摘 要

石油是工农业赖以生存的动力源泉，然而随着科学技术的发展，原油乳状液体系变得越来越复杂，对原油乳状液破乳的要求相应也越来越高，这就迫使人们必须考察决定原油乳状液稳定性的因素和破乳机理，以便获得更有效的破乳产品。聚醚类聚乙烯亚胺破乳剂是原油破乳的常用方法但是它们的结构与聚乙烯亚胺破乳性能之间的关系尚未阐明，目前并没有原油采出液破乳的有效处理技术。

本文采用表界面张力测定仪测试了不同结构聚乙烯亚胺破乳剂的界面张力及表面张力研究结果表明不同结构的聚醚类破乳剂聚乙烯亚胺都能够有效降低体系的表界面张力；在研究聚乙烯亚胺破乳剂分子中利用Langmuir 槽的工作方式，研究了不同结构破乳剂聚乙烯亚胺的扩张模量相角扩张弹性扩张粘性等扩张参数随聚乙烯亚胺的频率、他的浓度以及结构的变化。其次，利用表面张力弛豫的方法研究了聚乙烯亚胺破乳剂的表面微观弛豫过程。研究结果表明，聚乙烯亚胺破乳剂的表面扩张模量随着浓度的增加会出现一个极大值，继续增加聚乙烯亚胺破乳剂的浓度，聚乙烯亚胺表面扩张模量值保持不变而聚乙烯亚胺破乳剂的扩张粘性在聚乙烯亚胺每一个弛豫过程的全频谱图上均会出现一个极大值。

关键词：聚醚类破乳剂；乳状液；扩张性质；界面膜

abstract

crude oil is a source power for industry and agriculture. However, with the development of science and technology, crude oil emulsion system become more and more complex.As a consequence the requirements of the demulsification of crude oil emulsion is more and more high, which forces people to consider the stability of crude oil emulsion and Demulsification Mechanism in order to obtain more effective demulsifying products. Polyether demulsifiers is a common method of the demulsification of crude oil, but the relationship between its structure and demulsification performance has not been elucidated. At present, there is no effective processing technology for oil recovery demulsifying. In this paper, the interfacial tension and the surface tension of different structures were measured by a table interfacial tension tester. The rheological properties of the different structure of the emulsion were studied by using the method of Langmuir slot with two kinds of modes, the sine period oscillation and the interfacial tension relaxation.

In this paper , we use the surface and interface tension meter to test the interfacial tension and surface tension of demulsifier , PE10000. The results of the study show that different structure of polyether demulsifier , PE10000 , can effectively reduce the the surface tension and interfacial tension of the system; using a Langmuir trough in two ways of sinusoidal periodic oscillations and surface tension relaxation relaxation ,we can learn something about PE10000 whose expansion parameters ,dilational modulus, phase angle, the dilational elasticity, dilational viscosity change with the frequency, density, structure. Secondly, the surface relaxation process of the emulsion was studied by surface tension relaxation. The results show that the surface elastic modulus increases with the increase of the concentration and if the concentration of the emulsion is increased to an extent , the modulus of the surface is a constant. In the whole spectrum of each relaxation process, the expansion of the emulsion breaking is a maximum.

Key words: polyether demulsifier; emulsion; expansion properties; interfacial film

目录

摘 要 I

abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2乳状液 1

1.2.1原油乳状液 1

1.2.2原油乳状液的稳定性 2

1.2.3破乳原因 2

1.2.4乳状液的不稳定性 3

1.2.5理想破乳剂应具备的条件 3

1.2.6聚醚类破乳剂的特点 4

1.2.7国内外破乳剂研究现状及方向 4

1.3研究内容及意义 5

第二章 实验材料及仪器 6

2.1实验材料 6

2.2表面张力仪 6

2.3界面扩张流变仪 7

2.5实验步骤 10

第三章 数据分析与数据处理 11

3.1界面张力与表面张力 11

3.1.1界面张力 11

3.1.2 表面张力 12

3.2 聚乙烯亚胺的表面扩张流变 12

3.2.1 频率对聚乙烯亚胺的表面扩张流变的影响 12

3.2.2 浓度对扩张参数的影响 14

3.2.3 结构对聚乙烯亚胺的界面扩张参数的影响 15

3.3 PE10000的表面弛豫 16

3.3.1破乳剂溶液的表面微观弛豫过程 16

3.3.2弛豫法研究破乳剂的表面扩张流变性质 18

第四章 结 论 20

参考文献 21

致 谢 23

第一章 绪论

1.1研究背景

石油广泛应用于国防建设、工农业生活、人民生活等关乎国民命脉的各个方面。随着人口数目的增加及科技水平的发展，石油在提高我们的经济发展水平和国民生活质量等方面发挥着至关重要的作用，石油已成为人类赖以生存且是使用量最大的能源之一^[1]。然而，石油的生成远远难以难以满足人类日益增长的需要，石油的形成要经历至少200万年^[2],如今石油成为了越来越稀缺的资源。

现今，我国石油的开采已采用以高压为显著特征的三次采油阶段，而本实验中三次采油所采出的原油乳状液是聚乙烯亚胺的破乳剂以 W／O型乳状液为主。同时，不同区块自然条件的差异导致原油的性质存在较大差异，因而所开采出的原油的乳液性质也存在较大差异，这就导致了对某些油井采用液合适的破乳剂，对另一个油井采用液并不合适。另一方面，对于同一油井的原油，采用不同的驱油化学试剂，适用的破乳剂可能也会发生变化。目前并没有通用的破乳技术和破乳剂^[3,4,5]。

1.2乳状液

1.2.1原油乳状液

乳化原油是指以原油作为溶剂，采用一定的物理、化学手段使其溶解在其他对原油溶解度比较低的物质中所形成的微小液滴。以水为例，以原油作分散介质使其溶解在水中所形成的乳状液叫油包水乳化原油；以原油作分散相采用高压混合、搅拌使少量水溶解在油中所形成的乳状液叫水包油乳化原油 。原油乳状液的形成有三个必要条件：第一，至少有两种及以上的互相不混溶的液体。第二，要含有一种或几种乳化剂,以保证所形成的乳状液能稳定存在。第三，采用一定的物理、化学手段，比如高压混合或加入破乳剂，使一种液体能够在另一种液体中均匀分布。石油在未被人类开采之前，原油和水呈分层状态，互不相容；在开采过程之时，原油和水由于受剧烈的物理机械剪切力作用，相互发生作用，经过复杂变化后形成了乳状液。一次采油和二次采油采出的乳化原油大多是油包水乳化原油，我认为可能是因为，此时采出的原油中油类含量比较高。而在三次采油过程中，开采出的原油含水量大大增加^[6，7】，这就导致三次采油采出的乳化原油多是水包油乳化原油。

1.2.2原油乳状液的稳定性

乳状液在化妆品、制药、农业、生活用品等很多领域都有应用，研究乳状液的稳定机理具有重要意义。破乳稳定性在乳状液的各种特征中是最重要的。乳状液是一种物质均匀分散在另一种溶剂中形成的，这种液体具有较高的能量,由于自然界的物质能量越低越稳定，因而乳状液会自发聚降低比表面积，从而降低界面能量。原油能形成稳定的乳状液其中一个重要原因是原油含有胶质、沥青质等天然乳化剂^[8]。乳状液的稳定是针对动力学所提出的一个相对概念，从热力学角度来看，乳状液是无法稳定存在的^[9]。由于乳状液在我们生活中应用广泛而且比较重要，因而人们开始关注乳状液稳定性的研究这一重要课题。