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油气田应用化学---第七章---第一至三节

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油气田 应用化学 第七 第一 三节
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起始页 油气田 应用化学主讲人:罗茂目录 页 第 7章 原油乳状液 及 化学破乳剂本章主要内容• 原油破乳剂的作用机理• 原油破乳剂的协同效应• 原油破乳剂及其评价方法• 原油脱水方法和原理• 乳状液在油井施工中的应用• 原油乳状液及其性质• 乳状液的基本知识过渡页本章主要内容• 原油破乳剂的作用机理• 原油破乳剂的协同效应• 原油破乳剂及其评价方法• 原油脱水方法和原理• 乳状液在油井施工中的应用• 原油乳状液及其性质• 乳状液的基本知识第 4页 第 7章 原油乳状液 及 化学破乳剂• 乳状液的基本知识第 4页第一节概念:乳状液 : 一 种 非均多相 体系 ,至少一 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液体之中 ;以 液珠形式存在的那一相称为 分散相 (内相或不连续相 ),另一个相称为 分散介质 (外相或连续相 )。般 乳状液是由 分散相、分散介质和乳化剂 所组成。基本概念乳状液• 乳状液的基本知识第 5页第一节基本概念生成条件:①互不相容的两相②存在 一种乳化剂③ 具备强烈的搅拌条件 两相 通常为油相和水相。 乳化剂 通常是 表面活性剂, 降低体系 界面张力 ,增加 乳状液稳定性 。 增加体系 能量 。• 乳状液的基本知识第 6页第一节类型:以 油 为 分散相 ,水 为 分散介质 的称为 水包油型 (O/W)乳状液 。以 水 为 分散相 ,油 为 分散介质 的称为 油包水 (W/O)型乳状液。水相 或者油相的体积占 总体积 的 26% - 74%时,将 引起多重 乳化现象 , 可用 W/O/型 。也 存在 O/W/本概念• 乳状液的基本知识第 7页第一节基本概念乳状液的鉴别方法稀释法染色法电导法荧光法滤纸湿润法粘度法折射率法加水能很好混合则为 O/否 则为 W/入 油溶性染料, 整体 带色则为 W/之 O/乳状液 进行电导测量 , 电导强 为 O/ 反之 W/光染料的 乳状液,整个乳状发荧光为 W/之 O/ 一滴乳状液放在滤纸上 ,液滴 快速铺开 ,留下小 滴油,则是 O/ 若不 铺开为 W/入 水 , W/度上升, O/度下降。光 从一侧射入乳状液 ,显微镜 观察只能看到粒子的左侧轮廓 为 O/状液;反之 W/页基本概念影响乳状液类型的因素“相体积”理论聚结速率理论“定向锲”理论体积”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 其余 分散介质; 分散相 体积大于 乳状液就发生破坏或变型; 水相 体积或者油 相体积 占 总体积的 26%~74%时,两种乳状液均可形成; 水相 体积< 26%,则 只 能 形成 W/ 油相体积< 26%,则只能形成 O/匀乳状液珠所形成的密集 堆积, 球形液珠所形成的密集堆积乳状液不均匀液珠所形成的密集堆积 乳状液1957年 论认为: 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。 如果 水滴的聚结速度远大于油滴的聚结速度,则形成 O/之形成 W/相 聚结速度相近,则体积分数大的相将构成外相。917年 提出“定向楔” 理论:乳化剂 分子在油 – 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 将乳化剂比成两头大小不同的“楔子” (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 ),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 分散介质O/ K+等一价金属离子;W/ 高价 金属 1、亲水性强的乳化剂,其 ~18之间,易形成 O/ 2、亲油性强的乳化剂, ~6之间,易形成 W/ 3、 γ 膜 γ 膜 ; 4、 γ 膜 色半透明<明乳状液性质液 珠 大小与 外观电导 实验 发现通过 O/电流约为10~13通过 W/种性质常被用于辨别乳状液的类型。电泳 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。乳 的状性液 质• 乳状液的基本知识第 10页第一节流变性粘度粘弹性触变性触变性流体流凝性流体 外相 的粘度 η0 ; 内 相的粘度 ηi ; 分散相 的体积分数φ ; 乳化剂 及其在界面沉淀的膜的性质 ; 颗粒 大小分布 。