原油乳状液.

6 7
40 40
27（加药） 81（加药）
§5-1 原油乳状液
实验证明： 含水率<20%时，粘度随含水率而缓慢增加，呈 现弱的非牛顿性，但可以看成牛顿流体来解决。 20%< 含水率 <60% 时，粘度随含水率的上升而 急剧增加，此时乳状液已呈现很强的非牛顿性，并 已发生乳状液的转型，即由W/O转为O/W。 含水率>60%时，粘度随着含水率的上升而急剧 下降。最高点称为反相点，即乳状液由 W/O 变为 O/W的那一点。
原油乳状液颗粒

原油中的天然乳化剂：
1)分散在油相中的固体物：主要是颗粒直径小于2微米的 粘土、岩石粉、结晶石蜡等。


2)原油中的沥青质、胶质。 3)原油中的小分子极性化合物：环烷酸、脂肪酸等。 4)溶解在水中的物质：如某些盐类和某些高极性的表面 活性物质。


１、界面能和界面张力

不平衡力场作用下，液体表面

防止稳定乳状液生成的措施： 尽量减少对油水混合物的剪切和搅拌 尽早脱水
对于自喷井： 产生乳状液的原因：

油水混合物沿油管向地面流动，随着压力降低，气体 析出膨胀，对油、水产生破碎和搅动作用。 混合物流过喷嘴时，流速猛增，压力急剧下降，使油 水充分破碎，形成较为稳定的乳状液。
油嘴前后乳化水含量
（4）原油含水增加了原油粘度和管输费用。 （5）原油内的含盐水常引起金属管路和运输设备的结垢与腐蚀， 泥砂等固体杂质使泵、管路和其他设备产生激烈的机械磨损， 降低了管路和设备的使用寿命。 （6）影响炼制工作的正常进行。
§5-1 原油乳状液
一、原油乳状液
1.水存在原油中的形式
原油中常含有水，水以两种形式存在于原油中：
的储存，铁路、公路、船运、长输管道的输送，以及
炼油厂的加工精炼造成不利影响。因此，据统计，世
界各油田所产原油的90%需进行脱水。
概 述
原油中含水、含盐、含泥砂等杂质会给原油的集 输和炼制带来很多麻烦（原油处理的目的）：
（1）满足对商品原油水含量、盐含量的行业或国家标准
商品原油含水要求： 我国 小于0.5％～2.0％


预防措施：

在集输系统的规划、设计、日常操作管理中尽量避免混合 物的激烈掺混：
管径不宜太小；



尽量减少弯头、三通、阀件等的局部阻力；
充分利用地形输送； 流程中避免对流体的反复减压和增压； 尽早分出混合物中的伴生气； 注意各种阀门的严密性。
三、乳状液的稳定性
原油乳状液的稳定性是指乳状液不被破坏，抗油水 分层的能力。影响原油乳状液稳定性的因素： 分散相粒径 油水密度差 外相原油粘度 界面膜和界面张力
古斯(Guth)公式：μ=μ0（1+2.5Ф+14.1Ф2），
凡德(Vand)公式:μ=μ0（1+2.5Ф+7.31Ф2+16.2Ф3），
பைடு நூலகம்
蒙松(Mohcoh)公式：μ=μ0（1+2.5Ф+2.19Ф2+27.45Ф3）
罗少依(Roscoe)公式：μ=μ0（1-Ф）-2.6 理查森(Richandson)公式：μ=μ0e kφ
取样位置 分析次数
油嘴压降 0.25~0.35 0.25~0.35 0.9~1.0
平均含水率
总含水率 游离水含率
60.0 62.2 60.0 22.0 44.7 0.7
乳化水含率
38.0 17.5 59.3
油嘴后 油嘴前 油嘴后
78 46 9
减少原油乳状液生成的预防措施：

用大油嘴并提高集输系统和油气分离器压力，减小油嘴前 后的压差；
Vo o Vw w ＝ o 1 w Vo Vw
四、原油乳状液的其他性质
２、乳状液粘度 外相粘度
内相体积浓度（含水率）
影响因素 温度
分散相粒径
乳化剂及界面膜性质
内相颗粒表面带电强弱
曲线 1 2 3 4 5
温度/℃ 40 40 50 50 70
剪切速率 27 81 27 81 81
根据油和水的透光性差别判别分散相类型。分散相透光性 好的为W/O型，分散相透光性不好的O/W型。
显微镜法
二、乳状液的生成机理

形成乳状液必须具备的条件：
（1）系统中必须存在两种或两种以上
互不相溶（或微量互溶）的液体 ； （2）要有强烈的搅动，使一种液体破 碎成微小液滴分散于另一种液体中 ； （3）要有乳化剂存在，使微小液滴能 稳定地存在于另一种液体中 。
国际上
0.1％～3.0％，多数为0.2％
原油允许含水量与原油密度有关：密度大脱水难度高的原 油，允许水含量略高。 含盐量的要求：我国绝大部分油田原油含盐量不高，商品
原油含盐量无明确要求，一般不进行专门的脱盐处理。
概 述
（2）原油含水增大了原油密度使原油售价降低，不利于卖方。
（3）从井口到矿场油库，原油在收集、矿场加工、储存过程中， 不时需要加热升温，原油含水增大了燃料消耗、占用了部分焦 油、加热、加工资源，增加了原油生产成本。因而，应尽早与 原油分离。
石油与天然气。而世界各地的油田几乎都要经历含水
开发期。
自地下采出的原油往往都含有水，特别是采油速
度快和采取注水强化措施开发的油田，其无水采油期 很短，原油见水早，含水率增长速度快，特别是到了 油田开发后期，原油含水率会高达90%以上。
概 述
原油含水后，其比热、粘度等物理性质发生很大 变化，不仅给油田生产带来一系列困难，还会给油库
有自动缩小的趋势；

