介电常数法在原油破乳剂脱水性能评价中的应用

曾丽华，亓树成，冯金城，卜玲慧，杨莲育，刘建荣

（中国石油 新疆油田公司 实验检测研究院，新疆 克拉玛依 834000）

介电常数法在原油破乳剂脱水性能评价中的应用

曾丽华，亓树成，冯金城，卜玲慧，杨莲育，刘建荣

（中国石油 新疆油田公司 实验检测研究院，新疆 克拉玛依 834000）

研究了 介电常数法在原油破乳剂脱水性 能评价方面的运用情况；通过采用原油净化油分别与蒸馏水和原油污水配制不同水含量的原油乳状液，研究了原油乳状液中的 水含量和矿化度对介电常数的影响。实验结果表明，原油乳状液中水含量的变化对介电常数的影响很大，当原油乳状液中的水含 量达到30%（w）时，介电常数突跃变大；在一定范围内，原油乳状液的矿化度对介电常数的 影响较小。经实验发现，针对某油田区块现场原油的物性及污水水质的特点模拟配制原油乳状液，通过实验绘制脱水后油相介电常数-原油破乳剂 脱水率的标准工作曲线，可快捷、准确地评价原油破乳剂的脱水性能。

原油破乳剂；原油乳状液；介电常数；脱水性能；矿化度

近年来，我国各个油田不断开发，大部分油田已经进入高含水和特高含水期，且随着酸化、压裂、堵水、聚合物驱、碱驱、复合驱等二次采油和三次采油各种增产措施的应用，大量的化学药剂被带入地层，部分油田原油采出液的乳状液发生明显变化，原油乳状液类 型由最初的油包水型转变为水包油、水包油包水及油包水包油等多种类型［1-5］。

由于破乳剂具有选择性强、种类繁多等特点，所以化学破乳法是目前国内外油田原油破乳脱水过程中使用最广的一种方法［6-13］。虽然原油破乳剂的种类繁多，但目前国内有关评价原油破乳剂脱水性能的方法并不多，其中，SY/T 5280—2000的瓶试法［14］是最主要的评价方法，但经实践证明，该方法并不能完全满足油田实际工作的需求。因此，结合瓶试法研究一套更加科学、便捷、准确的原油破乳剂脱水性能评价体系已势在必行。

介电常数法是近年来评价原油破乳剂脱水性能的新方法，但相关文献鲜有报道。经研究发现，纯净原油的相对介电常数接近2，纯净水的相对介电常数接近80，所以原油乳状液的相对介电常数基本在2～80之间［15-18］。基于上述原理，需对介电常数法在原油破乳剂脱水性能评价方面做进一步的研究。

本工作采用原油净化油分别与蒸馏水和原油污水混合配制不同水含量的原油乳状液，考察了原油乳状液中的水含量和矿化度对介电常数的影响，探究了介电常数法应用于原油破乳剂脱水性能评价中的可行性。

1 实验部分

1.1 主要试剂

破乳剂LH-14：克拉玛依市正诚有限公司；破乳剂OX-932：克拉玛依市天明化工有限责任公司；破乳剂DY-201：克拉玛依市紫光技术有限公司；破乳剂KXDR：克拉玛依市新科奥天然气技术股份有限公司；破乳剂ZP-1：克拉玛依市准盈技术有限公司；破乳剂SB-1：新疆科力新技术发展有限公司；原油净化油和原油污水：中国石油新疆油田公司采油一厂（简称采油一厂），中国石油新疆油田公司百口泉采油厂（简称百口泉采油厂）。

1.2 原油乳状液的制备

原油乳状液包括两种：一种是在原油净化油中加入蒸馏水，在转速为3 000 r/min的搅拌下制得；另一种是在原油净化油中加入原油污水，在转速为3 000 r/min的搅拌下制得。

1.3 介电常数的测定

采用Percometerv.7型介电常数仪（ADEK公司）测定原油乳状液的介电常数；探头选用TVS短管型探头。测量范围：介电常数1～90，精度0.25±0.02，电导率0～9 999 mS/cm，温度-40～+80 ℃，测量频率40～50 MHz。测试方法：用500 mL烧杯盛待测原油乳状液，加入一定浓度的破乳剂，在转速3 000 r/min下高速搅拌5 min，恒温120 min，油水分层后，在一定温度下测定油相的介电常数。

2 结果与讨论

2.1 原油乳状液的水含量对介电常数的影响

用采油一厂的原油净化油与蒸馏水混合配制原油乳状液，在（25±1） ℃下，测定不同水含量的原油乳状液的介电常数，实验结果见图1。由图1可以看出，随原油乳状液中水含量的增加，原油乳状液的介电常数明显增大；当原油乳状液中的水含量达到30%（w）时，介电常数突跃变大，表明原油乳状液中的水分子形成了大面积连续相。由此可见，介电常数对原油乳状液中水含量的变化高度敏感。

图1 原油乳状液中的水含量与介电常数的关系Fig.1 Relationship between water content in crude oil emulsion and dielectric constant（E）.Reaction conditions：purified crude oil from NO. 1 oil production plant+ distilled water，（25±1） ℃.

