一种原油乳化液稳定性的定量评价系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种油包水型(W/0型)或水包油型(0/W型)乳化液破乳技术，尤其涉及一种原油乳化液稳定性的定量评价系统及方法。
【背景技术】
[0002]从地层里开采出来的原油中不可避免地含有大量的水和盐类，这对后续的储运、炼制加工等环节带来了许多负面影响，因此一般在油田需要对原油进行脱水(盐)处理，而在炼油厂则必须对原油进行脱盐处理后再进入常减压蒸馏装置。原油中的水主要有溶解水、乳化水、自由水等三种存在形式，其中乳化水较为稳定而难以采用常规的静置沉降法去除。人们迄今针对原油乳化液的破乳脱水问题进行了大量研究，在化学辅助破乳的基础上提出了电场破乳、离心脱水、微波辐射、超声波、膜分离等措施，但真正在生产流程中得到广泛应用的首推电场破乳(或称静电聚结)和化学破乳两大类，很多时候还辅以加热升温的措施。
[0003]在油气集输工程领域，随着世界上大部分油田进入开采中后期，二次、三次强化采油(EOR)技术应用日益普遍，原油劣质化程度加剧，采出液中含水量高、油水乳化液粘度大、水颗粒细微、乳化液的绝缘性能变差，导致油田地面集输系统中的采出液破乳脱水难度不断增大。在炼油化工领域，随着原油重质化、劣质化趋势的逐渐严重，加上炼制原油品种的频繁更换，对炼厂原油电脱盐装置带来很大冲击，使得对原油脱后含盐指标的控制越来越难，电脱盐污水的水质波动也很大。为了有效应对上述挑战，新型高效破乳剂技术以及新型高效电场破乳脱水技术正成为国内外研究的热点，相应的乳化液稳定性和破乳效果评价方法也得到了越来越多的关注。
[0004]评价原油乳化液稳定性的方法有多种，目前主要采用静置观察油水分离界面、测试临界电场强度和测定脱水率等手段进行研究，这些评价方法在实施过程中受主观影响因素较大。不同操作人员或相同操作人员不同批次的试验，得出的测试结果往往有较大差别，常常需要反复进行多次试验，结果导致对原油乳化液进行稳定性评价费时、费力，而且客观性差，试验数据参考价值低。为此，不少技术人员尝试对原油乳化液的稳定性评价方法进行改进完善。
[0005]中国石油勘探开发研究院石油采收率研究所张翼在专利CN 102809562 A中提出了一种原油稳定性评价仪，该仪器包括乳化液制备装置、乳化液静置恒温箱和观测装置。观测装置中设置有摄像机，对乳化液稳定过程进行观测、记录。根据观测的油水界面得出油水分离比例，从而计算原油乳化液的最终脱水率，达到间接评价原油乳化液稳定性的目的。但该装置测试过程操作复杂，通过目视观测油水界面，采用脱水率作为表征指标，结果不够准确，可重复性较低。中国石油大学(华东)王宗贤教授在专利CN 102419309 A中提出了一种评价重质渣油稳定性的方法，通过将重质渣油与甲苯按照1:9比例混合后，加热至110°C且保持恒温2h，使油样及其中的沥青质充分溶解于甲苯当中，室温下静置lh，然后按照0.5?3:10的比例向以上混合溶液中加入正庚烷，剧烈摇晃后迅速后倒入干燥洁净的比色皿中，采用紫外分光光度计进行扫描，利用单次扫描透光率、平均透光率和扫描次数等参数计算得出渣油稳定性。显然，该方法操作复杂，测试周期长达3h以上，其测试用药剂(甲苯及正庚烷)不仅价格昂贵，而且具有一定毒性，对操作人员的安全保障要求较高。中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院谭丽在专利CN 102954983 A中提出了一种油水乳化液稳定性的测定装置和方法，其中稳定性测定装置包括加热模块、电场控制模块和数据处理模块。通过测量电场中有电流产生所需的时间长短以及破乳过程结束时电场中电流值的大小，对油水乳化液的稳定性进行评价。但是，由于电场控制模块中的电极部件直接裸露在原油乳化液当中，极易在水链形成之后造成短路，因此不适合进行高含水率原油乳化液稳定性的评价，而且以电流值大小作为衡量方式只能定性比较不同原油乳化液稳定性的强弱，无法得出原油乳化液稳定性的直接定量描述。