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SH降黏剂对郑王稠油油水界面性质及乳状液稳定性的影响

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SH 降黏剂 郑王稠 油油 水界 性质 乳状液 稳定性 影响
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第31卷第1期 2014年3月25日 油 田 化 学 0o.1 25 014 文章编号:1000.4092(2014)01—104乳状液稳定性的影响规律研究 蒲铭 ,尹志刚 ,李美蓉 ,丁俐 ,孙凯 ,陈新德 (1.中国石油大学(华东)理学院,山东青岛266580;2.中国石化胜利油田勘察设计研究院,山东东营257061) 摘要:以郑王稠油采出液为研究对象,配制航空煤油模拟油.水乳状液,研究了滨南利津联合站所用的非离子和阴离子表面活性剂复配而成)对油水界面张力、面扩张流变性和乳状液稳定性的影响,分 析了油水界面性质与模拟油.水乳状液稳定性的关系。结果表明,5%时,油水界 面张力、油滴的扩张模量由16.18 mN/0 mN/m,弹性模量由13.76 mN/.54mN/m,黏性模量由85.12mN/6mN/m,脱水率由4.4%迅速增至83.1%,此时界面膜强度的减 小是影响乳状液稳定性的主要因素,扩张模量越小则乳状液稳定性越差;当5%增至0时,界面张力由48.93 mN/0 mN/m,3 5 张模量、弹性模 量、黏性模量逐渐增至7.38、6.42、36.52 mN/m,脱水率降至60.0%。%的范围内,扩张模 量与模拟乳状液的脱水率有很好的关联,可以用扩张模量表征模拟油.水乳状液的稳定性。图3表键词:降黏剂;稠油;界面性质;扩张模量;乳状液;稳定性 中圈分类号:0647:献标识码:A 随着稠油开采量的增加,其密度高、黏度大、流 动性差等特性给稠油采出液的输送造成很大困 难。目前,最简单、有效、经济的方法是添加稠油降 黏剂,实现采出液的管道输送。但稠油降黏剂在降 低乳状液黏度、增大采出液流动性的同时,也对稠 油乳状液的油水界面性质及乳状液稳定性造成一 定的影响。 界面扩张流变性是界面动力学性质的一个重 要参数,界面扩张黏弹性的研究逐渐成为界面膜性 质研究的一大热点。目前,界面扩张流变性已广泛 应用于研究各种油田化学剂的油水界面行为 将界面扩张流变性与乳状液稳定性相关联的研究 较少。本文考察了郑王庄油田现场用王模拟乳状液油水界面性质以及乳状液稳定性 的影响,探讨了界面扩张黏弹性、界面张力、与乳状液稳定性的关系,为化学驱采出液的破乳 奠定基础。 1实验部分 1.1试剂与仪器 郑王庄脱水原油,密度O.9978 g/黏度3.4× 10 ~3.6×10 ,凝点4℃;滨南利津联合 站现场用非离子和阴离子表面活性 剂复配而成),由滨南华滨公司生产;航空煤油,北 京化学试剂公司;重蒸去离子水,电阻率≥18 Q·m。 上海中辰数字技术设备有限公司;化机,上海弗鲁克流体机械制造有限公司。 1.2实验方法 1.2.1界面张力的测定 收稿日期:2013—04.17;修改日期:2013.06.07。 基金项目:国家科技重大专项“高温高盐油田化学驱提高采收率技术”(项目编号20104)。 作者简介:蒲铭(1987一),女,中国石油大学(华东)化学工程与技术专业硕士研究生(2010一),从事分析化学及油田化学方面的研究工作, E—71776345@qq.美蓉(1966一),女,教授,本文通讯联系人,从事分析化学及油田化学方向的教学与科研.通讯地址: 266580青岛经济技术开发区长江西路66号中国石油大学(华东)理学院,电话:0532—86984550,63.第31卷第1期 蒲铭,尹志刚,李美蓉:05 采用滴体积法测定油水界面张力 ,油相为5% 的航空煤油模拟油,水相为不同浓度的液,测量温度40℃,计算关系式见式(1)。 (p,g=21) 其中,P。一混合溶液密度;液滴 体积;查阅 针头孔径标准确定。 1.2.2界面扩张黏弹性测定 用界面膨胀流变仪测定界面扩张黏弹性 别;航 空煤油稀释的郑王模拟油为油相,溶有不同化学剂 的二次蒸馏水为水相。在40℃的恒温循环水浴中 静置3 h,在0.1 量界面扩张黏弹性。 1.2_3 郑王原油与蒸馏水以体积比1:100混合,用 高速乳化机乳化5 速为6000 r/置24 h 后,用微电泳仪测定下层水相中油滴表面带电量, 平行测定十次,取平均值,即为油滴表面1.2.4模拟乳状液的制备及脱水率的测定 按原油与航空煤油质量比1:9配制郑王稠油模 拟油,再将该模拟油与水混合,用乳化机在转速 3000 r/制成含水40%的乳状液, 用具塞量筒法测定油水乳状液在40℃下的破乳脱 水体积 ,计算脱水率。 2结果与讨论 2.1 见图l。由图可见,随着模拟水中增加,界面张力逐渐降低,质量分数小于0.1%时, 界面张力降幅较小,从48.5 mN/ mN/m; 质量分数从0.1%增大到0.3%,界面张力从47.6 质量分数,% 图1 mN/m。能吸附在油水界面,降低乳状液油水界面张力。 2.2 影响见图2。由图可见,分数低于0.05%时, 7~8 5%增大到 0.3%,明水包油乳状液 中油滴带电量减少,油滴间斥力减小,有利于油滴 的聚并。 