CN110373170A

CN110373170A - 一种Pickering乳状液及其制备方法以及在稠油乳化降粘中的应用

Info

Publication number: CN110373170A
Application number: CN201910687506.7A
Authority: CN
Inventors: 祝仰文; 杨敬一; 石静; 王红艳; 徐心茹; 朱志强
Original assignee: East China University of Science and Technology; Exploration and Development Research Institute of Sinopec Henan Oilfield Branch Co
Current assignee: East China University of Science and Technology; Exploration and Development Research Institute of Sinopec Henan Oilfield Branch Co; Exploration and Development Research Institute of Sinopec Shengli Oilfield Co
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2019-10-25
Anticipated expiration: 2039-07-25
Also published as: CN110373170B

Abstract

本发明提供一种Pickering乳状液及其制备方法以及在稠油乳化降粘中的应用，所述方法包括以下步骤：S1：在室温下配置羧乙基纤维素浓度为1‑5g/L、十二烷基苯磺酸钠浓度为0.5‑1.5g/L的水溶液；S2：向步骤S1制得的水溶液中加入矿渣，搅拌均匀，所述矿渣的加入量为0.5‑1.5g/L；以及S3：向步骤S2制得的溶液中加入油相，使油水体积比为3∶7‑7∶3，搅拌均匀，制得一种水包油型的Pickering乳状液。该方法既解决了矿渣的废物利用问题，又能够制备出非常稳定的Pickering乳状液实现稠油乳化降粘，一举多得，而且矿渣来源比较广泛，降低了稠油开采成本。

Description

一种Pickering乳状液及其制备方法以及在稠油乳化降粘中的应用

技术领域

本发明涉及稠油乳化降粘领域，更具体地涉及一种Pickering乳状液及其制备方法以及在稠油乳化降粘中的应用。

背景技术

矿渣是在高炉炼铁过程中的副产品。在炼铁过程中，氧化铁在高温下还原成金属铁，铁矿石中的二氧化硅、氧化铝等杂质与石灰等反应生成以硅酸盐和硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经过淬冷成质地疏松、多孔的粒状物，即为高炉矿渣，简称矿渣。矿渣的堆放不仅污染环境，而且浪费宝贵的土地资源。矿渣大多数为粗放、大宗利用，效率低，难以产生良好的经济效益。

近年来我国稠油产量也不断增加，稠油在低温下粘度大输送困难，为了降低原油输送时的粘度，通常采取加热、添加稀释剂(如轻质原油或汽油、柴油等)或降粘剂等方式进行降粘输送，但存在加热能耗高、稀释剂的来源受到限制，降粘剂针对性强、感受性差等问题的困扰。掺热水乳化降粘对于油田稠油集输是一项简便可行的方法，因此选择一种合适的乳化剂制备O/W型乳状液是实现稠油乳化降粘的关键。

Pickering乳状液是指以超细固体颗粒作为乳化剂而得到的乳状液，纳米或微米级的固体颗粒吸附在油水界面形成稳定的油水界面膜，这层膜的存在可以有效地阻止油水液滴之间进一步发生聚并过程，使得油水乳状液可以稳定存在。

发明内容

本发明的目的是提供一种Pickering乳状液及其制备方法以及在稠油乳化降粘中的应用，从而解决现有技术中的废弃矿渣利用率低，而现有的稠油乳化降粘方法存在成本高，不能长效稳定的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供一种利用矿渣制备Pickering乳状液的方法，所述方法包括以下步骤：S1：在室温下配置羧乙基纤维素浓度为1-5g/L、十二烷基苯磺酸钠浓度为0.5-1.5g/L的水溶液；S2：向步骤S1制得的水溶液中加入矿渣，搅拌均匀，所述矿渣的加入量为O.5-1.5g/L；以及S3：向步骤S2制得的溶液中加入油相，使油水体积比为3∶7-7∶3，搅拌均匀，制得一种水包油型的Pickering乳状液。

本发明的创造性在于首次提出以一种废弃的矿渣为原料制备Pickering乳状液，既解决了矿渣的废物利用问题，又能够制备出较为稳定的Pickering乳状液实现稠油乳化降粘，一举多得，而且矿渣来源比较广泛，同时降低了稠油开采成本。

根据本发明的一个优选方案，通过在Pickering乳状液中加入聚合物羧乙基纤维素和表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，稳定后的乳液相体积占比进一步得到了提高，不加表面活性剂时的体积占比为78％，加入羧乙基纤维素和十二烷基苯磺酸钠之后提高到了98％。由此可知，在相同的制备条件下，当加入聚合物和表面活性剂后，制备的乳状液稳定性能得到了很大提高，其原因在于表面活性剂会在相界面上发生吸附行为，并在液滴表面形成稳定的界面膜，这种界面膜的形成，一方面会对分散相液滴起到一定的保护作用，当它们在发生布朗运动时，彼此之间的相互碰撞不会导致液滴聚集在一起形成大颗粒沉降；另一方面，当添加的乳化剂的量达到一定范围后，就会形成一层紧密排列的界面膜，界面膜的强度也因此得到了大大增强，乳状液的稳定性也随之增加。