中国石油大学(华东)何利民教授课题组在专利CN 104515692中提出了一种静电聚结快速评价系统及方法，该系统由供电装置、小型静电聚结器以及测量装置组成。通过供电装置在小型静电聚结器中施加一定强度的非均匀电场实施电场破乳，利用数码显微拍照及图像处理技术取样分析破乳前后水滴粒径的变化，或利用重力沉降的方法分析沉降速率，进而评价破乳脱水效果。该评价系统及方法明显存在以下不足:一是数码显微拍照与图像处理相结合的评价手段不仅在操作上相对复杂，而且微量取样及观测过程中均受较多人为因素的影响，水滴粒径分布结果的代表性略显不足；二是数码显微拍照技术对于透光性较差的真实原油乳化液适用性较差；三是静电聚结器采用平底圆筒结构设计，不利于重力沉降后底部少量水相体积的读取，脱水率计算结果可靠性较差。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种使用方便快捷、准确可靠的原油乳化液稳定性的定量评价系统及方法。
[0007]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0008]本发明的原油乳化液稳定性的定量评价系统，包括信号发生器、示波器、电压放大器、瓶试型破乳脱水器、恒温水浴箱、乳化液测试瓶、动力学稳定性分析仪、计算机等；
[0009]通过上述系统进行电场破乳或化学破乳:
[0010]所述电场破乳包括:所述的信号发生器产生特定波形、伏值和频率的电信号，经电压放大器进行信号放大后，向瓶试型破乳脱水器中的原油乳化液施加非均匀高强电场，使其中的水颗粒发生静电聚结，继而加速重力沉降；
[0011]所述化学破乳包括:在不施加电场的情况下，直接向所述瓶试型破乳脱水器中的原油乳化液添加破乳剂进行化学破乳；
[0012]针对以上两种破乳方法破乳前后的乳化液，通过乳化液脱水率对破乳效果进行定量分析和评价，或者通过所述动力学稳定性分析仪及其配套的计算机对破乳效果进行定量分析和评价。
[0013]本发明的上述的原油乳化液稳定性定量评价系统实现原油乳化液动力学稳定性评价的方法，包括步骤:
[0014]A、进行电场破乳或化学破乳:
[0015]Al、电场破乳:取50ml原油乳化液置于锥底量筒中，借助信号发生器产生期望波形、伏值和频率的电信号，经电压放大器进行信号放大后，由高压电缆输入锥底量筒内同心电极棒的上端，锥底量筒外的环形腔内盛有电解质溶液，接地电缆浸入该溶液中构成液体电极，在电极棒与液体电极之间形成非均匀的高强电场，使原油乳化液中的分散相水颗粒发生静电聚结，施加电场约Imin后断开电源，读取锥底量筒中原油乳化液电场破乳过程特定阶段底部的水相体积，与初步原油乳化液中的水含量对照，能计算出相应的脱水率；
[0016]A2、化学破乳:在不施加电场的情况下，直接向锥底量筒中添加不同种类和剂量的破乳剂进行化学破乳，读取锥底量筒中原油乳化液化学破乳过程特定阶段底部的水相体积，与初步原油乳化液中的水含量对照，能计算出相应的脱水率；
[0017]B、在电场破乳或化学破乳过程特定阶段，用移样管取出一定量的原油乳化液加入动力学稳定性分析仪配套用20mL测试瓶中，使测试瓶中样液高度为43mm，然后将其置于动力学稳定性分析仪中，待动力学稳定性分析仪的测试温度自动调整至35°C后，通过其配套用计算机的操作软件界面设置程序扫描模式；
[0018]所述扫描模式包括:扫描总时间为30min、两次扫描时间间隔为Imin时，经过30min的扫描后相应得到原油乳化液的背散射光曲线和背散射光变化率曲线各30条；
[0019]以上述曲线为基础，计算机计算得出反映测试瓶中原油乳化液稳定性的稳定动力学指数值、分散相水颗粒的沉降速度和分散相水颗粒的粒径值；
[0020]C、以稳定动力学指数作为评价原油乳化液稳定性的关键评价参数，以分散相水颗粒沉降速度和分散相水颗粒粒径为辅助评价参数，稳定动力学指数值越小、分散相水颗粒沉降速度越慢、分散相水颗粒平均粒径越小时，表明原油乳化液稳定性越高。
[0021]由上述本发明提供的技术方案可以