乳状液的形成与稳定性对于碱驱和稠油乳化降粘是重要的，例如碱驱中乳化-携带、乳化-捕集、自发乳化等机理的发生，稠油乳化降粘中原油乳化分散机理的发生都是以水包乳状液的形成为前提条件的。

碱浓度是影响碱对原油乳化作用的重要因素。碱浓度低时，碱与原油反应生成的活性物质少，不利于乳状液的稳定。若浓度过高，一方面，碱可使原油中碳链较长的弱酸反应生成亲油的活性物质，这些亲油的活性物质可抵消亲水活性物质的作用，不利于水包油乳状液的稳定，同时，过量的碱具有盐的作用，也不利于水包油乳状液的稳定，因此，只有合适的碱浓度范围，碱才能与原油作用形成稳定的水包油乳状液。

乳状液的稳定性可用不稳定系数（USI）表示。不稳定系数：

USI=

式中：USI——不稳定系数，ml

V（t）——乳化体系分成水体积与时间的变化函数

t——乳化体系静止分离的时间，min

从定义式可以看出，不稳定系数越小，乳化液的稳定性越好。

三、仪器与药品

仪器：10ml具塞刻度试管、秒表、滴管、试管架。

药品：氢氧化钠、原油、蒸馏水

四、实验步骤

1、取10ml具塞刻度试管7支，分别加入0.01、0.008、0.005、0.001、0.0005、0.0001的氢氧化钠溶液5ml，分别用滴管准确加入原油5ml，盖上试管塞子，每支试管各上下震荡30次。

2、将震动后的试管立即垂直放置在试管架上，同时开始计时，并每隔30min 记录一次试管中分出水的体积（若分出水的速度较快，每隔1min记录一次），共记录30min。

五、实验数据处理

分出水体积随时间变化的原始记录表

对各浓度下分出水体积曲线进行拟合

质量分数：0

由软件拟合出t<7min时，曲线方程为y = -3E-06x5 + 0.0002x4 - 0.0041x3 - 0.0155x2 + 0.9846x + 0.0013，则有

质量分数：0.0001

由软件拟合出曲线方程为y = 3E-05x4 - 0.0019x3 + 0.0267x2 + 0.2222x + 0.0909，则有

质量分数：0.00025

由软件拟合出曲线方程为y = 2E-06x4 - 0.0001x3 + 0.0025x2 - 0.0093x + 0.0009，则有

质量分数：0.001

由软件拟合出曲线方程为y = -7E-07x4 + 3E-05x3 - 0.0002x2 + 0.0153x + 0.0028，则有

质量分数：0.01

由软件拟合出曲线方程为y = 9E-05x3 - 0.0056x2 + 0.1689x - 0.0392，则有

USI与ω(NaOH)数据表

ω(NaOH)0 0.0001 0.00025 0.0005 0.001 0.005 0.01 USI 4.52 3.47 0.26 0.35 0.26 0.71 1.41

由USI与ω(NaOH)关系曲线可知，最佳质量分数范围是0.00025~0.001。当质量分数低时，碱与石油酸反应不能生成足够的表面活性剂，从而无法形成稳定乳状液，乳化稳定性随NaOH质量分数增大而增强；随NaOH质量分数增大，过剩的碱会和长碳链弱酸反应，形成亲油型活性物质，增大油水表面张力，使乳状液稳定性降低。

五、思考题

1.为什么碱质量分数过高过低都不能形成稳定的水包油乳状液？

答：碱浓度低时，碱与原油反应生成的活性物质少，不利于乳状液的稳定。若浓度过高，一方面，碱可使原油中碳链较长的弱酸反应生成亲油的活性物质，，不利于水包油乳状液的稳定；同时，过量的碱具有盐的作用，也会增大油水界面张力，不利于乳状液的稳定。

2.原油酸值的高低对碱与原油的乳化作用有何影响？

答：因为碱在原油中的乳化作用是通过碱同原油中的石油酸反应生成亲油的活性物质这些亲油的活性物质可抵消亲水活性物质的作用，若原油酸值过高，生成的这种亲油的活性物质过多不利于水包油乳状液的稳定；若原油酸值过低，生成的这种亲油的活性物质太少也不利于水包油乳状液的稳定。

3.综述水包油乳状液的形成与稳定性在碱驱中的作用。

答：水包油降低了油水界面张力，增加了水的流动阻力，降低了水的流速，从而改善了流度比，增加了波及系数，提高了原油采收率；恢复了岩石表面原来的亲水性，使岩石表面从油湿反转为水湿，提高了洗油效率。