W/O型原油乳状液液滴粒径检测算法及应用

观测原油乳状液液滴粒径大小及分布是分析乳状液稳定性的前提条件,对掌握乳状液微观特性、指导溶液乳化和破乳过程非常重要。首先,设计了基于连通域标记的乳状液液滴粒径检测算法,对W/O型原油乳状液显微图像分别采取中值滤波、Otsu二值化、连通域标记、粒径计算、液滴统计等处理方法,获得乳状液液滴数量、液滴面积、液滴粒径和液滴分布;其次,开发了基于3层结构的乳状液液滴粒径检测系统,顶层界面导入乳状液显微图像,中间业务层采用乳状液液滴粒径检测算法,计算液滴粒径大小、统计液滴分布,底层数据库保存检测结果。系统应用结果表明:乳状液液滴粒径检测系统运行简单便捷,具备可行性、高效性和扩展性,能满足乳状液液滴粒径检测实际需要。

不同脂质在淀粉基Pickering乳状液中的体外消化特性研究

【目的】以大米辛烯基琥珀酸淀粉酯为颗粒乳化剂,分别用4种不同类型的油(椰子油、玉米油、葵花籽油和橄榄油)作为油相,制备了水包油型Pickering乳状液。建立口-胃-肠三段式消化模型,探讨不同脂质类型对乳状液体外消化特性的影响。【方法】采用激光粒度分析仪和激光共聚焦显微镜测定了乳状液的粒径及微观结构。同时制备4种乳状液,在室温下储存80 d计算乳化指数,以确定乳状液的稳定性。使用自动电位滴定仪来测定乳状液在消化过程中的游离脂肪酸释放率。取不同消化阶段时的乳状液测定粒径及微观结构,以表征不同消化时期乳状液稳定性的变化。采用气相色谱仪对原始油脂及乳状液消化后的油脂进行测定,分析其游离脂肪酸(FFA)的组成对乳状液脂质消化的影响。【结果】4种脂质均可以形成稳定的乳状液,其中乳化稳定性最高的是玉米油乳状液,其80 d后乳化指数最高(91.73%),其次是橄榄油乳状液(83.53%),椰子油和葵花籽油乳状液的乳化指数之间无明显差异。体外消化结果表明:乳状液经过口腔消化,发生絮凝和聚集,液滴尺寸有所增加;经过胃部消化,液滴周围包裹的淀粉颗粒有所减少,但仍保持乳状液的结构。经过小肠消化,乳状液的结构被彻底破坏,大部分的油脂也被水解,油滴尺寸明显减小。游离脂肪酸释放率降序排列为:椰子油(25.71%)>橄榄油(12.64%)>玉米油(11.16%)>葵花籽油(8.99%)。在相同乳化条件下,不同油的乳状液脂质消化率的差异主要是由于饱和度的不同:椰子油(91.41%)>橄榄油(16.58%)>玉米油(14.63%)>葵花籽油(10.85%)以及初始液滴大小不同。【结论】4种乳状液均具有良好的稳定性及消化特性,且油脂的脂肪酸组成对乳状液的脂质消化率有显著影响。乳状液的脂质消化率随油脂脂肪饱和度的增加而增加,且与初始液滴大小具有相关性。

原油乳状液对20钢的腐蚀

以某油田原油和采出水为原料配制了不同含水率的油包水或水包油乳状液,利用失重法和电化学测试技术研究了20钢的腐蚀行为,分析了不同含水率和不同类型乳状液的腐蚀性。结果表明:乳状液的腐蚀性低于采出水的腐蚀性,且水包油乳状液腐蚀性大于油包水乳状液;由于油包水乳状液中原油在20钢表面吸附形成的油膜的完整性较好,20钢与水分子接触受到一定限制,腐蚀比较轻;随着含水率增大,油膜完整性逐渐受到破坏,乳状液腐蚀性明显变强;在水包油乳状液中,20钢与采出水直接接触,20钢表面只存在分散状的油膜,其对金属基体的保护作用较弱,随着含水率的增加,水包油乳状液对20钢的腐蚀接近于采出水;在油水界面处,20钢腐蚀严重,其腐蚀行为与在水包油乳状液中的类似。

