碱驱在原油中的乳化作用资料
乳化原油破乳剂综述
乳化原油破乳剂综述摘要:乳化原油是指以原油作分散介质或分散相的乳状液。
以原油作分散介质的乳状液叫W/O型乳化原油；以原油作分散相的乳状液叫O/W型乳化原油本文介绍了破乳剂的国内外现状，破乳剂的类型及破乳机理，综述了破乳剂的发展趋势以及今后的研究方向。
关键词:乳化原油;破乳剂;W/O型破乳剂;O/W型破乳剂;破乳机理1、引言随着3次采油（尤其是碱驱、表面活性剂驱）在油田的广泛使用，采出的乳化原油多是O/W乳化原油。
形成稳定乳状液的主要因素是原油中含有沥青质、胶质等天然表面活性剂物质，他们吸附在油-水界面上形成具有一定强度的界面膜。
由于乳化原油含水会增加泵、管线和储罐的负荷，引起金属表面腐蚀和结垢，因此乳化原油外输前，都要破乳，将水脱出。
破乳的方法[3]有电法、热法和化学法，这几种方法常常联合起来使用。
但是使用最多的是化学法。
化学破乳法需要的化学剂即破乳剂，目前我国油田年需破乳剂大约2万吨。
2、化学破乳剂由于乳状液有两种形态，因此发展了相应的破乳剂，W/O型破乳剂和O/W型破乳剂。
2.1 W/O乳化原油破乳剂（1）第一代破乳剂羧酸盐型，如：环烷酸盐脂肪酸盐硫酸酯盐型，如：烷基硫酸酯盐磺酸盐型，如：烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、丁二酸二烷基酯磺酸盐；（2）第二代破乳剂OP型，平平加型，土温型；（3）第三代破乳剂这代破乳剂一般由引发剂（如丙二醇、丙三醇、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、酚醛树脂、酚胺树脂等）和环氧化合物（如环氧乙烷、环氧丙烷等）组成。
有些还有扩链剂（如二异氰酸酯、二元羧酸等）和封尾剂（如松香酸、羧酸、硫酸等）。
此外，第三代破乳剂[4]还包括一些高分子非离子-阳离子型两性表面活性剂，如聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚与二[聚氧乙烯基]二烷基氯化铵的二元羧酸扩链产物和含氧烷基化季铵基硅氧烷。
2.2 W/O乳化原油破乳剂破乳机理破乳过程的实质[5]是破乳剂分子渗入并粘附在乳化液滴的界面上取代天然乳化剂并破坏表面膜，将膜内包复的水释放出来，水滴互相聚结形成大水滴并沉降到底部，油水两相发生分离。
碱 驱
驱
姓名:皮春月 学号:130302140217 班级:应化13-2
目 录
02 33
01
碱驱的概念 碱驱机理 适合碱驱原油
04
碱与地层以及地层流体反应
05
碱驱存在问题
碱驱的概念
以碱溶作为驱油剂的驱油方法，即为碱驱
碱驱是把碱类物质，如氢氧化钠、硅酸钠、 碳酸钠、碳酸氢钠、加入水中注入地层，通过 碱与原油中的酸性组分就地生成表面活性剂， 降低界面张力、乳化原油、溶解油水界面上的 刚性界面膜、改变岩石润湿性等机理，降低残 余油，从而达到提高采收率的目的。
适合碱驱原油
根本条件 原油中有足够能与碱反应从而产生表面活性剂的石油酸。 表观条件 酸值（必要条件） 酸值大于0.2mg(氢氧化钾)/g（原油） 碱系数 碱系数越大越好 注：酸值高的原油不一定比酸值低的原油有更 好的碱驱效果
碱与地层以及地层流体反应
一、碱与地层反应
（1）矿物转换 （2）溶蚀作用 （3）离子交换
低界面张力形成机理
三、碱水降低界面张力的原因
原油中的部分酸性物质可以和碱反应，生成具有一定亲水 亲油平衡能力的表面活性剂。
低界面张力形成机理
影响碱水—原油界面张力的因素
1. 原油中的酸性物质 2. 碱 量 3. 水中的含盐量
加碱量与界面张力
• 碱量低→先和酸性较强的石油酸反应→形成亲水能力较强 的表面活性剂 • 碱量较高→相继和酸性较弱的石油酸反应→相继形成亲油 能力较强的表面活性剂 • 碱量高→增加水相极性→增加界面张力 • 最佳碱量→界面张力超低
碱与地层以及地层流体反应
二、碱与地层水反应