根据本发明的另一优选方案，随着羧乙基纤维素浓度从1g/L增加到5g/L时，水相析出体积占比越来越少，由此可知，当体系中纤维素浓度不断增加时，制备的Pickering乳状液水相析出逐渐减少，稳定性逐渐增强。因此，优选地，步骤S1中羧乙基纤维素的浓度为3-5g/L。

根据本发明的又一优选方案，采用矿渣颗粒在羧乙基纤维素和十二烷基苯磺酸钠协同作用下制备出的航空煤油-水Pickering乳状液为一种水包油型乳状液，加入矿渣颗粒形成的Pickering乳状液的稳定性显著优于没有加矿渣颗粒的普通油水乳状液。因此，矿渣的加入量以0.5g/L-1.5g/L为佳。更优选地，矿渣的加入量为1.0-1.5g/L。

根据本发明的优选方案，当人为改变Pickering乳状液体系中油水相的体积比时，乳状液稳定后各项占比会随之发生变化，总体来说，当体系中油相体积增加时，稳定后乳液相的体积也会逐渐增大，表明乳状液稳定性呈现出增强的趋势，由此可知，在Pickering乳状液的制备过程中，相比于水相，油相体积的占比对乳状液的稳定性起着主导作用。根据本发明的一个优选方案，油水体积比在1∶1-7∶3的范围内既保证了较好的稳定性，油相占比也不算太大。但考虑到油的价格明显高于水，因此，最优选地，采用油水体积比为1∶1制备Pickering乳状液，它具有较好的稳定性，同时成本较低。

所述油相选自：航空煤油、汽油、柴油或轻质原油中的一种。

作为举例而非限制地，根据本发明提供的一种典型的Pickering乳状液的制备方法如下：在室温下配置羧乙基纤维素浓度1-5g/L、十二烷基苯磺酸钠浓度0.5-1.5g/L的水溶液；取上述制备的水溶液25ml，加入一定量的矿渣，使矿渣的浓度为0.5-1.5g/L，用TRE-200均质搅拌机以10000r/min的速度搅拌数分钟；然后再加入25ml航空煤油，使油水体积比为1∶1，继续搅拌数分钟，制得一种水包油型的Pickering乳状液。

根据本发明的第二方面，提供一种根据上述方法制备得到的Pickering乳状液。

根据本发明的第三方面，提供一种Pickering乳状液在稠油乳化降粘中的应用，所述应用包括：将Pickering乳状液以1％-20％的体积比例加入稠油-水体系中以对所述稠油-水体系进行乳化降黏。

根据本发明的一个优选方案，当制备的Pickering乳状液不断地加入到稠油体系中时，会使稠油-水体系的粘度逐渐降低，稠油水乳状液的降粘率逐渐增加，优选地，Pickering乳状液以8％-12％的加入量加入稠油-水体系中，稠油-水体系的粘度会得到大幅下降。当Pickering乳状液加入量达到10％时，降粘率可达85％以上，并保持稳定。

根据本发明的一个优选方案，当控制稠油-水体系的温度在70℃时，改变不同稠油-水比例为8∶2，7∶3，6∶4，5∶5，4∶6，3∶7，2∶8。当向这些具有不同油水体积比的稠油-水体系中加入乳状液时，测量粘度变化的结果显示，随着Pickering乳状液的加入量的增加，降粘率逐渐增加，当稠油-水体系的油水体积比为7∶3-3∶7时，降粘效果均较好，其中，Pickering乳状液对稠油-水体积比为3∶7的降粘效果最敏感。

根据本发明的另一优选方案，在选定一个油水体积比的稠油-水体系中，控制温度分别为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，加入Pickering乳状液，测量粘度变化结果显示，在不同温度下，Pickering乳状液都对稠油具有较好的降黏效果，当加入量达到12％时，降粘率普遍达到90％以上。

根据本发明的另一优选方案，所述应用包括将所述稠油-水体系的油水比控制为7∶3-3∶7，将所述稠油-水体系的温度调节在40-80℃之间。

所述稠油-水体系中的水可以是地层水、海水、高矿化水中的一种。

综上所述，本发明通过对矿渣、纳米SiO₂、MgAl水滑石、纳米Al₂O₃以及纳米ZnO多种材料进行试验对比，首次提出了一种采用废弃矿渣为固体颗粒制备一种Pickering乳状液的方法，进一步地，本发明还通过对矿渣浓度、油水比、水矿化度、油相类型、表面活性剂及聚合物浓度以及温度等因素的综合考察，提出了一种成本降低的、长效稳定的、乳化降黏效果好的Pickering乳状液及其制备方法，该方法既解决了矿渣的废物利用问题，又能够制备出非常稳定的Pickering乳状液实现稠油乳化降粘，一举多得，而且矿渣来源比较广泛，同时降低了稠油开采成本，为我国的稠油开采做出了巨大贡献。

