石油原油乳化體系乳化性能的定量分析方法及確定方法
2024-01-25 20:19:15
石油原油乳化體系乳化性能的定量分析方法及確定方法
【專利摘要】本發明公開了一種石油原油乳化體系乳化性能的定量分析方法和該乳化體系的確定方法，包括如下步驟：將基準油與乳化體系製備成乳狀液後，分別測定乳狀液的水相含油率和油相含水率，然後進行乳化性能指數的綜合分析。本發明利用吸光度與基準油濃度在一定範圍內呈線性關係的原理，準確得到水相含油率；並通過目測體積變化量的方式得到油相含水率，進而得到乳化性能指數與兩者的關聯關係，用於分析乳化體系的乳化性能；並通過乳化性能指數得到驅油效率增幅貢獻程度，對乳化體系進行確定。本發明的方法通過定量的方式對乳化體系的乳化性能進行了綜合分析並對乳化體系的確定定量地提供指導，過程簡單，結果客觀科學，重複性好。
【專利說明】石油原油乳化體系乳化性能的定量分析方法及確定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及乳化體系乳化性能的分析方法和確定方法，特別是涉及一種石油原油乳化體系乳化性能的定量分析方法和該乳化體系的確定方法。
【背景技術】
[0002]石油開採過程中，石油原油與乳化體系在地下多孔巖石的混合作用及石油天然氣的攪拌作用下會形成油水一體的乳狀液體；在油井節流口、閥門及油泵輸油管線等處，石油原油與乳化體系經強烈的碰撞與摩擦，也能形成乳狀液體。因此，乳化體系的乳化性能對提高石油原油採收率至關重要。
[0003]目前，石油開採中常用到的乳化體系是三元複合乳化體系，包括一定配比的表面活性劑、鹼和聚合物的水溶液。乳化體系的乳化程度可表徵為水包油能力及油包水能力的強弱，水包油能力是指水相中增溶油量的比率，簡稱水相含油率；油包水能力是指油相中增溶水量的比率，簡稱為油相含水率。
[0004]在現有技術中，水相含油率測定採用石油天然氣行業標準SY/T0530-2011《油田汙水中含油量測定方法分光光度法》來測定，原理是將水中的油質用有機溶劑(如汽油)萃取，萃取液有機相顏色的深淺與含油量在一定濃度範圍內呈線性關係，將萃取液的有機相在分光光度計上進行比色，測出吸光度(或濃度)，即可通過計算得到水中的含油量，從而得到水相含油率；而油相含水率是將油相乳化，目測其乳化前後的體積變化，再通過計算得到。
[0005]水包油能力和油包水能力是決定乳化體系的乳化性能的兩個因素。雖然水包油能力對乳化性能的貢獻更大，但在實際應用中，需同時考慮這兩個指標的性能，綜合分析乳化體系的乳化性能。目前沒有將水包油和油包水能力結合起來對乳化體系的乳化性能進行分析的方法，更沒有一種方法能夠定量地將這兩種指標綜合起來分析乳化體系的乳化性能。因此，為了更好地指導實踐應用，以及在選用乳化體系時提供更科學的理論依據，急需建立一種對石油原油的乳化體系的乳化性能定量的分析方法，並用其來指導確定乳化體系。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，提供一種石油原油乳化體系乳化性能的定量分析方法，該方法通過定量的方式測定乳化體系中水包油能力和油包水能力得到乳化性能指數，來對乳化體系的乳化性能進行綜合評定，進而通過對乳化性能指數的定量分析指導乳化體系的確定。
[0007]為實現本發明的目的所採用的技術方案是:
[0008]本發明提供了一種石油原油乳化體系乳化性能的定量分析方法，該方法包括以下步驟:
[0009](I)乳狀液的製備:待測乳化體系與由石油原油得到的基準油按體積比1:1混合均勻，形成乳狀液，靜置後分層，上層為油相，下層為水相；
