原油乳狀液油氣集輸主講教師：李迎旭原油中水的存在形式游離水——不相容，常溫下

可以沉降分離出乳化水——形成穩(wěn)定乳狀液脫除游離水后，乳化水在原油內(nèi)的含量大體和原油密度成正比，密度愈大乳化水含量愈高。除重力沉降外，乳化水需采取專門處理措施才能脫除。一、乳狀液的類型二、乳狀液生成機(jī)理目錄三、乳狀液的穩(wěn)定性四、乳狀液的其他物性第一部分乳狀液的類型一、乳狀液的類型較亮的是水珠（放大400倍）兩種或兩種以上互不相溶（或微量相溶）的液體，其中一種以極小的液滴分散于另一種液體中，這種分散物系稱為乳狀液。乳狀液都有一定的穩(wěn)定性。油包水型乳狀液油包水型乳狀液（W/O）：水是分散相（內(nèi)相），油是連續(xù)相（外相）。W/O乳狀液是油田最常見的原油乳狀液。水包油型乳狀液（O/W）：油以極小顆粒分散在水中，油是內(nèi)相、水是外相。水包油型乳狀液又稱反相乳狀液。復(fù)合乳狀液（油包水包油和水包油包水型分別用符號(hào)O/W/O和“W/O/W”）：聚合物驅(qū)采油常產(chǎn)生O/W/O型復(fù)合型乳狀液。第二部分乳狀液的生成機(jī)理（一）形成乳狀液必須具備的條件（二）界面能和界面張力（三）乳化劑（四）石油生產(chǎn)中乳狀液的生成和預(yù)防二、乳狀液的生成機(jī)理（一）形成乳狀液必須具備的條件1.系統(tǒng)中必須存在的兩種以上互不相溶（或微量相溶）的液體；2.有強(qiáng)烈的攪動(dòng)，使一種液體破碎成微小的液滴分散于另一種液體中；3.要有乳化劑存在，使分散的微小液滴能穩(wěn)定地存在于另一種液體中。二、乳狀液的生成機(jī)理（二）界面能和界面張力兩種液相接觸時(shí)，表面能與表面張力稱為界面能和界面張力。二、乳狀液的生成機(jī)理（三）乳化劑1.凡是能使溶液表面張力升高的物質(zhì)，稱表面惰性物質(zhì)；使溶液表面張力降低的物質(zhì)，從廣義來講皆可稱為表面活性物質(zhì)。但習(xí)慣上，只把溶入少量就能顯著降低溶液表面張力的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)或表面活性劑。2.溶質(zhì)降低溶液表面張力，吸附在溶液表層，此時(shí)溶質(zhì)表層濃度大于溶液內(nèi)濃度的吸附稱為正吸附，反之稱負(fù)吸附。3.表面活性劑引起的為正吸附，表面惰性劑引起的為負(fù)吸附。二、乳狀液的生成機(jī)理（三）乳化劑4.表面活性劑吸附在油水界面上形成吸附層：（1）使油水界面的界面張力下降，減少了剪切水相變?yōu)樾∷嗡枰哪芰浚矞p小了能使水滴聚結(jié)、合并的表面能，使乳狀液穩(wěn)定性增加。（2）若表面活性劑吸附層具有凝膠狀彈性結(jié)構(gòu)，在分散相液滴周圍形成堅(jiān)固并帶韌性的薄膜，能有效的阻止水滴在碰撞中聚結(jié)、合并、沉降，使乳狀液變得穩(wěn)定。（3）若表面活性劑為極性分子，排列在水滴界面上形成電荷，使水滴相互排斥，阻止水滴合并沉降，使乳狀液穩(wěn)定。二、乳狀液的生成機(jī)理（三）乳化劑5.乳化劑不但使乳狀液穩(wěn)定，還影響乳狀液類型。固體粉末乳化劑在油、固、水三相物系中若以θ表示水對(duì)固體的接觸角，則有若說明誰能更好地潤(rùn)濕固體，固體大部分在水相中，形成O/W型乳狀液。若說明油能很好地潤(rùn)濕固體，固體的大部分存在于油相中，形成W/O型乳狀液。二、乳狀液的生成機(jī)理（三）乳化劑5.乳化劑不但使乳狀液穩(wěn)定，還影響乳狀液類型。固體粉末乳化劑水溶性活性劑傾向于結(jié)合更多的水分子，界面的吸附膜必然凸向水相，形成O/W型乳狀液。相反，油溶性活性劑傾向于結(jié)合更多的油分子，從而形成W/O型乳狀液。除乳化劑影響乳狀液類型外，油水相對(duì)數(shù)量也影響乳狀液類型，水油比愈大愈易生成O/W型乳狀液；反之，則易形成W/O型乳狀液。二、乳狀液的生成機(jī)理（四）石油生產(chǎn)中乳狀液的生成和預(yù)防1.乳狀液的生成（1）原油中含水并含有足夠數(shù)量的天然乳化劑是生成原油乳狀液的內(nèi)在因素。