碱与地层以及地层流体反应
三、碱与原油中的酸性物质反应
碱驱存在问题
强碱三元复合驱组分对油水乳化的影响规律
题也相当严重。
三元复合驱采出液中含有的聚合物、表面活性剂、水不溶性颗粒的相互作用，使采出液成为了一种复杂的油水体系。
三元复合驱加入的表面活性剂本身就能使油水乳化，而采出液中残留的表面活性剂和碱的协同作用也增大了油水乳化程度，同时聚合物也增大了采出液水相的粘度，形成稳定的乳化液体系。
聚合物的浓度对采出液的乳化影响也大有不同，低浓度的聚合物对采出液的乳化类型影响不大，随着聚合物的浓度增加，乳化油珠原始粒径变小，从而形成了稳定性强的乳化体系，增加了油水分离难度。
影响三元复合驱油水乳化的主要因素有聚合物，表面活性剂，碱等，其中矿物质，矿物离子、温度等等也对乳化有一定的影响。
3 强碱三元复合驱组分对油水乳化规律在三元复合体系中，能对油水乳化产生影响的因素有很多，主要是碱度、表面活性剂浓度和聚合物浓度(粘度)等因素进行多组平行实验，从而找出其对油水乳化的影响。
而后，对三元复合体系同样是对碱度、表活剂浓度和聚合物浓度(粘度)等影响因素进行逐一分析，通过实验室环境下模拟在三元液体系内置入不同的药品，分析现象研究采出液油水乳化性能影响原因。
3.1 碱的浓度对油水乳化的影响分别配制质量分数为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、的NaOH 污水溶液，均化1min 后，45℃恒温静置观测析出水量，分析析水率、油中含水量及水中含油量，考察碱的浓度对采出液油水乳化性能的影响。
实验结果表明，随着碱浓度的增加，析水速率逐渐减缓，析水量也逐渐减少。
说明乳化效果主要取决于体系中的NaOH 溶液浓度。
在NaOH 污水溶液浓度由0.2%至1.2%逐渐递增的过程中，乳化效果越来越严重，油中含水量同水中含油量也逐渐在增加。
随着NaOH 污水溶液浓度逐渐增加的过程中，乳化效果增强，析水速率变小。
同一浓度的NaOH 污水溶液体系，析水速率先增加后变平缓。
碱的浓度是影响油水乳化的主要因素之一，乳化过程中前期析水速率变化较快，后期析水速率变化幅度较小，最终趋于稳定值。
碱洗油的原理
碱洗油的原理碱洗油是一种常用的油渍清洗方法，其原理是利用碱性物质与油脂发生皂化反应，将油脂转化为可溶于水的皂化物，从而实现去除油污的目的。
碱洗油的原理可以分为三个步骤：乳化、皂化和分散。
首先是乳化过程，碱洗油中使用的碱性物质通常是氢氧化钠（NaOH）或氢氧化钾（KOH），这些碱性物质能够与油脂表面活性剂（如脂肪酸盐）产生化学反应，生成乳化剂，并使油脂与水发生乳化。
乳化是指将本来不溶于水的油脂分散在水中，形成稳定的乳状液。
在碱的作用下，油脂分子的疏水链与水分子相结合，使整个系统形成分散相。
其次是皂化反应，乳化后的油脂与碱发生皂化反应。
碱与油脂中的脂肪酸产生化学反应，生成脂肪酸盐和甘油。
这是一种酯化反应，通过水解作用，酯键被打破，脂肪酸与碱原子之间形成新的键。
这个过程是一个中和反应，生成的脂肪酸盐具有碱性，使油脂变为碱性物质，从而方便于水溶解。
最后是分散过程，在皂化反应中生成的脂肪酸盐被进一步分散在水中。
这种分散是由于脂肪酸盐的亲水链与水分子结合，形成胶体稳定的分散液。
分散使得油脂的微小颗粒能够均匀分布在溶液中，从而更容易被水洗掉。
总的来说，碱洗油的基本原理是利用碱性物质与油脂发生皂化反应，将油脂转化为可溶于水的皂化物，并通过乳化和分散使油脂微小颗粒均匀分散在水中，从而实现去除油污的目的。
除了上述的基本原理，碱洗油还有一些其他的作用机制。
首先，碱洗油可以中和油脂中的酸性物质。
油脂中的酸性物质会对金属设备表面产生腐蚀作用，使用碱洗油可以中和这些酸性物质，减少对设备的腐蚀损伤。
其次，碱洗油还具有乳化分散污染物的作用。
除了油脂，设备表面可能还有一些其它的污染物，如灰尘、颗粒等。
碱洗油的乳化作用可以将这些污染物与油脂一起分散在水中，方便清洗。