中高渗储层乳状液注入参数优化设计方法研究

乳状液作为一种新型的调驱体系,可以通过在多孔介质中的贾敏效应发挥流度控制作用,抑制驱油体系的窜进。在实施乳状液调驱时,不但要考虑体系的调堵能力,同时还需要综合考虑体系的注入性能。乳状液渗流不同于传统的牛顿流体渗流,其在多孔介质中的渗流压力不但受到自身黏度的影响,同时还受到吸附、滞留等作用的影响。本文基于乳状液的等效流动黏度建立了注入压力预测模型,采用Matlab编程软件定量计算了不同注入参数和注入方式下的流动阻力,该计算方法可以根据现场注采设备的基本性能,优选出复合体系的注入速度与注入量,在保证复合体系具有良好的调驱能力下还有良好的注入性,本研究为现场乳状液调驱施工提供了一种可行的定量设计方法。

壳聚糖季铵盐对O/W乳状液的破乳性能评价

以壳聚糖季铵盐作为破乳剂,使用Turbiscan Lab稳定性分析仪实验研究了破乳剂浓度及处理温度对水包油(O/W)型乳状液破乳效果的影响。实验结果表明:在25~55℃的处理温度范围内,破乳剂最佳使用浓度约0.4%(体积分数),破乳剂浓度超过1.0%后,无破乳效果。在操作温度为25℃、破乳剂加药浓度为0.4%时,所测得的背散射光ΔBS曲线显示出良好的油水分层现象,相应的TSI曲线值达到最大,油滴粒径增大7倍,破乳过程在10 min之内基本完成。在25~55℃的处理温度范围内,破乳效果随温度升高而改善,最佳破乳温度为55℃。此研究对油田采出液破乳方法的选择具有指导借鉴意义。

改性磁性纳米粒子稳定的稠油O/W型乳状液的流变性影响因素及管输压降预测模型

旨在探讨改性磁性纳米粒子质量分数、溶液酸碱度(pH)、油水比、NaCl浓度、搅拌速度以及乳化温度对稠油O/W型乳状液流变特性的影响规律,并结合Zeta电位、界面张力和油滴分布揭示了其作用机制。为了更深入且精确地分析以上因素对乳状液流动特性的影响,开展了六因素三水平的正交流变实验,采用幂律流体压降公式计算了各组条件下单位管长压降,并应用SPSS软件进行了方差分析和非线性回归分析,构建了一个适用于O/W型乳状液的管输压降预测模型。最后,使用Matlab软件对压降进行了最优解的求解。研究结果显示,油水比对乳状液流变特性影响最为显著,且改性磁性纳米粒子可以成功制备出油水比为8∶2的稠油O/W型乳状液。当改性磁性纳米粒子质量分数控制在0.07%,含油率维持在50.38%,NaCl浓度为0.12 mol/L,搅拌速度设置为664.10 r/min,且乳化温度保持在16.92℃时,该稠油O/W型乳状液的单位长度管输压降能达到最小值,即66.93Pa/m,该最优方案表明较低质量分数的改性磁性纳米粒子能在低温条件下实现稠油大幅度减阻输送。此外,通过实证研究,所构建的模型在严格的正交实验条件下展现出较好的管输压降预测能力,从而提供了一种可靠的方法来评估和优化稠油O/W型乳状液的输送性能。

破乳剂存在下两亲聚合物对乳状液的影响研究

从体相和界面两个方面开展了破乳剂存在下两亲聚合物对乳状液的影响研究。结果表明:具有两亲性的聚合物易于吸附在油水界面上参与界面成膜,溶液中加入一定质量浓度破乳剂后,虽然破乳剂可以部分取代吸附在界面膜上的两亲聚合物分子,减弱界面膜强度,但随着溶液中两亲聚合物质量浓度的增加,体系界面活性增加,溶液中两亲聚合物分子伸向油相的疏水基团增多,同时伸向油相的两亲聚合物分子中的部分疏水基团与体相两亲聚合物疏水基团的缔合作用也增强,所形成的油水界面膜黏度增大,界面膜弹性特征增强,界面膜的强度随着两亲聚合物质量浓度的增加而增大。