图2 .3 见图3,其中郑王稠油模拟油质量分数为O.1%。 由图3可见,随王稠 油的界面扩张模量、弹性模量、黏性模量均呈现先 减小后增大的趋势,在5% 时达到最小值。水溶性降黏剂因其较好的乳化能 力能吸附于油水界面上,亲油基伸人到胶质、沥青 质形成的片层之间,显著降低界面活性物质之间的 相互作用。随着界面上 能取代部分界面上的原油活性物质,使界面膜强度 昌 鲁 Z Z 卿 敲 质量分数 图3 06 油 田 化学 2014血 降低,扩张模量下降;随着吸附于油水界面上降黏 剂量的逐渐增多,界面重新排布形成 昆合界面膜, 使界面膜的自修复能力增强,界面膜强度有所增 大,但比原油本身的扩张模量要小。说明加入黏剂能降低油水界面扩张模量,减弱界面上活性 物质的相互作用,降低界面膜强度 。 2.4 乳状液脱水率的影响 乳状液破乳脱水率 的影响见表1。由表1可见,当于O.05%时,随着降黏剂加量的增大,模拟油乳状 液脱水率迅速升高,乳状液稳定性逐渐下降;当降 黏剂质量分数大于O.05%时,乳状液脱水率有所下 降。总体来看,,有利于模拟油.水乳状液的破乳脱水。 表1 乳状液脱水率的影响 质量分数 不同静置时间(的脱水率,% /% 10 20 30 40 50 60 75 90 2.5 般认为,乳状液稳定性的影响因素主要是油 水界面张力以及界面膜强度。近年来,界面扩张流 变性逐渐成为界面膜性质研究的一大热点,界面扩 张黏弹性与油水界面膜稳定性密切相关。为,乳状液的液膜排液过程不但与界面上形成 的界面张力梯度有关,与破乳剂在油水两相的分配 系数也有关系,而破乳剂的分配系数又与黏性模量 有一定关系。认为,加人破乳剂后,出 现的快弛豫过程越短,界面扩张弹性和黏性越小,抑 制排液的界面张力梯度就越小,乳状液就越不稳 定。由2.1~2.4节可见,当.05%时,降黏剂加量增加对油水界面张力、对值的影响较小,而界面扩张模量、弹性模量、黏 性模量大幅降低,脱水率大幅升高,乳状液稳定性大 幅下降。当5%~0.3%时, 随降黏剂加量增大,扩张模量、弹性模量、黏性模量 略有增加,油水界面张力、水 率略有降低。说明%时,界面 扩张模量与模拟油.水乳状液脱水率有很好的关联。 3结论 滨南利津联合站所用的~O.05%时,降黏剂加量对油水界面张力、油滴的 界面扩张模量、弹性 模量、黏性模量大幅降低,脱水率大幅升高,此时界 面膜强度的减小是影响乳状液稳定性的主要因素, 扩张模量越小则乳状液稳定性越差。分数在O.05%~0.3%时,随着大,扩张模量、弹性模量和黏性模量略有增加,油 水界面张力、拟乳状液脱水 率略有降低。在%时,界面 扩张模量与模拟油。水乳状液脱水率有很好的关联, 可以用扩张模量表征模拟油.水乳状液的稳定性。 参考文献: [1]曹绪龙,张磊,程建波.胺界面吸附膜扩张流变性质的影响[J].高等学校化学学 报,2010,31(5):998—1002. [2]祝仰文,宋新旺,罗澜,等,驱油化学体系间相互作用对界面吸 附膜的影响[J].高等学校化学学报,2010,31(12):2445—2452. [3]宗华,王磊,方洪波,等.疏水改性聚丙烯酰胺对原油组分界 面扩张流变性质的影响[J].物理化学学报,26(11): 2982—2988. [4] 王宜阳,张路,孙涛垒,等.酸性模拟油的油水界面扩张粘弹 性研究[J].高等学校化学学报,2003,24(2044—2047. [5]孙涛垒,彭勃,许志明,等.原油活性组分油水界面膜扩张黏 弹性研究[J].物理化学学报,2002,):161—165. [6]李美蓉,赵娜娜,方洪波,等.破乳剂结构与其破乳效果及界 面行为的关系[J].精细石油化工,2012,29(5):62—66. [7]康万利,张红艳,李道山,等.破乳剂对油水界面膜作用机理 研究[J].物理化学学报,2004,2O(2):194—198. [8] 郑玉飞,蒋平,裴海华,等.原油,表面活性剂体系界面扩张流 变性影响因素研究[J].油田化学,2013,30( :56—59. 19J K, W.of on of j.996,35(4):1141一【1O J ,, M.of V.of ].J 995, 171(2):463(下转第121页。to be .121) 第31卷第1期刘宗昭,郭海军,王虎:用21 on J.口 ,l 300452,P R .t to of of n to in he of on of to he of on of he 0 00 he of he on of n of n 0.6 V),n 1.4 V),it of 0 or 500 in of on of (上接第106页。p.106) f on U I i’,J.66580,P R .as he of H)by on he H .05%,me 6.18 .60 mN/m 11e 3.76 .54 mN/m.5.12 9.46 mN/m..4%3.1%.of he H .05%.3%, 8.93 5.50 mN/m of 3 .95 .38,6.42 6.52 mN/m,he 0.0%.H me a of he be to
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