最后，碱洗油还能够去除固体颗粒的效果。
油脂中可能含有一些固体颗粒，使用碱洗油可以将这些颗粒溶解、乳化、分散，从而彻底清除。
总的来说，碱洗油通过乳化、皂化和分散的原理，可以将油脂转化为可溶于水的皂化物，并将油脂中的污染物乳化分散在水中，从而实现彻底清洗的效果。
碳酸钠除油污的原理
碳酸钠除油污的原理
碳酸钠除油污主要基于碱性物质对油脂的脱水和乳化作用。
具体原理如下：
1. 碱性物质：碳酸钠是一种碱性物质，具有较强的碱性。
在与油脂接触时，碳酸钠分子会与油脂中的脂肪酸发生反应，形成皂化物。
2. 皂化反应：碳酸钠中的碱性离子与油脂中的脂肪酸酯类结合形成水溶性的皂化物。
皂化物分子一端带有亲水性（水溶性），另一端带有疏水性（油溶性），从而将油脂颗粒分解为更小的微小颗粒。
3. 乳化作用：碱性物质通过皂化反应将大颗粒的油脂分解为微小的颗粒后，这些微小颗粒会均匀地分散于水中，形成乳化液。
乳化液的特性使油脂颗粒更容易被分散，从而增加了将油脂从污染表面脱附的效果。
4. 脱水作用：碱性物质对油脂的乳化作用还伴随着脱除油脂中的水分。
乳化液中的碱性物质可以与水分发生反应，将水分与油脂结合体系分离，从而促进油脂在水中的溶解度降低，进一步加速油脂从表面脱附的过程。
综上所述，碳酸钠通过皂化反应将油脂分解为微小颗粒，并在乳化液中将其乳化，最终通过化学和物理作用将油脂与污染表面分离，达到除油污的目的。
油田化学驱油技术的应用_冷俊
当代化工 Contemporary Chemical Industry
Vol.43，No.8 August，2014
油田化学驱油技术的应用
冷 俊，潘 一，李东胜，李晓鸥
（辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001）
摘
要：三次采油是国家重点科技攻关项目，而化学驱油则是三次采油的主攻技术。化学驱油是向地层中
聚合物驱是指在注入水中加人可溶的高分子聚
合物，以增加水相黏度，同时降低水相渗透率，改
善油水流度比，从而扩大波及系数，达到提高原油
采收率目的的方法[12]。聚合物驱核心是增大油水流
度比，通过降低注入水的流度即提高驱替相的黏度
得以实现。聚合物驱也通过平面绕流作用和纵向调
剖作用扩大波及体积[13]。聚合物驱工业化区块动态
在注入聚合物的过程中发生窜流，保证注聚驱油的
效果。
1.3 表面活性剂驱的应用
表面活性剂驱是使表面活性剂在油水界面上产
化工
2014 年 8 月
生吸附，降低油水界面张力，降低原油的极限动剪为：非离子型>阴离子型>阳离子型
>阴阳两性型[19,20]。研究表明，当含水率低于 70% 时，
总体来说，碱驱虽然提高洗油效率，但会对地
层造成伤害。碱使 pH 升高，加剧微粒运移伤害地
层。碱与储层岩石接触，发生多种物理化学反应，
不仅消耗大量碱，而且使黏土膨胀，严重时生成碱
垢，直接影响储层渗透率、注水井吸水能力以及油
井产能[11]。另外，碱使乳化原油脱水困难，当代驱
油当向无碱方向发展。
1.2 聚合物驱的应用
注入质量分数为 0.2%表面活性剂效果较好。当表面
有机碱和无机碱对原油的乳化性质及对聚合物黏度的影响
增 加 不 会 促 使 油 包 水 乳 状 液 的形 成 ， 且 在 Ｎａ Ｃ １ 质量分数不大于 １ ． ２ 时， ０ ． ２ ～１ ． ０ 的 乙二 胺 可 将 稠 油 乳
化 成 较 稳 定 的水 包 油 乳 状 液 ； 而 Ｎａ ＯＨ 的加 入 会 增 加 溶 液 的 矿 化 度 ， 即使 溶 液 中 不 加 Ｎ ａ Ｃ Ｉ ， ０ ． ６ ％ 以 上 的 Ｎａ ＯＨ 会 促 使 油包 水 乳状 液 的 形 成 ， 不 利 于水 包 油 乳 状 液 的 稳定 ， 且 不 同 Ｎａ Ｃ １ 质量分数 下 １ Ｖ ｏ 的Ｎ ａ ＯＨ 溶 液 都 会 把 稠 油 乳 化 成 油 包 水 乳 状 液 。 溶 液 中 Ｎａ ＯＨ 的 加 入 会 大 大 降 低 聚 合 物 的 黏 度 ， 当 Ｎａ ＯＨ 质 量 分 数 为 １ 时， 聚 合 物 的黏 度 会 降 低 一 半 多 ； 而 乙二 胺 的 加 入 基 本 不 增 加 溶 液 矿 化 度 ， 不仅不会 降低 聚合物 黏度 ， 反