依托咪酯乳状注射液复合丙泊酚乳状注射液全身麻醉在老年髋关节置换术患者中的应用

目的探讨老年髋关节置换术(hip arthroplasty,HA)患者采用依托咪酯乳状注射液复合丙泊酚乳状注射液全身麻醉(general anesthesia,GA)的效果。方法目的选取2023年2月—2024年2月徐州矿务集团总医院收治的老年HA患者80例,按照麻醉方式不同分成研究组和对照组,各40例,对照组采用丙泊酚乳状注射液GA,研究组采用依托咪酯乳状注射液复合丙泊酚乳状注射液GA,比较两组麻醉效果、血流动力学、认知功能、不良反应。结果两组麻醉效果比较,差异无统计学意义(P均>0.05);气管插管前(T1)、气管插管后30min(T3)、手术结束时(T4)研究组平均动脉压、心率高于对照组,气管插管时(T2)研究组平均动脉压、心率低于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05);术后24 h、术后48 h,两组认知功能评分均比术前下降,但研究组比对照组更高,差异有统计学意义(P均<0.05);研究组的不良反应发生率为15.00%(6/40)与对照组22.50%(9/40)比较,差异无统计学意义(χ^(2)=0.328,P>0.05)。结论老年HA患者采用依托咪酯乳状注射液复合丙泊酚乳状注射液GA,能够减轻血流动力学改变及认知功能损害,具有较高安全性和镇静效果。

多孔介质中油包水乳状液流动规律及液阻效应

含有胶质和沥青质等天然活性物质的原油在喉道剪切作用下易和水相形成油包水乳状液,产生液阻效应,堵塞地层导致油井产量急剧降低。利用室内岩心驱替实验和微观孔隙流动模拟技术,研究了原油黏度、含水率、乳状液粒径与喉道直径比等因素影响下,油包水乳状液在复杂多孔介质内的流动规律和液阻效应。结果表明,随含水率增加,油包水乳状液的液阻效应增强,导致启动压力梯度增加。当原油黏度为550 mPa·s、乳状液含水率为20%~50%、岩心渗透率为300×10^(-3)μm^(2)时,油包水乳状液的启动压力梯度为12~37 MPa/m。原油黏度对高黏油(550 mPa·s)乳状液启动压力梯度的影响更大,乳状液粒径与喉道尺寸的匹配程度对低黏油(<30 mPa·s)乳状液启动压力梯度的影响更显著。由于液阻效应,水滴在喉道入口处聚集并发生聚并,使油包水乳状液中水滴粒径变大。油包水乳状液粒径与喉道直径比值越大,分散相(水滴)通过喉道时的渗流阻力越大。油包水乳状液的毛细管数越小,液阻效应导致渗流阻力的增加倍数越大。计算表明,当毛细管数为9.9×10^(-4)(低黏油)、乳滴粒径与喉道直径比为2.5或10.0时,液阻效应导致油包水乳状液通过喉道时的渗流阻力增加到孔隙中流动渗流阻力的7倍或35倍。研究结果明确了油包水乳状液在多孔介质中流动的液阻效应及其影响因素,为地层原油渗流和提高原油采收率研究提供理论指导。

多孔介质中乳状液驱油的两相流动过程及其影响因素

了解乳状液在多孔介质中的驱油过程及其机理,是发展乳状液驱油技术应用的基础。搭建了微流体可视化实验平台,揭示了多孔介质中乳状液驱油过程的两相流动过程及其影响因素。结果表明,水和表面活性剂的驱替模式均为黏性指进,使用乳状液驱油会产生液滴堵塞效应,能有效抑制黏性指进,增强界面稳定性,提高驱替效率。分析了毛细管数、油相-驱替相黏度比和液滴-孔隙尺寸比对乳状液驱油的影响,并通过建立基于不同毛细管数与黏度比下的驱替模式分布相图,得到了多孔介质中乳状液稳定驱替和黏性指进两种驱替模式的转变界限,证明乳状液驱对比水驱提高了黏性指进出现的临界毛细管数和黏度比,有效提高了驱替稳定性和驱替效率,为利用乳状液进行实际原油开采提供了理论基础。