[0010](2)水相含油率的測定:用有機溶劑萃取所述水相中的油，測定萃取液的光密度值，根據光密度-油濃度標準曲線得到萃取液中對應的油濃度，換算成所述水相的含油量，從而計算出水相含油率值，以X表示，X=(乳狀液分層後水相的含油量/乳狀液分層後水相的體積)X 100% ；
[0011](3)油相含水率的測定:測量乳狀液分層後油相的體積，並與步驟(1)中的基準油體積作比較，即得油相含水率，以Y表示，Y=((乳狀液分層後油相體積-基準油體積)/乳狀液分層後油相體積)X 100% ；
[0012](4)根據步驟(2)中得到的水相含油率和步驟(3)得到的油相含水率，計算待測乳化體系乳化性能指數ΛΕ，
[0013]Δ E=L 09 (X-X標準)0 69+0.252 (Υ-Υ標準)10，
[0014]其中，X標準、Y標準為標準乳化體系的已知水相含油率和油相含水率，X標準=0.000714mg/L，Y 標準=11.16% ；
[0015](5)利用乳化性能指數ΛΕ數值定量分析待測乳化體系的乳化性能，ΛΕ數值越高，乳化性能越好，△ E數值表明待測乳化體系較標準乳化體系驅油效率的增幅。
[0016]所述定量分析方法中，所述基準油的製備步驟如下:取石油原油於分液漏鬥中，加入有機溶劑使石油原油全部溶解，加入與水按體積比1:1混合的鹽酸溶液調節溶解後的石油原油的PH = 2，然後進行萃取，取有機相脫水、蒸發所述有機溶劑即得基準油。
[0017]所述定量分析方法中，步驟(2)中的標準曲線是按下述方法繪製的:
[0018]取一定質量的基準油，並用有機溶劑稀釋至不同濃度得到一系列標準溶液，將標準溶液裝入玻璃比色皿中，利用紫外可見光光度計在410nm-430nm波長範圍分別掃描各濃度標準溶液的吸光度 ，空白對照為所述有機溶劑，繪製成吸光度-濃度標準曲線作為光密度-油濃度標準曲線，並得到吸光係數K。
[0019]所述定量分析方法中，將基準油用汽油稀釋至若干基準油濃度在0-100mg/L範圍內的基準油標準溶液，例如基準油濃度分別為10，20，30，40，50，60，70，80，90，100mg/L。
[0020]所述定量分析方法中，步驟(2 )中的萃取液用與萃取相同的有機溶劑稀釋至萃取液中的基準油濃度在100mg/L以下形成待測液。
[0021]所述定量分析方法中，取體積為Vw步驟(1)乳狀液的所述水相，用有機溶劑進行萃取，收集萃取液，記錄其體積Va並用所述有機溶劑稀釋η倍至基準油濃度在100mg/L以下形成待測液，檢測待測液吸光度值E，計算得出水相含油率X，
EVu
[0022]X=~^rxn
[0023]其中:E為待測液吸光度，Va為待測液體積，Vw為取用水相體積，K為吸光係數，η為稀釋倍數。
[0024]所述定量分析方法中，所述待測乳化體系和標準乳化體系中均包括質量百分含量為0.3wt%的表面活性劑、1.2wt%的氫氧化鈉和0.15wt%的聚丙烯醯胺，用油田地層模擬水配製而成。
[0025]所述定量分析方法中，所述有機溶劑是120#無鉛汽油。
[0026]本發明還提供了一種石油原油乳化體系的確定方法，利用以上所述定量分析方法中得到的乳化性能指數，用乳化性能指數△ E和乳化性能指數對驅油效率的貢獻程度De來綜合確定乳化體系，[0027]Λ E=Ed-E 標準，
[0028]其中，Ed為待測乳化體系的驅油效率；
[0029]Eigm為標準乳化體系的驅油效率，數值為20% ；
[0030]De=(乳化性能指數Λ E/ (驅油效率Ed+乳化性能指數Λ E)) X 100%。
[0031 ] 所述確定方法中，De值在20%_30%之間或乳化性能指數Λ E在5.0%_8.57%之間的乳化體系為確定出的乳化體系。
