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油水界面膜与乳状液稳定性关系的研究

夏立新  
【摘要】: 石油是一种重要资源和优质能源,提高石油采收率一直是世界上的研究热点。我国也将“大幅度提高石油采收率的基础研究”列为“973”项目。与提高石油采收率密切相关的问题之一就是乳状液的稳定性。而油水界面膜是决定乳状液稳定性的关键因素,其性质是有待深入研究的一个课题。本论文对此开展了一些研究。 乳状液的形成往往存在一定量的乳化剂,它们可以改变界面膜的性质,进而影响乳状液的稳定性。本文通过考察已应用的碱-表面活性剂-聚合物三元复合驱剂的各组分,原油中固有的沥青质、胶质等天然乳化剂,以及无机盐、固体粒子等因素对油水界面膜的影响,并且比较了常规加热和微波辐射等破乳手段,研究了乳状液的稳定性规律。实验结果表明:这些因素和手段都能在一定程度上改变油水界面膜的性质,成为改变油水乳状液稳定性的可供选择的方法。 三元复合驱剂组分碱(碳酸钠)、表面活性剂(烷基酚聚氧乙烯醚、石油磺酸钠),聚合物(水解聚丙烯酰胺)能够影响胜利原油模拟采出液乳状液的界面膜强度,进而影响模拟采出液乳状液的稳定性,其中表面活性剂的影响最大,聚合物影响最小。调节一定的配比量,可以控制乳状液稳定性。原油乳状液的稳定性与沥青质和胶质浓度有关,沥青质和胶质的分散状态是决定界面膜强度或刚性进而决定乳状液稳定性的关键。当沥青质浓度在0.3-0.5 wt%,胶质浓度在1-2wt%范围时,乳状液水珠聚并的比例随表面活性物质浓度的增加而降低;当沥青质浓度增大到0.7 wt%,胶质浓度增大到3 wt%后,聚并水珠的比例随表面活性物质浓度的增加而增加,形成的乳状液的液滴数量也减少。极少量的无机盐有利于减少界面膜的电荷密度,压缩双电层厚度,降低液珠间的排斥力,有助于聚并发生,从而能有效地加速乳状液破乳,破乳效率与离子价态和水合离子半径有关。其中AlCl_3对O/W型乳状液的破乳效率高于其他Cl~-盐和Na~+盐, 油水界面膜与乳状液稳定性关系的研究 在90“C油浴中加热10而n,乳状液全部破乳;NaCI对W/O型乳状液的破乳效 率高于其他Cl一盐和Na+盐,在90”C油浴中加热60 mln,乳状液的体积由5 mL 下降到0.02 mL。固体粒子作为一种乳化剂在一定条件下能提高乳状液的稳定 性,用光学图像证实了,石墨粉、硫酸钡等固体粒子在液珠表面形成了网状结 构,这种复合结构提高了界面膜的强度,进而提高了乳状液的稳定性,乳状液 的稳定性随粒子浓度的增加而增加。 不同破乳手段的破乳效果不同。微波辐射是一种有效的破乳手段,与常规 加热比,微波辐射能显著地加速乳状液破乳,提高破乳效果,并且能够提高破 乳脱出水的透光率。无机盐与微波辐射两种破乳方式存在加合作用,在极少量 的NaCI,MgCb,CaCb,KCI存在时,用微波辐射120一1505,破乳率可达100%。 有机磷酸醋盐(长度50阿)、胶质的存在可以改变界面膜的流变特性, 提高界面膜扩张模量的幅度和剪切粘度,提高油水界面膜强度,增加乳状液的 稳定性。NaCI(0 .01一0.仍mo比)对胶质和磷酸乙酷铁形成的复合膜的扩张粘弹 性和剪切粘度有一定影响,可以削弱油水界面膜强度,降低乳状液的稳定性。


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