岩心多孔介质中乳状液乳化性能评价和驱油效果研究

综合利用全能红外稳定分析仪、光学显微镜及多功能流变仪,从宏观和微观角度开展了不同复合体系在岩心渗流和机械搅拌下生成乳状液的稳定性、黏度及微观形态变化特征实验研究。在此基础上,辅以岩心驱油实验,研究了不同乳状液复合体系的驱油效果。结果表明,甜菜碱表面活性剂二元体系可在岩心多孔介质驱油过程中有效生成乳状液,机械搅拌状态下不同复合体系稳定性差异显著。二元、无碱A、三元体系的机械搅拌剪切与岩心渗流生成乳状液的TSI值具有反向关联的关系,而在乳状液黏度上二者具有正向关联的关系。相比于岩心剪切,机械搅拌剪切应力较大,不同体系生成的乳状液液滴粒径更小,能够更显著地区分出不同体系之间乳状液相态区别。岩心驱油实验过程中,整体渗流阻力与提高采收率幅度存在反向相关的关系,不同等黏度体系提高采收率幅度依次升高,且具有显著的梯度差异,二元、三元、无碱A体系不仅可以通过乳化封堵起到调剖作用,扩大波及体积,进而提高洗油效率,乳化流体还可以进入水驱难以波及的微孔区域中洗油、刮油,通过乳化携带作用,降低残余油饱和度,改善驱油效果。

基于水包稠油型乳状液黏度与稳定性的乳化剂配方研究

采用单因素实验法考察了一种稠油乳化剂配方中包括油酸钠(NaOA)、椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB-35)、无机碱(Na_(2)CO_(3))、有机碱(三乙醇胺(TEOA))4种组分的配比和剂量。考察了乳化温度、含油率及Na^(+)和Ca^(2+)含量等指标对稠油乳状液流变性质和稳定性的影响,并采用响应曲面法优化上述指标后确定了乳化剂的配方。实验结果表明,表面活性剂与稠油的相互作用对乳状液的表观黏度具有显著影响;而表面活性剂与碱的相互作用则显著影响稳定性。优化的配方为:表面活性剂含量1.5%(w)(m(NaOA)∶m(CAB-35)=2∶1),碱含量0.4%(w)(m(Na_(2)CO_(3))∶m(TEOA)=1),乳化温度40℃,含油率为71%(w);乳状液的表观黏度为38.26 mPa·s,稳定性为90.28%。经济配方为:表面活性剂含量1.0%(w)(配比不变),碱含量0.2%(w)(配比不变),乳化温度40℃,含油率为75%(w);乳状液表观黏度为45.92 mPa·s,稳定性为87.01%。

乳状液体系中气体水合物成核过程研究进展

乳状液中气体水合物成核行为研究可用于评估油-气-水体系在亚稳态下稳定存在的时间,对低温环境下多相混输管道的安全运行和水合物风险控制策略的制定具有重大意义,因而成为深水管道流动安全保障的重点问题和研究热点。本文着眼于油水乳状液体系中气体水合物的成核过程,总结了实验研究中水合物成核速率的量化方法,细致分析和比较了当前研究中诱导期定义方法的异同,梳理了温度、压力、扰动强度、含水率和原油组分等环境条件和体系组成对水合物成核行为影响的研究成果及水合物成核速率预测模型。总体来看,油水乳状液中水合物的成核行为已经得到了较为深入的研究,在影响因素定性分析和模型定量描述等方面取得了一定成果,但在诱导期定义方法的统一和模型的工程化应用等方面仍需进行更为细致的研究。未来,应逐步建立统一的诱导期定义标准和更为普适性的诱导期预测模型,借助谱学仪器和分子动力学模拟等手段加深对水合物成核过程分子尺度信息的认识,更加深入理解水合物成核机理并逐渐实现量化模型的工程化应用。

