碱的乳化作用

中国石油大学（油田化学）实验报告
实验日期： 2011-10-10 成绩：
班级： 石工09-12班 学号： 09021572姓名： 刘闯 教师：
同组者： 王振 王长荣 王倩茹
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：
C H 3
(CH 2)n C O O H
+N a O H
C H 3(CH 2)n C O O N a
+
H O 2
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。

不稳定系数按式６-1定义:
t dt
t V USI t
⎰=
)(
式中： USI —不稳定系数，ml ；
)(t V —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。

3. 取乳化最稳定的试管重新振荡30次，用分散法判别乳状液类型。

五．实验结果处理
表一分出水体积随时间变化的原始记录表
当
w=0时，V （t ）图
利用photoshop 计算面积的=136.0309945 USI=s/30=4.534 同理求的其他
表二 求出碱在不同质量分数下乳化原油的不稳定系数。

图1--USI—ω(NaOH)的关系曲线
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。

答：最佳碱处在5.0×10-4和5.0 ×10-3之间；由于在二者之间趋势线有与横坐标相交点。

变化规律：不稳定系数随碱质量分数先降低后上升，因为碱浓度较低时，随碱质量分数的增加，碱与原油反应生成的活性物质逐渐增加，乳化效果增强，不稳定系数降低；碱质量分数超过一定范围，随质量分数增加碱浓度过高,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，不稳定系数增加。

六．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。

2. 原油酸值的高低对碱与原油的乳化作用有何影响?
答：由于进行碱驱时，是利用原油中含有的酸与碱产生表面活性剂，进而对原油进行乳化。

若原油酸值较高，与碱反应生成较多的表面活性剂，从而乳化作用更好；若酸值较低生成的表面活性剂较少，乳化效果不佳。

因此，必须要有一定的酸值为条件。

3. 综述水包油乳状液的形成与稳定性在碱驱中的作用。

答：先是原油中的酸与碱反应生成表面活性剂（低界面张力机理），在碱含量和盐含量都比较低的条件下，碱与石油酸反应生成的表面活性剂使地层中剩余油乳化，并被碱水携带进地层（乳化—携带机理），油珠在向前移动时，但是由于直径较大因此向前移动时会被捕集（乳化——捕集机理），碱通过改变吸附在岩石表面的表面活性物质
使其有油湿变为水湿，提高采油效率（由油湿反转为水湿）。

当碱与石油酸反应生成表面活性剂吸附在岩石时，是岩石表面由水湿转为油湿，非连续的油可在其上形成通道（由油湿反转为水湿）。

七．实验总结
本次试验观察了碱与原油混合后的乳化现象，使我更深刻了解了原理和实际结合的益处，同时学会了用不稳定系数法确定使原油乳化的最佳碱浓度范围，但是由于面积不会求耽误了很多时间，最后用photoshop求的面积，知道了多学习软件的重要性。

同时感谢老师的耐心指导。