2.2 矿化度对介电常数的影响

将采油一厂和百口泉采油厂的原油净化油分别与蒸馏水和各现场原油污水配制不同水含量的原油乳状液，在（25±1） ℃下测定介电常数，考察矿化度对介电常数的影响。两个油田区块原油污水的水质分析结果见表1。原油乳状液的水含量与介电常数的关系见表2。

表1 两个油田区块原油污水的水质分析结果Table 1 Analysis of sewages from two oilfield blocks

表2 原油乳状液中的水含量与介电常数的关系Table 2 Relationship between water contents in three crude oil emulsions and E

由表1和表2可见，3种原油乳状液的介电常数均随原油乳状液中水含量的增加而增大；与蒸馏水配制的原油乳状液相比，原油净化油与原油污水配制的原油乳状液，由于受到矿化度的影响，测得的介电常数稍有增加，且百口泉采油厂的原油乳状液的介电常数整体上略高于采油一厂的原油乳状液的介电常数。

综上可见，在一定范围内，矿化度对介电常数有一定影响，但影响较小。介电常数对原油乳状液中的水含量极为敏感，水含量的微小变化，会使介电常数发生明显变化［19］。

2.3 介电常数法在原油破乳剂脱水性能评价中的运用

为探究介电常数法在原油破乳剂脱水性能评价中运用的可行性，采用L H-14，OX-932，DY-201，KXDR，ZP-1，SB-1 6种破乳剂，并结合瓶试法测定原油破乳剂的脱水性能，实验结果见表3。用采油一厂的原油净化油与原油污水混合配制水含量为40%（w）的原油乳状液，破乳剂的质量浓度为100 mg/L，脱水温度为（45±1） ℃，用式（1）计算脱水率（η）。

式中，V为实际脱出水的体积，mL；V0为脱水前水的总体积，mL。

脱水后油相的介电常数与原油破乳剂脱水率的关系见图2。由表3和图2可见，脱水后油相的介电常数越小，脱水后油相中的水含量就越低，原油破乳剂的脱水率越高。由实验结果还可看出，脱水后油相的介电常数与脱水后油相的水含量呈对应关系，这与表2的结果基本一致。经实验还发现，采用瓶试法测得的脱水率与理论计算的脱水率有一定误差，这是由于原油在乳化过程中乳化层中有少量的水未被脱出及瓶试法本身操作过程中产生的误差所致。

表3 介电常数与原油破乳剂脱水性能的关系Table 3 Relationship between E and the dehydration performances of the crude oil demulsifiers

图2 脱水后油相的介电常数与原油破乳剂脱水率的关系Fig.2 Relationship between E after dehydration and η of the demulsifiers.Conditions referred to Tabl e 3.

综上所述，通过测定脱水后油相的介电常数，可较准确地反应出脱水后油相的水含量和原油破乳剂的脱水率。因此，在针对某油田区块进行室内筛选、评价原油破乳剂脱水性能时，只需根据其现场原油的物性及污水水质的特点，采用现场原油净化油进行模拟配制原油乳状液，根据实验数据绘制出该油田区块脱水后原油油相介电常数-原油破乳剂脱水率的标准工作曲线，然后通过测量被测原油乳状液脱水后油相的介电常数，并结合标准工作曲线即可快速地评价原油破乳剂的脱水性能。

3 结论

1）介电常数对原油乳状液中水含量的变化高度敏感，可适时、准确地反应出原油中的水含量；在一定范围内，原油乳状液的矿化度对介电常数的影响较小。

2）实验结果表明，脱水后油相的介电常数与脱水后油相中的水含量呈对应关系。基于此，针对某油田区块，通过建立脱水后原油介电常数-原油破乳剂脱水率的标准工作曲线，能快速、准确地得到原油破乳剂的脱水性能。

3）该研究主要针对的是稀油原油乳状液，有关稠油原油乳状液的情况有待进一步探索。

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（编辑 李明辉）

Application of Dielectric Constant Method to Evaluation of Dehydration Performance of Crude Oil Demulsifier

Zeng Lihua，Qi Shucheng，Feng Jincheng，Bu Linghui，Yang Lianyu，Liu Jianrong
（ Experimental Detection Research Institute，CNPC Xinjiang Oilfield Branch Company，Karamay Xinjiang 834000，China）

The dehydration performances of crude oil demulsifiers were evaluated by the dielectric constant method. Crude oil emulsions were prepared by adding distilled water or crude oil sewage to purified crude oil，and the influences of water content and salinity of the crude oil emulsions on their dielectric constant were studied. The experimental results indicated that the influence of the water content on the dielectric constant was more sensitive，and when the water content reached 30%（w），the dielectric constant increased significantly. And the salinity variation had little effect on the dielectric constant to a certain extent. It was found that，the dehydration performances of crude oil demulsifiers could be evaluated fast and accurately by drawing the standard curves of the oil phase dielectric constant after dehydration-crude oil demulsifier dehydration rate according to the characteristics of crude oil and sewage from different oilfields.

demulsifier for crude oil；crude oil emulsion；dielectric constant；dehydration perf ormance；salinity

1000-8144（2015）03-0366-04

TQ 426.91

A

2014 - 09 - 12；［修改稿日期］ 2014 - 11 - 18。

曾丽华（1973—），女，四川省三台县人，大学，工程师，电话 0990 - 6884388，电邮 zenglh@petrochina.com.cn。联系人：亓树成，电话 0990 - 6883207，电邮 qishucheng2012@163.com。