原油乳状液及化学破乳剂

乳状液的性质 电性质
► 电导 实验发现通过O/W乳状液的电流约为10~13mA，而 通过W/O型乳状液的电流仅0.1mA或更少，这种性质常被 用于辨别乳状液的类型。 应用：电破乳 ► 电泳 当乳状液的珠滴带有电荷时，在电场中会发生定向 运动，这种性质叫电泳。研究表明，在电场中带电油滴和 水相中的反离子层向相反的电极方向运动而发生电泳现象。
第七章
1 2 3 4 5 6 7
原油乳状液及化学破乳剂
乳状液的基本知识 原油乳状液及其性质 乳状液在油井施工中的应用
原油脱水方法和原理
原油破乳剂及其评价方法 原油破乳剂的协同效应 原油破乳剂作用机理

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 3

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试； ②内相的粘度ηi； ③分散相的体积分数φ； ④乳化剂及其在界面沉淀的膜的性质； ⑤颗粒大小分布。 ► 触变性 ①触变性流体 ②流凝性流体 ► 粘弹性

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 鵎A
8聚结速率理论
1957年Davies提出。 理论认为： 1、当油、水和乳化剂一起振荡或搅拌时形成乳状液 的类型取决于油滴的聚结和水滴的聚结两种竞争过 程的相对速度。聚结速度快的相将形成连续相，聚 结速度慢的相被分散。 2、如果水滴的聚结速度远大于油滴的聚结速度，则 形成O/W型乳状液，反之形成W/O型乳状液。如果 两相聚结速度相近，则体积分数大的相将构成外相。

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿÿ
均匀乳状液珠所形成的密集堆积示意图，液珠占总体积的74.02%
(a) (b) (a)不均匀液珠所形成的密集堆积乳状液示意图 (b)非球形液珠所形成的密集堆积乳状液示意图
HLB值范围及其应用 HLB值 3~6 7~9 8~18 13~15 15~18 应用 W/O乳化剂 润湿剂 O/W乳化剂 洗涤剂 加溶剂

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 f
乳 状 液 的 稳 定 性 理 论
当接触角θ<90°时，固体粉末大部分被水润湿，则易形成 O/W型乳状液；当θ>90º时，固体粉末大部分被油润湿，则形 成W/O型乳状液；当θ=90º时，形成不稳定的乳状液。
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿ
1910年，Ostwald提出“相体积”理论。 ü分散相液滴是均匀的球形：在最密集堆积时，液滴的 最大体积只能占总体积的74.02%，其余25.98%为分散 介质； ü分散相体积大于74.02%，乳状液就发生破坏或变型； ü水相体积占总体积的26%~74%时，两种乳状液均可形 成； ü水相体积＜26%，则只形成W/O型； ü水相体积＞74%，则只能形成O/W型。
乳 状 液 的 稳 定 性 理 论
扩散双电层
胶体质点上的电荷可以有三个来源，即 电离、吸附和摩擦接触。在乳状液中，电离 和吸附是同时发生的，二者的区别常常很不 明显。对于离子型表面活性剂(如阴离子型 的RCOONa)在O/W型的乳状液中，可设想 伸入水相的羧基“头”有一部分电离，则组 成液珠界面的基团是―COO―，使液珠带 负电，正电离子(Na+)部分在其周围，形成 双电层(图7–5)。同理，用阳离子活性剂稳 定的乳状液，液珠表面带正电。

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 ÿÿ
8乳化剂分子构型
Harkins在1917年提出“定向楔”理论： 乳化剂分子在油–水界面处发生单分子层吸附时， 极性端伸向水相，非极性端则伸入油相。若将乳化剂 比成两头大小不同的“楔子”(如肥皂分子，其极性部 分的横切面比非极性部分的横切面大)，那么截面小的 一头总是指向分散相，截面大的一头总是伸向分散介 质。 O/W型：Cs+、Na+、K+等 一价金属离子； W/O型：Ca2+、Mg2+、 Al3+、Zn2+等高价金属皂；
乳状液的类型

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
乳状液类型的鉴别方法
稀释法 染色法 电导法 莹光法
滤纸滤失法 粘度法 折射率法

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 f3

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 fÝ
γso-γsw=γwocosθ 式中 γso——固-油界面张力； γsw——固-水界面张力； γwo——水-油界面张力； θ——接触角。 若γso＞γwo+γsw，固体存在于水中； 若γsw＞γwo+γso，固体存在于油中；

