基于正交实验法优选原油乳状液的配制条件

单莉娜，魏立新

（东北石油大学， 黑龙江 大庆 163318）

基于正交实验法优选原油乳状液的配制条件

单莉娜，魏立新

（东北石油大学， 黑龙江 大庆 163318）

油田生产过程中常会形成原油乳状液，对油田生产系统形成隐患，并且在一定程度上影响炼制工作的正常进行。因此为了研究原油乳状液的性质，常常需要在实验室配制油水乳状液，配制条件的选择是一个重要的问题，影响因素有搅拌转速，搅拌时间和搅拌温度等。利用 SPSS 进行正交实验设计，确定主要影响因素，优选出最合理的配制条件，配制出与现场更接近的油水乳状液，以便研究其性质。

原油乳状液；配制条件；SPSS；正交实验；优选

在室内研究油水乳状液的性质时，大多数研究者采用实验室配制原油乳状液作为实验样品[1]，如何制备与实际生产条件下乳化程度相当的油水乳状液是研究的基础[2]，表观粘度[3,4]是 W/O 型乳状液乳化程度的主要表征参数之一，因此本文基于表观粘度的表征，进行原油乳状液配制条件的研究及优选。学者们研究过可能会对乳状液的表观粘度产生影响的配制因素，其中主要影响因素为搅拌转速、搅拌时间，制备温度。本文利用 SPSS 统计分析软件正交实验设计模块[5]对原油乳状液配制的影响因素进行优选。

1 影响因素及水平

以搅拌转速、搅拌时间，制备温度为三个主要影响因素，每种因素选择三个水平，采用 Lg(34)正交实验设计方案对配制条件进行优选。参考学者们的研究经验[6,7]，各因素分别选择三个水平，具体数据如下表 1（由于各因素间互相独立，可以认为不发生交互作用）。

表1 配制方案优选的因素水平Table 1Factor level of optimization ofpreparation scheme

2 实验与分析

2.1 生成正交表

利用 SPSS 软件生成正交表如图 1。

图1 实验方案正交表设计Fig.1Orthogonal design of experiment scheme

2.2 进行实验

根据正交表中的实验安排分别进行实验，得到各组实验配制条件下的油水乳状液，测得乳状液的表观粘度，与现场实际原油乳状液的表观粘度进行对比，偏差越小说明配制得到的油水乳状液越接近现场实际的原油乳状液的状态。因此实验结果为实验室配制得到的乳状液的表观粘度与现场实际的原油乳状液的表观粘度的偏差，偏差越小越好。

实验结果得到偏差率如图2。

图2 实验结果图Fig.2 Experimental result

2.3 实验结果分析

将实验结果（表观粘度的偏差率）输入到 SPSS中，并进行数据分析，得到方差分析表如表2。

表 2 方差分析表Table 2 Table of variance analysis 因变量:偏差率

检验结果表明：制备温度、搅拌转速和搅拌时间因素 C的p值分别为 0.027、0.04 和 0.020，均小于显著性指数 0.05，那么可以认为这三个因素均对实验结果的影响显著；其中p(搅拌转速)＜P(搅拌时间)＜P(制备温度)＜0.05，说明这三个因素中搅拌转速对实验结果的影响最为显著，其次为搅拌时间，最后是制备温度。

对各影响因素的水平进行优选，利用 SPSS 得到三个影响因素各个水平的估计边界均值，见下表3-5。

表3 制备温度均值Table 3 Table of variance analysis因变量:偏差率

表4 搅拌转速均值Table 4 Table of variance analysis因变量:偏差率

表5 制备温度均值Table 5 Table of variance analysis因变量:偏差率

由以上三个表可以看出， 对于制备温度，50℃时的偏差率最小，为最佳；对于搅拌转速，1500 r/min 时的偏差率最小，为最佳；对于搅拌时间，30 min 时的偏差率最小。

3 结 论

使用 SPSS 软件对原油乳状液的配制的正交实验方案进行设计，分析实验结果，得到结论如下：（1）搅拌转速、搅拌时间和制备温度均对实验结果有显著影响；（2）其中搅拌转速为油水乳状液配制的最主要因素；（3）对实验结果的影响为：搅拌转速＞搅拌时间＞制备温度；（4）得到最好的实验组合为制备温度 50 ℃，搅拌转速为 1500 r/min，搅拌时间为 30 min，这时配制的油水乳状液最接近现场实际的原油乳状液形态。

［1］江延明，李传宪．油水乳状液的制备[J].油气田地面工程（OGSE），2001，19(6)：21-23．

［2］陈磊，韩喜龙，宁雯宇．火驱稠油模拟乳状液制备条件研究[J].当代化工，2014，08:1429-1430．

［3］蒋小华，王玮，宫敬．稠油包水乳状液的表观粘度[J].化工学报，2008，59(3):721-727．

［4］朱鸣．渤海稠油乳状液制备条件的确定及表观粘度的预测[J].江苏工业学院学报，2007，19(1):49-52．

［5］刘波，王东东，滕希．基于正交试验法优选红枣中总黄酮的提取工艺研究[J].光谱实验室，2010，27(5)：2049-2051．

［6］黄丽立，卓猛，金珊,等.辽河稠油模拟乳状液的制备[J].石油化工高等学校学报，2011，04:41-43.

［7］黄启玉，张帆，张劲军,等．原油水乳状液制备条件研究[J].油气储运，2007，06:49-51．

Optimization ofpreparation Conditions of Crude Oil Emulsion Based on Orthogonal Experiment Method

SHAN Li-na, WEI Li-xin
（Northeastpetroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China）

The crude oil emulsion is often formed duringproduction, which can become a hidden danger to oilproduction system, and to a certain extent, affect the normal work of refining. Therefore, in order to study theproperties of crude oil emulsion, it is often required toprepare the oil-water emulsion in the laboratory. The selection ofpreparation conditions is an importantproblem, which has many influence factors such as stirring speed, stirring time, temperature and so on. In thispaper, SPSS was used to design the orthogonal experiment to determine the main influence factor, and thepreparation condition was optimized, the oil-water emulsion that was similar to one of field wasprepared.

Crude oil emulsion;preparation condition; SPSS; Orthogonal experiment ; Optimization

TE 624

： A

： 1671-0460（2017）02-0296-02

2016-09-01

单莉娜（1992-），女，黑龙江省哈尔滨人，2011年毕业于东北石油大学油气储运工程专业，研究方向：油气集输与矿场加工。E-mail：shanlina0218@163.com。