乳状液性质过渡页本章主要内容• 原油破乳剂的作用机理• 原油破乳剂的协同效应• 原油破乳剂及其评价方法• 原油脱水方法和原理• 乳状液在油井施工中的应用• 原油乳状液及其性质• 乳状液的基本知识第 7章 原油乳状液 及 化学破乳剂过渡页第 12页• 原油乳状液及其性质第 12页第二节自喷井 油嘴前后乳化程度的变化取样位置分析次数油嘴压降平均含水率 %总含水游离水乳化水油嘴后 78 6 9~10 度对 乳状液的影响取样位置油水分离时间 /0 60 黑色泵出口 60 20 红棕集输过程中乳化程度的变化取样位置油井井口分离器进口分离器出口离心泵出口水珠粒径,μ00 5~25 3~10 3~5自喷井 油嘴前后乳化程度的变化泵进出口油样对比表原油中水珠粒径变化情况原油乳状液生成及危害• 原油乳状液及其性质第 13页第二节原 油 中 的 天 然 乳 化 剂分散在油相中的固体溶解于原油中的皂类分散在原油中的胶质、沥青质溶解在水中的盐类乳状液的危害 增大了液流的体积,降低了设备和管道的有效 利用率 增加了输送过程中的动力 消耗 增加了升温过程的燃料 消耗 引起金属管道、设备的结垢和腐蚀 对炼油厂加工过程的 影响• 原油乳状液及其性质第 14页第二节原油乳状液生成及危害原油乳状液的物理性质颜色 纯净的原油因其组成不同有 黄 、 红 、 绿 、 棕红 、 咖啡色 等不同 颜色 ,但 对一般重质油而言,大多数外观呈黑色。密度 乳状液水的体积分数为 φ ,原油和盐水的密度分别为 ρO 和 ρW 。ρ= ρO (1 ρW·φ粘度凝固点 凝固点也随含水率的上升而有所提高。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的“老化” 。• 原油乳状液及其性质第 15页第二节原油乳状液的性质影响因素温度原油乳状液 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。无机盐同种 盐浓度越高乳状液稳定性降低的程度越大 。同价金属离子半径越大,对原油乳状液稳定性影响越小。对施工后乳状液的形成或稳定性增加有明显的作用。影响 原油乳状液稳定性因素过渡页本章主要内容• 原油破乳剂的作用机理• 原油破乳剂的协同效应• 原油破乳剂及其评价方法• 原油脱水方法和原理• 乳状液在油井施工中的应用• 原油乳状液及其性质• 乳状液的基本知识第 7章 原油乳状液 及 化学破乳剂第 17页• 乳状液在油井施工中的应用第 17页第三节• 乳状液在油井施工中的应用第 18页第三节乳化钻井完井液在 钻超深井和复杂地层时,尤其是对水敏地层也用油包水乳化钻井液 (W/,国外称之为可逆的逆乳化钻井液,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 ,利于 保护油层,可 作完井液 和修井液 使用 。 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。 对 高 矿化度的 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 降低成本。乳化钻井完井液• 乳状液在油井施工中的应用第 19页第三节乳化酸 是国外在 20世纪 70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酸化改造和强化增产作业。在乳化剂及其助剂作用下,用酸 (盐酸、氢氟酸或它们的混合酸 )和油 (原油或原油馏分 )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 H+的扩散和运移,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、有效作用时间和距离长、腐蚀速率小的特点。乳化酸乳化酸• 乳状液在油井施工中的应用第 20页第三节分为:水包油乳化 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 。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,有利于油气层的保护。乳化压裂液乳化压裂液• 乳状液在油井施工中的应用第 21页第三节稠 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:十六烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚 – 20、辛基苯酚聚氧乙烯醚 – 10和聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙醚。稠油乳化降粘开采稠油乳化降粘开采• 乳状液在油井施工中的应用第 22页第三节微乳 液是指外观为透明或半透明,粒径在 m 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。微乳 液分为: W/O/W/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;O/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;双连续相:具有 W/,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网络。微乳液微乳液封底页谢谢观赏版式所有盗版不究
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