（2）原油中所含的天然乳化劑主要有瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、環(huán)烷酸、脂肪酸、氮和硫的有機(jī)物、蠟晶、粘土、砂粒、鐵銹、鉆井修井液等。（3）石油生產(chǎn)中常用的緩蝕劑、殺菌劑和強(qiáng)化采油的各種化學(xué)劑等都是促使生成乳狀液的乳化劑。（4）種強(qiáng)化采油方法都會(huì)促使生成穩(wěn)定的原油乳狀液。如油層壓裂、酸化、修井等過程中使用的化學(xué)劑常產(chǎn)生特別穩(wěn)定的原油乳狀液。二、乳狀液的生成機(jī)理（四）石油生產(chǎn)中乳狀液的生成和預(yù)防原則上，可采取以下措施防止穩(wěn)定乳狀液的生成2.乳狀液的預(yù)防（1）盡量減少對(duì)油水混合物的剪切和攪拌。（2）盡早脫水。第三部分乳狀液的穩(wěn)定性三、乳狀液的穩(wěn)定性原油乳狀液的穩(wěn)定性是指乳狀液抗油水分層的能力。影響原油穩(wěn)定性的因素有：（1）分散粒徑（2）外相原油粘度（3）油水密度差分散粒徑愈小，愈均勻，乳狀液愈穩(wěn)定。在同樣剪切條件下，外相原油粘度愈小，分散相的平均粒徑愈大，乳狀液穩(wěn)定性愈差。另一方面，原油粘度愈大乳化水滴的運(yùn)動(dòng)、聚結(jié)、合并、沉降愈難，增大了乳狀液的穩(wěn)定性。乳化水滴在原油內(nèi)的沉降速度正比于油水密度差，密度差愈大，油水容易分離，乳狀液穩(wěn)定性差。三、乳狀液的穩(wěn)定性原油乳狀液的穩(wěn)定性是指乳狀液抗油水分層的能力。（4）界面膜和界面張力（5）老化（6）內(nèi)相顆粒表面帶電水滴表面帶電水滴的雙電層兩水滴的靜電排斥影響原油穩(wěn)定性的因素有：分散在乳狀液內(nèi)的水滴處于不斷地運(yùn)動(dòng)中，經(jīng)?；ハ嗯鲎病Ｈ魶]有乳化劑構(gòu)成的界面膜，水滴很容易在碰撞時(shí)合并成大水滴，從原油內(nèi)沉降使油水分離。時(shí)間對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性有一定的影響。在乳狀液形成的初期，乳狀液的老化速度較快，隨后逐漸減弱，常在一晝夜后乳狀液的穩(wěn)定性就趨于不變。內(nèi)相顆粒界面上帶有極性相同的電荷是乳狀液穩(wěn)定的重要原因。三、乳狀液的穩(wěn)定性原油乳狀液的穩(wěn)定性是指乳狀液抗油水分層的能力。（7）溫度（8）原油類型（9）相體積比（10）水相鹽含量（11）pH值影響原油穩(wěn)定性的因素有：提高溫度可降低乳狀液的穩(wěn)定性。原油類型決定了原油內(nèi)所含天然乳化劑的數(shù)量和類型。環(huán)烷基和混合基原油生成的乳狀液較穩(wěn)定，石蠟基原油乳狀液的穩(wěn)定性較差。增加分散相體積可增加分散水滴的數(shù)量、粒徑、界面面積和界面能，減小水滴間距，使乳狀液穩(wěn)定性變差。水相內(nèi)含鹽濃度對(duì)乳狀液穩(wěn)定性也有重要影響。淡水和鹽含量低的采出水容易形成穩(wěn)定乳狀液。

一般，pH值增加，內(nèi)相顆粒界面膜的彈性和機(jī)械強(qiáng)度降低，乳狀液的穩(wěn)定性變差。向乳化液中引入強(qiáng)堿提高水的pH值，能促進(jìn)乳狀液破乳。第四部分乳狀液的其他物性（一）密度（二）乳狀液粘度四、乳狀液的其他物性（一）密度——乳狀液內(nèi)水的體積分?jǐn)?shù)。

原油含水、含鹽后，其密度顯著增大。若已知乳狀液體積水含率、原油和含鹽水的密度分別為和，則原油乳狀液的密度可按下式確定：式中：Vo

、Vw——分別為油和水的體積；四、乳狀液的其他物性（二）乳狀液粘度影響乳狀液粘度的因素很多，主要有：1.外相粘度；2.內(nèi)相體積濃度；水含率較低時(shí)，乳狀液粘度隨水含率的增加而緩慢上升；水含率較高時(shí)，粘度迅速上升；當(dāng)超過某一數(shù)值（圖中約為65%~70%）時(shí)，粘度迅速下降，此時(shí)W/O型乳狀液變?yōu)镺/W或W/O/W型乳狀液。此后，隨水含率進(jìn)一步增加，油水混