第３ ２卷 第 ３ 期
２ ０ １ ５年 ５月
精
细
石
油
化
工
３３
Ｓ ＰＥＣＩ ＡＬＩ ＴＹ ＰＥＴＲＯＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＬＳ
有 机 碱 和 无 机 碱 对 原 油 的 乳 化 性 质 及 对 聚 合 物 黏 度 的 影 响
赵修 太 ， 陈泽 华 ， 王增 宝 ， 陈文雪 ， 马汉卿 ， 韩光伟 ， 冯 硕， 郝 延 征
含碱 化学 驱 是 国 内外研 究 较 多 的一 机 碱 。笔 者 拟 对 乙 二 胺 和
Ｎａ ＯＨ 乳 化 稠 油 的行 为 和 对 聚 合 物 黏 度 的 影 响
传统 的无 机 碱 如 Ｎａ ＯＨ、 Ｎａ Ｃ Ｏ 。等 会 引 起 严 重 的结 垢 问题 ， 限制 了碱 在 提 高 原 油采 收 率 中 的应
碱去掉油污的原理
碱去掉油污的原理碱是一种能够去除油污的化学物质，它可以通过与油污中的脂肪酸发生化学反应，使油污分解并溶解在水中。
碱的去污原理主要有乳化作用和皂化作用。
乳化作用是碱去除油污的主要机制之一。
当碱与水混合时，形成了一种叫作碱液的溶液。
碱溶液既能与水相互溶解，又能与油脂相互结合而不分层。
当碱溶液与油污接触时，碱液中的离子会与油中的脂肪酸结合形成以水为基准的微粒，这些微粒被称为乳化液。
乳化液将油污分散在水中，使其变得可溶于水，从而达到去污的效果。
这是因为碱液上的疏水部分与油污的疏水部分互相吸引，形成了类似于微乳化液的结构。
乳化液的形成主要是由于碱液中碱性离子（如氢氧根离子OH-）的作用。
这些离子与油污中的脂肪酸形成乳化液的主要成分：碱负离子将脂肪酸的疏水端吸引到水相，形成胶束，而其亲水性端则朝向外部水相。
这样，胶束将油污的微粒分散在水相中，从而使其变为可溶解在水中的微粒。
这就是乳化液的形成机制。
皂化作用是碱去除油污的另一种重要机制。
皂化是指碱和油脂中的脂肪酸反应生成肥皂的过程。
碱溶液中的碱性离子（如氢氧根离子OH-）会与油中的脂肪酸形成肥皂。
油脂中的脂肪酸是碱与油污中的有机酸反应生成的产物。
碱的一个重要特点是它的碱性离子（如氢氧根离子OH-）能够与有机酸形成水溶性的肥皂盐。
当碱与油污中的脂肪酸反应时，产生的肥皂能够使油污分解成水溶性的物质，从而实现去污的效果。
皂化反应的机理是碱性离子与脂肪酸上的羧基反应生成肥皂盐。
碱性离子中的氢氧根离子与油脂中的脂肪酸上的羧基结合形成肥皂盐，同时也生成酸中和反应产生水。
这种碱性离子与脂肪酸的反应称为酯化反应。
酯化反应的结果是脂肪酸与碱反应生成水溶性的肥皂盐，肥皂盐疏水末端吸附在油污微粒表面，形成胶束，使油污分散在水中。
无论是乳化作用还是皂化作用，都能够让油污变得可溶于水，从而便于清洗。
乳化作用将油污打碎成微粒，使其分散在水中，而皂化作用将油污分解成水溶性的物质，使其溶解在水中。
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中国石油大学（油田化学）实验报告
实验四碱在原油乳化中的作用
一、实验目的
1.观察碱与原油混合后的乳化现象。
2.学会用不稳定系数法确定使原油乳化的最佳碱浓度范围。
二、实验原理
碱（例如NaOH）可与原油中的酸性成分（例如环烷酸）反应，生成表面活性物质。
这些表面活性物质可使原油乳化形成水包油（O/W）乳状液。
水包油乳状液的形成与稳定性对于碱驱和稠油乳化降粘是重要的，例如碱驱中乳化-携带、乳化-捕集、自发乳化等机理的发生，稠油乳化降粘中原油乳化分散机理的发生都是以水包乳状液的形成为前提条件的。
碱浓度是影响碱对原油乳化作用的重要因素。
