碱在原油乳化中的作用实验报告+班++

中国石油大学（油田化学）实验报告

实验日期：2014.03.25 成绩：

班级：班学号：姓名：教师：

同组者：

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份（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油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。若碱浓度过高,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。不稳定系数按下式定义:

式中： USL—不稳定系数，ml；

V(t)—乳化体系分出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，乳状液的稳定性越好。三．实验仪器与药品

1. 仪器

电子天平（感量0.001g）、10ml具塞刻度试管、秒表、滴管、试管架。

2. 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，分别加入质量分数为0.0、1.0×10-4、5×10-4、1.0×10-3、5.0×10-3、8.0 ×10-3、1.0×10-2的氢氧化钠溶液各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. 将震荡后的试管立即垂直放在试管架上,同时开始计时,并每隔3min记录一次试管中分出水的体积(若分出水的速度较快,可每隔lmin记录一次),共记录30min。

五．实验结果处理

1. 求出碱在不同质量分数下乳化原油的不稳定系数。

作图，用网格法求出。

不稳定系数按式求出:

2. 绘制USI—ω(NaOH)的关系曲线，找出使原油乳化的最佳碱质量分数范围，并解释曲线的变化规律。

3. 将实验记录、数据处理结果以表格或图的形式表达，写出实验报告。

六．数据处理

（一） 表一 0 mol/L时 数据表

t\min01234568910152530 V\ml00.20.6 1.8 2.8 3.4 3.8 4.4 4.6 5.0 5.0 5.0 5.0

表二 0.0001mol/L时 数据表

t\min036912151821242730 V\ml00.2 1.0 2.6 4.4 4.8 4.8 4.8 4.84.8 4.8

表三 0.00025 mol/L时 数据表

t\min036912151821242730 V\ml000000.10.10.10.10.180.18

表四 0.0005 mol/L时 数据表

t\min036912151821242730 V\ml0000000.10.10.10.10.1表五 0.001 mol/L时 数据表

t\min00.42 5.127.89.2712.581618.7521.332528.67

V\ml00.20.40.50.60.81 1.2 1.4 1.6 1.8

表六 0.005 mol/L时 数据表

t\min06.179.1510.8511.8312.7515.7517.5022.2525.0028.33 V\ml00.20.50.70.81 1.4 1.62 2.2 2.4

表七 0.01 mol/L时 数据表

t\min07.511.1714.2216.3319.5020.9322.1525.8229.1230.62 V\ml00.10.20.40.6 1.0 1.2 1.4 1.8 2.2 2.4

（二）用网格法计算面积求出积分

表八 ω（NaOH）和USI数据表

ω(NaOH)/mol/l00.00010.000250.00050.0010.005 USI/ml 4.27 3.450.0670.045 1.05 1.09以0mol/l为例

共有641个网格，641*0.2*1/30=4.27

图八 ω（NaOH）和USI关系变化曲线

（1）根据图可判断最佳的碱液浓度为0.0005--0.001mol/l。

（2）解释曲线的变化规律：

不稳定系数USI越小，乳状液的稳定性越好。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，但碱浓度过高时，

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。即满足曲线：当碱浓度很低时，USI值大，随着碱浓度浓度的增

加，USI降低，增到一定浓度时，USI达到最小值，而后随着碱浓度增

加USI增大。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。

七、实验思考题

1、为什么碱质量分数过高或过低都不能形成稳定的水包油乳状液？

答：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。若碱浓度过高,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