碱在原油乳化中的作用 石工12级1班 12021011 郭了之

中国石油大学中国石油大学 油田化学 油田化学 实验报告实验报告 实验日期 实验日期 2015 4 15 成绩 成绩 班班 级 级 石工石工 1201 学学号 号 12021011 姓名 姓名 郭了之郭了之 教师 教师 孙铭勤孙铭勤 同组者 同组者 刘俊宇刘俊宇 褚洪杨褚洪杨 实验六实验六 碱在原油乳化中的作用碱在原油乳化中的作用 一 实验目的一 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 实验原理二 实验原理 碱 例如 NaOH 可与原油中的酸性成份 例如环烷酸 反应 生成表面 活性物质 CH3 CH2 nCOOH NaOH CH3 CH2 nCOONa H O 2 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 是以水包乳状油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 若碱浓度过高 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 不稳定系数按式 1 定义 t dttV USI t 0 1 式中 不稳定系数 ml USI 乳化体系分出水体积与时间的变化函数 tV 乳化体系静止分离的时间 min t 从定义式可以看出 不稳定系数越小 乳状液的稳定性越好 三 实验仪器与药品三 实验仪器与药品 1 仪器 电子天平 感量 0 001g 10ml 具塞刻度试管 秒表 滴管 试管架 2 药品 氢氧化钠 原油 蒸馏水 四 实验步骤四 实验步骤 1 取 10ml 具塞刻度试管 7 支 分别加入质量分数为 0 0 1 0 10 4 2 5 10 4 5 10 4 1 0 10 3 5 0 10 3 1 0 10 2的氢氧化钠溶液各 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 将震荡后的试管立即垂直放在试管架上 同时开始计时 并每隔 3min 记 录一次试管中分出水的体积 若分出水的速度较快 可每隔 lmin 记录一次 共记 录 30min 3 取乳化最稳定的试管重新振荡 30 次 用分散法判别乳状液类型 五 实验数据处理五 实验数据处理 1 求出碱在不同质量分数下乳化原油的不稳定系数 1 在坐标纸上绘制分出水的体积与时间的关系 V t 曲线 注意每个碱的 质量分数下的 V t 曲线都应在同一规格坐标中绘出 2 将 V t 曲线与时间轴所包面积剪下 在电子天平上称其质量 W1 3 在坐标纸上剪下已知面积 A0 单位为 ml min 的方框称取其质量 W0 4 不稳定系数按式 2 求出 2 tW AW t dttV USI t 0 010 2 绘制 USI NaOH 的关系曲线 找出使原油乳化的最佳碱质量分数范 围 并解释曲线的变化规律 3 将实验记录 数据处理结果以表格或图的形式表达 写出实验报告 1 NaOH 0 0 00 00010 000250 00050 0010 0050 01 T min V ml T min V ml T min V ml T min V ml T min V ml T min V ml T min V ml 00000000000000 22 051 010 331 0100 50100 8100 41 530 8 2 583 07 152 018 732 0150 70151 2150 72 351 4 44 09 13 0252 4200 80201 4201 23 152 0 5 355 014 55 0302 6251 2251 6251 54 732 6 305 0305 0301 6302 0301 98 103 4 13 874 0 304 6 曲线和 X 轴包围的面积大约为 137 137 30 4 6 tW AW t dttV USI t 0 010 2 NaOH 0 0001 曲线和 X 轴包围的面积大约为 47 2 47 2 30 1 57 tW AW t dttV USI t 0 010 3 NaOH 0 00025 42 5 30 1 42 tW AW t dttV USI t 0 010 4 NaOH 0 0005 20 30 0 67 tW AW t dttV USI t 0 010 5 NaOH 0 001 29 5 30 0 98 tW AW t dttV USI t 0 010 6 NaOH 0 005 25 5 30 0 85 tW AW t dttV USI t 0 010 7 NaOH 0 01 117 975 30 3 93 tW AW t dttV USI t 0 010 根据图形面积求得USI值并列表如下 NaOH 00 00010 000250 00050 0010 0050 01 USI ml4 61 571 420 670 980 853 93 由上图可知 碱浓度较低时 碱与原油反应生成的活性物质少 不利于乳状液的稳定 乳 状液分水量大 USI值大 随着碱浓度的增加生成的表面活性物质增多 乳状液 越稳定 失水量越少 USI值也随之变小 当碱浓度过高时 碱可使原油中碳链 较长的弱酸反应生成亲油的活性物质 这些活性物质可抵消亲水活性物质的作 用 因而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 由USI 关系曲线可以看出来 使原油乳化的最佳碱质量分数范围在0 05 到0 5 左右 六 思考题六 思考题 1 为什么碱质量分数过高或过低都不能形成稳定的水包油乳状液 答 要想形成水包油的乳状液 需要有一定量的表面活性物质 碱浓度过 低的话 无法与原油反应生成足够的表面活性物质 所以乳状液不稳定 如果 碱的浓度过高 多余的碱会影响乳状液的稳定 同时碱可使原油中碳链较长的 弱酸反应生成亲油的活性物质 这些活性物质可抵消亲水活性物质的作用 因 此适量的碱浓度才能形成稳定的乳状液 2 原油酸值的高低对碱与原油的乳化作用有何影响 答 如果原油的酸值过低 碱就无法与石油酸反应生成表面活性剂或者生 成的表面活性剂的量过少 很难起到提高采收率的作用 3 综述水包油乳状液的形成与稳定性在碱驱中的作用 答 水包油乳状液的形成需要一定量的表面活性剂 碱可以与原油中的酸 性成分反应生成表面活性剂 将油乳化 形成乳状液 形成稳定的乳状液对碱 驱很重要的 因为乳化 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油液的形成为前提条件的 七 实验总结七 实验总结 这次的实验主要研究不同碱浓度对原油乳化的形成乳状液稳定性的影响 进行实