[0032]本發明給出了石油原油乳化體系乳化性能的定量分析方法，並創造性提出了乳化性能指數ΛΕ，上述分析方法及乳化性能指數的測定對於油田開採用乳化體系乳化性能的分析有直接的指導意義。本發明的分析方法適用於乳化體系乳化性能的分析和確定，通過定量的方式對其進行全面的評定，且該方法簡單、客觀、準確，重複性好，誤差小，具有很好的操作性和實用性，為乳化體系的確定提供了科學的理論依據。
【具體實施方式】
[0033]以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0034]1、製備乳狀液
[0035]1.1石油原油的處理一基準油的製備
[0036]取40mL目的區塊井口的石油原油於分液漏鬥中，加入160?200mL汽油(以原油全部溶解為準)，加入30mLl: I鹽酸(調pH = 2左右)進行萃取。充分振蕩並放氣，靜置約2小時分層(若未分層，補加5mL鹽酸振搖幾下)，收集上層萃取液於錐形瓶中，加入適量無水硫酸鈉(加到不再結塊為止)，錐形瓶加塞後放置2小時以上脫水。然後用定性濾紙過濾上層萃取液，濾液收集於蒸餾瓶中，蒸餾回收大部分汽油，將蒸餾後剩餘的少量液體轉入蒸發皿中，在80土1°C的恆溫水浴上將其蒸發近幹後，趁熱轉入稱量瓶中，放入80土1°C烘箱中烘到恆重。即得到基準油，將其放入乾燥器中待用。
[0037]1.2乳狀液的製備
[0038]將待測乳化體系與1.1中得到的基準油按體積比1:1混合均勻(11000r/min，lmin)，形成乳狀液，45°C條件下靜置24h後乳狀液分層，上層為油層，下層為水層。其中，待測乳化體系中含有0.3wt%的表面活性劑、1.2wt%的氫氧化鈉(Na0H)、0.15wt%的2500萬分子量的聚丙烯醯胺(HPAM)，其餘為油田地層模擬水。表面活性劑可以選擇烷基苯磺酸鹽、石油磺酸鹽或石油羧酸鹽等。
[0039]2、水包油能力的測定(參看石油天然氣行業標準SY/T0530-2011)
[0040]2.1基準油的製備
[0041]同1.1中基準油的製備。
[0042]2.2基準油貯備液的配製
[0043]準確稱取1.1中得到的基準油0.5000g，加入少量汽油溶解後轉入500mL容量瓶內，稀釋到刻度，搖勻，即得基準油濃度為1000mx/L的基準油貯備液。
[0044]2.3標準曲線的繪製
[0045]取10隻50mL容量瓶，用吸量管分別加入2.2中得到的基準油貯備液0.50，1.00，
1.50, 2.00, 2.50，3.00, 3.50，4.00, 4.50，5.0OmL,用汽油稀釋到刻度，得到基準油濃度分別是10，20，30，40，50，60，70，80，90，100mg/L的標準溶液。在紫外分光光度計上分別測其吸光度(波長選在410nm-430nm之間)，及溶劑汽油(空白對照)的吸光度，然後以濃度C (mg/L)為橫坐標，吸光度E為縱坐標繪製吸光度-濃度(mg/L)標準曲線。如曲線通過原點及以外的至少七個點時，標準曲線有效。在曲線中點取CpEi值，計算曲線斜率K值。
【權利要求】
1.石油原油乳化體系乳化性能的定量分析方法，該方法包括以下步驟: (1)乳狀液的製備:待測乳化體系與由石油原油得到的基準油按體積比1:1混合均勻，形成乳狀液，靜置後分層，上層為油相，下層為水相； (2)水相含油率的測定:用有機溶劑萃取所述水相中的油，測定萃取液的光密度值，根據光密度-油濃度標準曲線得到萃取液中對應的油濃度，換算成所述水相的含油量，從而計算出水相含油率值，以X表示，X=(乳狀液分層後水相的含油量/乳狀液分層後水相的體積)X 100% ； (3)油相含水率的測定:測量乳狀液分層後油相的體積，並與步驟(1)中的基準油體積作比較，即得油相含水率，以Y表示，Y=((乳狀液分層後油相體積-基準油體積)/乳狀液分層後油相體積)X 100% ； (4)根據步驟(2)中得到的水相含油率和步驟(3)得到的油相含水率，計算待測乳化體系乳化性能指數ΛΕ，
