Page 219 - 《精细化工》2022年第2期

第 2 期 郑 苗，等: 吉木萨尔页岩油乳化原因及对策 ·423·

机转速增大的同时，剪切力也会增大，乳状液的液 如图 10 所示，原油乳状液在不同温度下表现出
珠粒径变小，分布程度更均匀，抑制了奥氏熟化降 不同的稳定性，温度降低，乳状液分水率减少。温
低油相中液滴的沉降速度，表现出乳状液更稳定。 度为 40、60 和 80 ℃时，静置 10 min 对应乳状液分
将原油与去离子水按照油水体积比 5∶5 混合， 水率分别为 65%、70%和 76%。温度降低使分子间
设置均质乳化机在搅拌转速为 6000 r/min，分别剪 的内聚力增加，分散液滴的热运动减弱，使聚集几率
切 2、3、4 min，置于 80 ℃恒温水浴锅中，读取不 减少，从而阻止液滴的聚结，使乳状液稳定性增加。
同时间的水相体积，计算分水率，探究不同剪切时 2.4 醇碱萃取物分析
间对原油乳状液稳定性的影响，结果如图 9 所示。 吉木萨尔原油与碱反应生成了界面活性物质，
通过醇碱萃取得到原油与碱反应的酸性物质，探究
了酸性物质的分布和组成特征，分析萃取酸的负离
子谱图如图 11 所示。萃取酸的分子离子峰主要分布
在 170~600，基本呈现偏态分布。萃取酸中含氧化
合物的等效双键（DBE）与碳数分布情况如图 12 所
示。O2 化合物和 O1 化合物分别为含有两个氧和一
个氧的化合物。以点的直径大小或颜色表示该质量
点（化合物）在质谱图中的相对丰度，直径越大或
颜色越深，表示该质量点（化合物）在质谱图中的

相对丰度越高。
图 9 剪切时间对乳状液稳定性的影响
Fig. 9 Effect of shear time on emulsion stability

如图 9 所示，原油乳状液在不同剪切时间下稳
定性不同，当剪切时间为 2、3 和 4 min 时，静置
10 min 对应乳状液分水率分别为 81%、76%和 70%。
搅拌时间越长，乳状液分水率越小，形成的乳状液
越稳定。这是由于均质乳化机在相同搅拌转速下，
搅拌时间越长，剪切力做的机械能越多，使乳状液
体系的总能量增加，液珠的分散程度越均匀，液珠
聚并阻力增大，乳状液更稳定。

2.3.4 温度对原油乳状液稳定性的影响 图 11 萃取酸的高分辨质谱图
实际压裂生产过程中，采出液从井筒底部向井口 Fig. 11 High resolution mass spectrum of extraction acid
举升，温度不断降低。因此，探究温度对乳状液稳定
如图 12a 所示，O2 化合物的 DBE 分布在 1~15
性影响，将原油与去离子水按照油水体积比 5∶5 混
之间，主要集中在 DBE=5~8 和 DBE=1。DBE=1 为
合，设置均质乳化机搅拌转速 6000 r/min 剪切 3 min，
羧基的双键，其碳数分布在 C 12 ~C 33 ，主要集中在
分别放入温度为 40、60、80 ℃的水浴锅中，读取不
C 14 ~C 18 ，该部分 O2 化合物主要为饱和脂肪酸。DBE
同时间的水相体积，计算分水率，结果如图 10 所示。
在 5~7 时，碳数集中于 C 20 ~C 30 ，由于成熟原油中烯
酸不会大量存在 [25] ，所以 O2 化合物多为环烷酸和
芳香酸。对比酸性化合物的相对丰度，环烷酸和芳
香酸的相对丰度大于脂肪酸。图 12a 中分析出了环
烷酸、芳香酸和脂肪酸可能的结构。如图 12b 所示，
O1 化合物的 DBE 分布在 1~15 之间，主要集中在
DBE=4~10 和 DBE=1；碳数在 C 11 ~C 38 ，主要集中在
C 17 ~C 27 。O1 化合物 DBE=1，醇碱萃取无法从原油
中分离出脂肪酮和醛，所以 DBE=1 的 O1 化合物为
带有羰基的碎片离子峰； DBE=4 为苯环，所以萃

图 10 温度对乳状液稳定性的影响 取酸中 O1 化合物大多数为酚类物质。图 12b 中分
Fig. 10 Effect of temperature on emulsion stability 析出了可能的酚类结构。