在恒温恒压下，物系有自动向
自由能减小方向进行的趋势；

油水形成乳状液时，接触界面和界面能都很大，分散相液 滴会自发地合并，缩小界面面积使界面能趋向最低。
2. 乳化剂


乳化剂：使乳状液稳定的物质 作用：吸附在油－水界面上，形成吸附层。 （1）使油水界面的界面张力下降，减少了剪切水相变为小 水滴所需的能量，也减小了使水滴聚结、合并的表面能； （2）若吸附层具有凝胶状弹性结构，在分散相液滴周围形 成坚固、有韧性的膜，阻止水滴碰撞中的聚结、合并、沉降 （3）若乳化剂为极性分子，排列在水滴界面上形成电荷， 使水滴相互排斥，阻止水滴合并沉降。 （4）固体粉末聚集在油水界面上构成坚固而稳定的薄膜， 阻碍分散相颗粒碰撞时的合并，是乳状液稳定的又一机理。
染色法
冲淡法
将两滴乳状液分别滴在玻璃板上，然后将形成该乳状液的 油和水，分别滴在两滴乳状液中，轻轻搅拌，易于和油混合者 为W/O型；易于和水混合者为O/W型。 导电性好的为O/W型，差的为W/O型。
电导法
滤纸法
将乳状液滴在滤纸上，若能迅速铺开，滤纸上只留下一小 滴油，为O/W型；若铺不开，为W/O型。
§5-1 原油乳状液
根据实验实测结果来看，不加 O/W 型乳化剂， 是很难自动变成 O/W乳状液，而变成W/O/W型或水 飘乳状液。 奥斯特沃德（Ostwald）根据立体几何学的观点 解释了乳状液转相的原因。将一堆相同直径的圆球 最紧密地堆积在一起，无论采用哪种堆积方式，圆 球体积皆占总体积的74%，其余的26%是空的。根 据这一理论，含水率<74%是乳状液内相的最大可能 值，超过74%将导致乳状液转相。
§5-1 原油乳状液
表5.2 原油处理中常用主要化学药剂类型 类型
破乳剂
作用
破坏乳状液的稳定性，改善油水分离效果
消泡剂
防腐剂
防止油液起泡、改善油气分离效果
防止或延缓原油处理设施受油井产出腐蚀 物的腐蚀
降凝剂
反相破乳剂
降低原油凝固点，防止管线原油冻结
使含油污水中的微小有机颗粒絮状凝成较 大粒子，使之沉降下来，达到净化污水的目的
的稳定性。
2.乳状液的两种类型
原油和水构成的乳状液主要有两种类型： （1）“油包水”型乳状液
§5-1 原油乳状液
（含水＜25.98%）
“ 油包水”型乳状液是水以极微小的颗粒分散于 原油中，用符号W/O表示。此时，水是内相或分散相， 油是外相或连续相； （2） “水包油”型乳状液 （含水＞74.02%） “水包油”型乳状液是油以极微小的颗粒分散于 水中，用符号O/W表示。此时，油是内相，水是外相。 （3）其它型式乳状液 还有多重乳状液，即油包水包油型 O/W/O；水包 油包水型W/O/W。
第五章
第一节
原油处理
原油乳状液
第二节
第三节
原油处理的基本方法
原油处理设计
概 述

对原油进行脱水、脱盐、脱除泥砂等机械杂 质，使之成为合格商品原油的过程称原油处 理，相应的容器称处理器或聚结器，国内常
称原油脱水。相应的容器称脱水器。
概 述
人类开发油气田的目的，是为了获得有广泛使用 价值，有很高经济效益，符合一定商品规格与标准的
老化
温度 相体积比
内相颗粒表面带电
原油类型 水相盐含量 pH值
三、乳状液的稳定性

老化：

时间对乳状液的稳定性也有一定的影响。原油乳状
液随时间的推移变得逐渐稳定，乳状液的这种性质
称为乳状液的老化。
四、原油乳状液的其他性质
1、乳状液密度
原油含水、含盐后，密度显著增大。 若已知乳状液体积含水率 ，原油和含盐水的密度ρo和ρw， 则原油乳状液的密度可按下式确定：
§5-1 原油乳状液
根据这一理论也不难判断，含水率小于 26% 时， 只可能形成W/O型乳状液，含水率在26%~74%范围 内，既可以形成 W/O 型，也可以形成 O/W 型乳状液， 还应由乳状液的性质而定。一般地，当油水不含乳
化剂时，多数情况下转相时的含水率约为70%。
§5-1 原油乳状液
计算W/O型乳状液粘度的公式： 爱因斯坦(Einstein)公式：μ=μ0（1+2.5Ф），