Δ E=L 09 (X-X 標準)α69+0.252 (Y-Y?) L0, 其中，X標準、￥**為標準乳化體系的已知水相含油率和油相含水率，X?=0.000714mg/L，Y標準=11.16% ； (5)利用乳化性能指數△E數值定量分析待測乳化體系的乳化性能，ΛΕ數值越高，乳化性能越好，△ E數值表明待測乳化體系較標準乳化體系驅油效率的增幅。
2.根據權利要求1所述定量分析方法，其特徵在於，所述基準油的製備步驟如下:取石油原油於分液漏鬥中，加入有機溶劑使石油原油全部溶解，加入與水按體積比1:1混合的鹽酸溶液調節溶解後的石油原油的PH = 2，然後進行萃取，取有機相脫水、蒸發所述有機溶劑即得基準油。
3.根據權利要求1或2所述定量分析方法，其特徵在於，步驟(2)中的標準曲線是按下述方法繪製的: 取一定質量的基準油，並用有機溶劑稀釋至不同濃度得到一系列標準溶液，將標準溶液裝入玻璃比色皿中，利用紫外可見光光度計在410nm-430nm波長範圍分別掃描各濃度標準溶液的吸光度，空白對照為所述有機溶劑，繪製成吸光度-濃度標準曲線作為光密度-油濃度標準曲線，並得到吸光係數K。
4.根據權利要求3所述定量分析方法，其特徵在於，將基準油用汽油稀釋至若干基準油濃度在0-100mg/L範圍內的基準油標準溶液，例如基準油濃度分別為10，20，30，40，50，6O, 70, 80, 90, 100mg/L。
5.根據權利要求3或4所述定量分析方法，其特徵在於，步驟(2)中的萃取液用與萃取相同的有機溶劑稀釋至萃取液中的基準油濃度在100mg/L以下形成待測液。
6.根據權利要求5所述定量分析方法，其特徵在於，取體積為Vw步驟(1)乳狀液的所述水相，用有機溶劑進行萃取，收集萃取液，記錄其體積Va並用所述有機溶劑稀釋η倍至基準油濃度在100mg/L以下形成待測液，檢測待測液吸光度值E，計算得出水相含油率X，
EVa A=-Xtl
KV11 其中:E為待測液吸光度，Va為待測液體積，Vw為取用水相體積，K為吸光係數,η為稀釋倍數。
7.根據權利要求1-6任一項所述定量分析方法，其特徵在於，所述待測乳化體系和標準乳化體系中均包括質量百分含量為0.3wt%的表面活性劑、1.2wt%的氫氧化鈉和0.15wt%的聚丙烯醯胺，用油田地層模擬水配製而成。
8.根據權利要求1-7任一項所述定量分析方法，其特徵在於，所述有機溶劑是120#無鉛汽油。
9.一種石油原油乳化體系的確定方法，利用權利要求1-8任一項所述定量分析方法中得到的乳化性能指數，其特徵在於，用乳化性能指數ΛΕ和乳化性能指數對驅油效率的貢獻程度De來綜合確定乳化體系，
AE=EirE 標準， 其中，Ed為待測乳化體系的驅油效率； Eigm為標準乳化體系的驅油效率,數值為20% ； De=(乳化性能指數Λ E/ (驅油效率Ed+乳化性能指數Λ E)) X 100%。
10.根據權利要求9所述確定方法，其特徵在於，De值在20%-30%之間或乳化性能指數Λ E在5.0%-8.57%之間的乳化體系為確定出的乳化體系。
【文檔編號】G01N30/28GK103940770SQ201410157650
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】伍曉林, 郭春萍, 陸屹, 李笑薇, 耿傑, 侯兆偉, 李潔, 羅慶, 劉春天, 王海峰, 楊勇, 麼世椿, 李星, 朱慧峰 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 大慶油田有限責任公司