乳状液膜法分离富集烟草提取物中的烟碱

【目的】优化并构建水包油包水(W/O/W)型乳状液膜体系,为有效分离富集烟草提取物中的高浓度烟碱及其开发利用提供参考依据。【方法】以降烟碱为模板分子,通过单因素试验对外水相pH、表面活性剂种类及用量、膜载体种类及用量、油内比、内水相HCl浓度、迁移时间及乳水比进行优化,在此基础上对外水相pH、膜载体D_2EHPA用量、表面活性剂T154用量和内水相HCl浓度开展4因素5水平的正交试验筛选,采用紫外可见分光光度法和高效液相色谱法评价乳状液膜体系对烟草提取物中烟碱的分离效能,以此确定乳状液膜体系的最佳条件。【结果】正交试验中,4个因素对乳状液膜体系的萃取率影响排序:外水相pH=表面活性剂T154用量>膜载体D_2EHPA用量>内水相HCl浓度。通过比较单因素试验和正交试验优化的乳状液膜分离体系对降烟碱的分离富集效率,确定单因素试验优化获得的乳状液膜体系条件最佳:表面活性剂为3%T154,膜载体为3%仲辛醇和5%D_2EHPA,内水相为0.5 mol/L HCl,外水相p H为13,油内比10∶8,乳水比2∶25,迁移时间2.5 min;在该条件下,乳状液膜体系对0.05 mg/mL烟碱和降烟碱的萃取率分别达85.07%和91.42%,对烟草提取物中烟碱成分的分离富集效率可达74.80%,且分离所得样品中烟碱浓度为原样的2.17倍。【结论】优化所得乳状液膜体系能快速有效地分离富集烟草提取物中的高浓度烟碱,表现出较好的应用潜力。

用于萃取分离Re(Ⅲ)新型乳状液膜的构筑

针对高纯单一稀土元素或化合物萃取分离较为困难的问题,研究构筑了一种新型乳状液膜并用于萃取分离Re(Ⅲ)(La^(3+)、Ce^(3+)、Pr^(3+)、Nd^(3+))。采用单因素试验法确定了液膜体系中流动载体的种类和浓度、表面活性剂种类和浓度、内水相浓度和相比(R oi)。结果表明,构筑的乳状液膜体系最佳组成为:流动载体为6%D2EHPA(二-(2-乙基己基)磷酸),表面活性剂为5%T154(聚异丁烯双丁二酰亚胺),内水相HCl溶液浓度为3 mol/L,相比R oi=1.5。在该体系下所构筑乳状液膜相稳定,萃取效果优良,能实现Re(Ⅲ)的高效分离。

非离子-阴离子Bola型表面活性剂和纳米SiO2颗粒协同稳定的双重响应型O/W乳状液

合成了一种非离子-阴离子Bola型智能表面活性剂,通过pH-响应可以在非离子型CH_(3)O(EO)_(5)-R_(11)-COOH(pHpKa)之间转换。单独使用时,非离子型和Bola型分别表现为不良乳化剂和优良乳化剂。与纳米SiO_(2)颗粒复配使用时,非离子型能与SiO_(2)颗粒协同稳定O/W(正癸烷)型Pickering乳状液,其中表面活性剂通过氢键作用吸附到颗粒表面产生原位疏水化作用,提高了颗粒的表面活性,并且这种Pickering乳状液具有pH-和温度-双重响应性,能够通过改变pH或者温度使乳状液在稳定和破乳之间实现多次转换。另一方面,Bola型CH_(3)O(EO)5-R_(11)-COONa能够与纳米SiO_(2)颗粒协同稳定分散液包油(oil-in-dispersion)乳状液,该乳状液具有良好的耐温性,但对调节pH时产生的盐较为敏感。然而与破乳后能完全返回水相便于回收再利用的同系物CH_(3)O(EO)7-R_(11)-COOH相比,具有较短EO链的CH_(3)O(EO)_(5)-R_(11)-COOH无论处于非离子型还是Bola型状态仍具有相当的油溶性,破乳后不能完全返回水相,表明EO数大小对这类新型智能表面活性剂的性能有显著的影响。