碱浓度低时，碱与原油反应生成的活性物质少，不利于乳状液的稳定。
若浓度过高，一方面，碱可使原油中碳链较长的弱酸反应生成亲油的活性物质，这些亲油的活性物质可抵消亲水活性物质的作用，不利于水包油乳状液的稳定，同时，过量的碱具有盐的作用，也不利于水包油乳状液的稳定，因此，只有合适的碱浓度范围，碱才能与原油作用形成稳定的水包油乳状液。
乳状液的稳定性可用不稳定系数（USI）表示。
不稳定系数：
USI=
式中：USI——不稳定系数，ml
V（t）——乳化体系分成水体积与时间的变化函数
t——乳化体系静止分离的时间，min
从定义式可以看出，不稳定系数越小，乳化液的稳定性越好。
三、仪器与药品
仪器：10ml具塞刻度试管、秒表、滴管、试管架。
药品：氢氧化钠、原油、蒸馏水
四、实验步骤
1、取10ml具塞刻度试管7支，分别加入0.01、0.008、0.005、0.001、0.0005、0.0001的氢氧化钠溶液5ml，分别用滴管准确加入原油5ml，盖上试管塞子，每支试管各上下震荡30次。
2、将震动后的试管立即垂直放置在试管架上，同时开始计时，并每隔30min 记录一次试管中分出水的体积（若分出水的速度较快，每隔1min记录一次），共记录30min。
五、实验数据处理
分出水体积随时间变化的原始记录表
对各浓度下分出水体积曲线进行拟合
质量分数：0
由软件拟合出t<7min时，曲线方程为y = -3E-06x5 + 0.0002x4 - 0.0041x3 - 0.0155x2 + 0.9846x + 0.0013，则有
质量分数：0.0001
由软件拟合出曲线方程为y = 3E-05x4 - 0.0019x3 + 0.0267x2 + 0.2222x + 0.0909，则有
质量分数：0.00025
由软件拟合出曲线方程为y = 2E-06x4 - 0.0001x3 + 0.0025x2 - 0.0093x + 0.0009，则有
质量分数：0.001
由软件拟合出曲线方程为y = -7E-07x4 + 3E-05x3 - 0.0002x2 + 0.0153x + 0.0028，则有
质量分数：0.01
由软件拟合出曲线方程为y = 9E-05x3 - 0.0056x2 + 0.1689x - 0.0392，则有
USI与ω(NaOH)数据表
ω(NaOH)0 0.0001 0.00025 0.0005 0.001 0.005 0.01 USI 4.52 3.47 0.26 0.35 0.26 0.71 1.41
由USI与ω(NaOH)关系曲线可知，最佳质量分数范围是0.00025~0.001。
当质量分数低时，碱与石油酸反应不能生成足够的表面活性剂，从而无法形成稳定乳状液，乳化稳定性随NaOH质量分数增大而增强；随NaOH质量分数增大，过剩的碱会和长碳链弱酸反应，形成亲油型活性物质，增大油水表面张力，使乳状液稳定性降低。
五、思考题
1.为什么碱质量分数过高过低都不能形成稳定的水包油乳状液？
答：碱浓度低时，碱与原油反应生成的活性物质少，不利于乳状液的稳定。
若浓度过高，一方面，碱可使原油中碳链较长的弱酸反应生成亲油的活性物质，，不利于水包油乳状液的稳定；同时，过量的碱具有盐的作用，也会增大油水界面张力，不利于乳状液的稳定。
2.原油酸值的高低对碱与原油的乳化作用有何影响？
答：因为碱在原油中的乳化作用是通过碱同原油中的石油酸反应生成亲油的活性物质这些亲油的活性物质可抵消亲水活性物质的作用，若原油酸值过高，生成的这种亲油的活性物质过多不利于水包油乳状液的稳定；若原油酸值过低，生成的这种亲油的活性物质太少也不利于水包油乳状液的稳定。
3.综述水包油乳状液的形成与稳定性在碱驱中的作用。
答：水包油降低了油水界面张力，增加了水的流动阻力，降低了水的流速，从而改善了流度比，增加了波及系数，提高了原油采收率；恢复了岩石表面原来的亲水性，使岩石表面从油湿反转为水湿，提高了洗油效率。