界面張力對原油乳狀液穩定性影響的探討

劉真，譙夫，海霞

（中國石油長慶油田公司西安長慶化工集團有限公司，陜西西安710021）

界面張力對原油乳狀液穩定性影響的探討

劉真，譙夫，海霞

（中國石油長慶油田公司西安長慶化工集團有限公司，陜西西安710021）

原油乳狀液的穩定性對油水分離起決定性作用，其受原油品質、水質、溫度、破乳劑的使用等因素影響。本工作著重探究了上述影響因素與乳狀液的界面張力的關系，從而尋找出更佳的條件，使得原油乳狀液趨于穩定狀態，原油脫水更徹底。

界面張力；原油乳狀液；油水分離

原油乳狀液中含有的瀝青質、膠質、石油酸、石蠟、天然乳化劑等界面活性物質，易形成界面膜，此類膜的油水界面張力較大，機械強度高，致使液滴在相互碰撞時不易破裂，影響了原油乳狀液的穩定，造成油水分離困難。為此，要提高原油乳狀液的穩定性，降低其界面張力。

界面張力，也叫液體的表面張力，就是液體與空氣間的界面張力或液體與另一種不相混溶的液體接觸，其界面產生的力。本工作探究的是破乳劑與原油乳狀液之間的界面張力。界面張力受溫度、鹽含量、pH值等因素的影響。本工作從破乳劑的加藥濃度、破乳溫度、水型探究原油乳狀液穩定性與界面張力之間的關系。

1 實驗部分

探討原油乳狀液的穩定性，首先了解原油的物理性質及原油中所含其它組分對油品的影響。

1.1 原油的物理性質

原油按其烷烴含量的多少，可分為石蠟基、中間基、環烷基。長慶油田原油大多屬中間基。本工作選取長慶油田采油四廠化子坪作業區混合油樣，了解原油的物理性質（見表1）。由表1可得出：此區塊油樣含水適中，含鹽量偏高。無機鹽含量的高低影響原油乳狀液的穩定性，制約破乳劑的脫水效果。為此，本工作還需對原油采出水進行水型分析。

表1 原油的物理性質

1.2 水型分析

取長慶油田采油四廠化子坪作業區各站沉降罐出口水樣進行分析（見表2）。

表2 水型分析

2 結果與討論

2.1 破乳劑/加藥濃度與乳狀液的界面張力

破乳劑破乳機理替代理論表明：破乳劑是表面活性劑，也是乳化劑。原油乳狀液中也含有天然的表面活性劑。破乳劑加入到原油乳狀液中后，會將原油中的瀝青、石蠟等天然表面活性劑物質替代出來，在油水界面形成一層強度較低的混合界面膜，使原油乳狀液處于不穩定狀態，易于破乳劑脫水，達到油水分離的目的。故破乳劑的加藥濃度影響油水分離，油水界面的強度，原油乳狀液的狀態，本工作以YT-100破乳劑（化子坪）-原油乳狀液體系為研究對象，分析了破乳劑的加藥濃度與界面張力的關系（見表3）。

表3 破乳劑的加藥濃度與界面張力的關系

由表3看出，乳狀液的界面張力隨破乳劑的加藥濃度的增加而降低到一特定值，破乳劑的加藥濃度進一步增加時，界面張力隨之上升，即破乳劑的加藥濃度存在一個活性點。在此活性點上，界面張力達到最低值，原油乳狀液趨于不穩定狀態。

2.2 溫度與界面張力

破乳劑的濁點為最佳破乳溫度，易于原油乳狀液趨于不穩定狀態，使得油水分離。本工作以長慶油田采油四廠化子坪聯合站油樣為分析對象，探究溫度與界面張力的關系，結果（見圖1）。

圖1 溫度與界面張力

由圖1可見：溫度升高，液體的體積膨脹，分子間距增大，分子間引力減小，界面張力也隨之降低。

表4 三種不同金屬鹽的界面張力測定

2.3 鹽含量與界面張力

為探究鹽含量與界面張力的關系，本工作進行了兩組試驗。首先，將氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉三種不同的金屬鹽加入到破乳劑構成的乳狀液體系中，測定其界面張力，并以此測定了不同水型的原油脫水情況。其次，由第一組試驗選出使界面張力降低幅度較大的金屬鹽，配制成不同質量濃度的溶液，加入乳狀液，測定其界面張力（見表4）。

氯化鈣、氯化鎂、氯化鈉三種不同的金屬鹽加入到乳狀液體系中后，氯化鈉使界面張力的降低幅度最大，這是因為鈉的活性較強，且易溶于水相和油相中。圖2可以看出鈉鹽的質量濃度在5 g/L時界面張力最低，由表5可知含NaHCO3水型原油乳狀液易脫水，進一步證明了鈉鹽降低界面張力的能力。

表5 同油質不同水型原油乳狀液的脫水效果

圖2 乳狀液界面張力隨NaCl質量濃度的變化

3 結論

通過結果與討論，本工作探究出了界面張力和原油乳狀液穩定性之間的關聯：（1）破乳劑的加藥濃度增加到一特定值，界面張力降低，原油乳狀液趨于不穩定狀態，易于油水分離；（2）溫度與界面張力呈現出反比例關系，較高的溫度易于破乳；（3）鈉鹽在一定濃度下，可降低界面張力。

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10.3969/j.issn.1673-5285.2015.08.032

TE624.1

A

1673-5285（2015）08-0123-02

2015－07-08