水包油乳状液稳定性影响因素分析研究综述

管道运输是油品运输的重要方式之一,所以稠油乳状液在运输过程中的稳定性对运输效率起到决定性作用。不同类型的表面活性剂、界面张力、油水比、乳化温度、分散相粒径、化学添加剂、界面电荷等对稠油乳状液稳定性有着不同的影响,而影响水包油乳状液稳定性的主要因素是稠油乳状液分散性粒径的大小、界面张力和油水界面膜的性质。分析了平均粒径、界面张力和油水界面膜性质对水包油型稠油乳状液的稳定性影响,探究了使其稳定的机理和影响平均粒径、界面张力、油水界面膜性质的因素,并对水包油乳状液稳定性研究的发展前景进行展望。

多元热流体吞吐开发稠油乳状液稳定性机理

稠油在全球能源格局中占据重要地位,在满足全球不断增长的能源需求方面发挥着重要作用。多元热流体(超临界蒸气、CO_(2)和N_(2))吞吐开发技术能够克服传统蒸气驱能耗高、热利用率低、效果差的问题,已成为提高稠油采收率的前景技术。然而,稠油中的表面活性物质及多元热流体的复杂组分会导致多元热流体吞吐过程中形成稳定且复杂的乳状液,为后续稠油破乳工作带来了巨大挑战。首先通过分析稠油族组分含量、沥青质微观形貌及官能团特性,明确了稠油基本物性。随后,基于含水率、乳状液粒径尺寸分布等参数,探讨了多元热流体吞吐开发稠油乳状液稳定性,并利用扫描电镜和红外光谱技术揭示了乳状液稳定性机制。最终,研究了聚醚型破乳剂对稠油乳状液的脱水效果。为针对多元热流体吞吐技术的高效破乳剂研发提供了理论指导。

新型乳状液膜萃取RE(Ⅲ)动力学条件研究

稀土元素间电子层结构和物理化学性质极其相似,导致其难以分离,因此,稀土元素萃取分离一直是稀土冶金的研究热点问题。研究了以6%D2EHPA为流动载体、5%T154为表面活性剂、3.0mol/LHCl溶液为内水相、磺化煤油为膜溶剂,控制相比(Roi)为1.5制备一种新型乳状液萃取剂。通过用该乳状液萃取剂在硫酸体系下分别萃取La^(3+)、Ce^(3+)、Sm^(3+)、Eu^(3+)、Ho^(3+)和Er^(3+)6种稀土离子,确定了乳状液膜法(ELM)萃取RE(Ⅲ)的最优动力学条件。结果表明:最优动力学条件为乳化时间5min,萃取时间6min,乳水比(Rew)0.5,萃取温度25℃,外水相为稀土元素水溶液;该条件下,La^(3+)最高萃取率为99.92%,最大富集比为3.33,传质速率k=9.35×10^(-10)m/s,ELM对低浓度La^(3+)溶液表现出优异的萃取性能和富集效果。

石油醚W/O乳状液及其液膜稳定性

以破乳率为衡量标准,借助显微镜直接观察,探讨了乳状液含水量、表面活性剂用量、乳化时间、乳化强度等因素对石油醚W/O型乳状液体系稳定性的影响。在实验范围内,乳状液含水量的提高及表面活性剂用量的增加,有利于乳状液的稳定;存在较优的乳化时间20min和乳化强度4000rmin-1。选取脂肪烃、芳香烃、混合烃共6种不同油相制备乳状液,对比其稳定性的差异。此外,还初步考察了石油醚W/O/W液膜溶胀和泄漏问题,结果表明该乳状液膜泄漏率低于3.5%,表观溶胀率约为20%。