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 Ý
乳 状 液 的 稳 定 性 理 论
所谓稳定，是指所配制的乳状液 在一定条件下，不破坏、不改变类型。 根据乳化剂的作用，乳状液的形成、 稳定原因可归纳为以下几个方面： ►界面张力的降低； ►界面膜的形成； ►扩散双电层的建立； ►固体的润湿吸附作用等。
原油中水珠粒径变化情况 取样位置 水珠粒径， μm 油井井口 1~200 分离器进口 5~25 分离器出口 3~10 离心泵出口 3~5

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
►原油乳化剂
原油中的天然乳化剂大致有四种类型物质： (1)分散在油相中的固体，如高熔点微晶蜡、含钙质粘土、 炭粉等，其颗粒很细，直径<2μm。 (2)溶解于原油中的环烷酸、脂肪酸的皂类具有强烈的表 面活性和较强的亲水性。 (3)分散在原油中的胶质、沥青质。表面活性较低，亲油 性较强。 (4)溶解在水中的盐类。水中含有K+、Na+等离子，容易 形成水包油型乳状液；若是Ca2+、Mg2+、Fe3+等多价金 属离子，则容易形成油包水型乳状液。

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
类 型
一类是以油为分散相，水为分散介质的称为水包油型 (O/W)乳状液。另一类是以水为分散相，油为分散介质 的称为油包水(W/O)型乳状液。如果水相或者油相的体 积占总体积的26%~74%时，将引起多重乳化现象，可 用W/O/W表示此种类型。也存在O/W/O型乳状液。

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 鵎A
(a) 固体质点在油水界面分布的三种形式；(b) 固体粉末乳化剂作用示意图

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 鵎A
第二节 原油乳状液及其性质
一 原油乳状液的生成及危害
►搅拌程度对乳状液的影响 （1）自喷井油嘴前后乳化程度的变化
自喷井油嘴前后乳状液变化情况 平均含水率，% 取样位置 油嘴后 油嘴前 油嘴后 分析次数 78 46 9 油嘴压降 2.5~3.5 2.5~3.5 9~10 总含 水 60.0 62.2 60.0 游离 水 22.0 44.7 0.7 乳化 水 38.0 17.5 59.3
第一节 乳状液的基本知识
概 念
乳状液是一种非均多相体系，其中至少有一种液 体以液珠的形式均匀地分散于另一种与它不相混溶的 液体之中；通常，把乳状液中以液珠形式存在的那一 相称为分散相(内相或不连续相)，另一个相称为分散 介质(外相或连续相)。因此，一般乳状液是由分散相、 分散介质和乳化剂所组成。

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 :餳f
8乳化剂的亲水性
Bancroft提出乳化剂溶解度的经验规则，即 Bancroft规则。 1、亲水性强的乳化剂，其HLB值在8~18之间，易形 成O/W型乳状液； 2、亲油性强的乳化剂，HLB值在3~6之间，易形成 W/O型乳状液； 3、γ膜-油>γ膜-水时得到O/W型乳状液； 4、γ膜-油<γ膜-水时得到W/O型乳状液。
乳状液的性质 外观大小与质点
液珠大小 大滴 >1μm 0.1μm~1μm 0.05μm~0.1μm <0.05μm 外观 可分辨出两相 乳白色乳状液 蓝白色乳状液 灰色半透明 透明

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建
生成 条件
(1)存在着互不相溶的两相，通常为水相和油相。 (2)存在有一种乳化剂(通常是一类表面活性剂)， 其作用是降低体系的界面张力，在其微珠的表 面上形成薄膜或双电层以阻止微液珠的相互聚 结，增加乳状液的稳定性。 (3)具备强烈的搅拌条件，增加体系的能量。
界面膜的性质
在油–水体系中加入表面活性剂后，在降 低界面张力的同时，根据Gibbs吸附定理， 表面活性剂必然在界面发生吸附，形成界面 膜，膜的强度和紧密程度是乳状液稳定的决 定因素。

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 fÝ

PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 fÝ
乳 状 液 的 稳 定 性 理 论
固体的稳定作用
某些固体粉末也可作为乳化剂。固体粉 末只有存在于油–水界面上时才能起到乳化 剂的作用。这与水和油对固体粉末能否润湿 有关。只有当它既能被水也能被油润湿时才 能停留在油-水界面上，润湿的理论规律可 以用Young方程来表达。