基于正交實驗法優選原油乳狀液的配制條件

單莉娜，魏立新

（東北石油大學， 黑龍江 大慶 163318）

基于正交實驗法優選原油乳狀液的配制條件

單莉娜，魏立新

（東北石油大學， 黑龍江 大慶 163318）

油田生產過程中常會形成原油乳狀液，對油田生產系統形成隱患，并且在一定程度上影響煉制工作的正常進行。因此為了研究原油乳狀液的性質，常常需要在實驗室配制油水乳狀液，配制條件的選擇是一個重要的問題，影響因素有攪拌轉速，攪拌時間和攪拌溫度等。利用 SPSS 進行正交實驗設計，確定主要影響因素，優選出最合理的配制條件，配制出與現場更接近的油水乳狀液，以便研究其性質。

原油乳狀液；配制條件；SPSS；正交實驗；優選

在室內研究油水乳狀液的性質時，大多數研究者采用實驗室配制原油乳狀液作為實驗樣品[1]，如何制備與實際生產條件下乳化程度相當的油水乳狀液是研究的基礎[2]，表觀粘度[3,4]是 W/O 型乳狀液乳化程度的主要表征參數之一，因此本文基于表觀粘度的表征，進行原油乳狀液配制條件的研究及優選。學者們研究過可能會對乳狀液的表觀粘度產生影響的配制因素，其中主要影響因素為攪拌轉速、攪拌時間，制備溫度。本文利用 SPSS 統計分析軟件正交實驗設計模塊[5]對原油乳狀液配制的影響因素進行優選。

1 影響因素及水平

以攪拌轉速、攪拌時間，制備溫度為三個主要影響因素，每種因素選擇三個水平，采用 Lg(34)正交實驗設計方案對配制條件進行優選。參考學者們的研究經驗[6,7]，各因素分別選擇三個水平，具體數據如下表 1（由于各因素間互相獨立，可以認為不發生交互作用）。

表1 配制方案優選的因素水平Table 1Factor level of optimization ofpreparation scheme

2 實驗與分析

2.1 生成正交表

利用 SPSS 軟件生成正交表如圖 1。

圖1 實驗方案正交表設計Fig.1Orthogonal design of experiment scheme

2.2 進行實驗

根據正交表中的實驗安排分別進行實驗，得到各組實驗配制條件下的油水乳狀液，測得乳狀液的表觀粘度，與現場實際原油乳狀液的表觀粘度進行對比，偏差越小說明配制得到的油水乳狀液越接近現場實際的原油乳狀液的狀態。因此實驗結果為實驗室配制得到的乳狀液的表觀粘度與現場實際的原油乳狀液的表觀粘度的偏差，偏差越小越好。

實驗結果得到偏差率如圖2。

圖2 實驗結果圖Fig.2 Experimental result

2.3 實驗結果分析

將實驗結果（表觀粘度的偏差率）輸入到 SPSS中，并進行數據分析，得到方差分析表如表2。

表 2 方差分析表Table 2 Table of variance analysis 因變量:偏差率

檢驗結果表明：制備溫度、攪拌轉速和攪拌時間因素 C的p值分別為 0.027、0.04 和 0.020，均小于顯著性指數 0.05，那么可以認為這三個因素均對實驗結果的影響顯著；其中p(攪拌轉速)＜P(攪拌時間)＜P(制備溫度)＜0.05，說明這三個因素中攪拌轉速對實驗結果的影響最為顯著，其次為攪拌時間，最后是制備溫度。

對各影響因素的水平進行優選，利用 SPSS 得到三個影響因素各個水平的估計邊界均值，見下表3-5。

表3 制備溫度均值Table 3 Table of variance analysis因變量:偏差率

表4 攪拌轉速均值Table 4 Table of variance analysis因變量:偏差率

表5 制備溫度均值Table 5 Table of variance analysis因變量:偏差率

由以上三個表可以看出， 對于制備溫度，50℃時的偏差率最小，為最佳；對于攪拌轉速，1500 r/min 時的偏差率最小，為最佳；對于攪拌時間，30 min 時的偏差率最小。

3 結 論

使用 SPSS 軟件對原油乳狀液的配制的正交實驗方案進行設計，分析實驗結果，得到結論如下：（1）攪拌轉速、攪拌時間和制備溫度均對實驗結果有顯著影響；（2）其中攪拌轉速為油水乳狀液配制的最主要因素；（3）對實驗結果的影響為：攪拌轉速＞攪拌時間＞制備溫度；（4）得到最好的實驗組合為制備溫度 50 ℃，攪拌轉速為 1500 r/min，攪拌時間為 30 min，這時配制的油水乳狀液最接近現場實際的原油乳狀液形態。

［1］江延明，李傳憲．油水乳狀液的制備[J].油氣田地面工程（OGSE），2001，19(6)：21-23．

［2］陳磊，韓喜龍，寧雯宇．火驅稠油模擬乳狀液制備條件研究[J].當代化工，2014，08:1429-1430．

［3］蔣小華，王瑋，宮敬．稠油包水乳狀液的表觀粘度[J].化工學報，2008，59(3):721-727．

［4］朱鳴．渤海稠油乳狀液制備條件的確定及表觀粘度的預測[J].江蘇工業學院學報，2007，19(1):49-52．

［5］劉波，王東東，滕希．基于正交試驗法優選紅棗中總黃酮的提取工藝研究[J].光譜實驗室，2010，27(5)：2049-2051．

［6］黃麗立，卓猛，金珊,等.遼河稠油模擬乳狀液的制備[J].石油化工高等學校學報，2011，04:41-43.

［7］黃啟玉，張帆，張勁軍,等．原油水乳狀液制備條件研究[J].油氣儲運，2007，06:49-51．

Optimization ofpreparation Conditions of Crude Oil Emulsion Based on Orthogonal Experiment Method

SHAN Li-na, WEI Li-xin
（Northeastpetroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China）

The crude oil emulsion is often formed duringproduction, which can become a hidden danger to oilproduction system, and to a certain extent, affect the normal work of refining. Therefore, in order to study theproperties of crude oil emulsion, it is often required toprepare the oil-water emulsion in the laboratory. The selection ofpreparation conditions is an importantproblem, which has many influence factors such as stirring speed, stirring time, temperature and so on. In thispaper, SPSS was used to design the orthogonal experiment to determine the main influence factor, and thepreparation condition was optimized, the oil-water emulsion that was similar to one of field wasprepared.

Crude oil emulsion;preparation condition; SPSS; Orthogonal experiment ; Optimization

TE 624

： A

： 1671-0460（2017）02-0296-02

2016-09-01

單莉娜（1992-），女，黑龍江省哈爾濱人，2011年畢業于東北石油大學油氣儲運工程專業，研究方向：油氣集輸與礦場加工。E-mail：shanlina0218@163.com。