附图说明

图1A、图1B、图1C、图1D、图1E分别是采用矿渣、纳米SiO₂、MgAl水滑石、纳米Al₂O₃、纳米ZnO制备的Pickering乳状液在电子显微镜下的微观形态。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

以下实施例中使用的油相为一种航空煤油，25℃时密度0.779g·cm^-3、粘度4.3mPa·s。但是应当理解的是，此处仅作为举例而非限制，除了航空煤油之外，汽油、柴油或轻质原油等同样适用于本发明。

十二烷基苯磺酸钠、羧乙基纤维素和正庚烷均为实验用分析纯。

稠油性质见表1所示。但是应当理解的是，此处仅作为举例而非限制。

表1：稠油的性质

项目	数值
		密度(20℃)/(g·cm<sup>-3</sup>)	0.953
粘度(50℃)/(mPa.s)	1259
		酸值/[mg(KOH)/g]	7.90
w(饱和分)/％	41.49
		w(芳香分)/％	23.14
w(胶质)/％	23.94
		w(沥青质)/％	11.43

以下实施例中使用的矿渣是一种S115型矿粉颗粒，取自于上海宝田新型建材有限公司，颗粒粒径范围在15～20μm之间，颗粒外观为白色粉末，具体成份如表2所示。但是应当理解的是，此处仅作为举例而非限制，实际本发明并不仅限于这样一种型号的矿渣，任何类型的矿渣应当均适用于本发明。

表2：S115矿粉化学组成

成分	SiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	TiO<sub>2</sub>	SO<sub>3</sub>	MnO
									含量/％	35-50	35-50	5-10	5-20	0.2-2	0.1-1	0.01-1	0.1-1

Pickering乳状液的微观形态分析

制备的Pickering乳状液静置稳定不再分层后，用胶头滴管取一滴放置于载玻片上，然后盖上盖玻片，通过显微镜观察液滴的微观形貌和粒径大小，并在电脑软件上采集液滴的微观形态。

Pickering乳状液的稳定性评价

在室温下分别采用油相体积分数、水相体积分数和乳化指数(CI)表示Pickering乳状液的稳定性。CI越大表示Pickering乳状液的稳定性越好。

式中：H1表示未分层乳液的高度，cm；H表示溶液的总高度，cm。

为了评价Pickering乳状液的降粘效果，在室温下，使用NDJ-8S型旋转粘度计测量加入不同Pickering乳状液前后原油乳状液的粘度。

实施例1 Pickering乳状液的稳定性研究

1.1固体颗粒种类对Pickering乳状液稳定性的影响

在室温下(25℃)，选取航空煤油-水体系中的油水体积比为25ml/25ml，分别加入不同的固体颗粒(S115型矿粉、纳米SiO₂、MgAl水滑石、纳米Al₂O₃、纳米ZnO)1g，制备好Pickering乳状液后静置一周，观察乳状液水相高度、乳状液高度及油相高度。采用不同固体颗粒制备的乳状液稳定性如表3所示。

表3：不同固体颗粒制备的Pickering乳状液的稳定性

固体颗粒	S115	SiO<sub>2</sub>	MgAl水滑石	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	ZnO
						乳化指数/％	78	70	65	34	5
水相占比/％	22	30	0	42	45
						油相占比/％	0	0	35	24	50

由表3可以看出以S115型矿粉颗粒稳定的航空煤油-水Pickering乳状液的乳化指数最高，达到78％，静置一周后，只有水相析出，没有油相析出；以SiO₂纳米颗粒稳定的Pickering乳状液乳化指数为70％，静置一周后，也只有水相析出，没有油相析出；以MgAl水滑石为固体颗粒稳定的Pickering乳状液乳化指数为65％，静置一周后，只有油相析出，没有水相析出；以Al₂O₃纳米颗粒稳定的Pickering乳状液乳化指数为34％，静置一周后，水相析出42％，油相析出24％；以ZnO纳米颗粒稳定的Pickering乳状液乳化指数为5％，静置一周后，水相析出45％，油相析出50％；由乳化指数数据可以看出，以S115型矿粉稳定的油水乳状液乳化指数最高，油水析出最少，稳定性最好，当固体颗粒为SiO₂纳米时，乳状液的稳定效果次之，当固体颗粒为ZnO纳米颗粒时，乳状液的稳定效果最差。

为了更好地观察不同固体颗粒稳定乳状液的微观形态，采用光学显微镜对其微观形态进行观察，各种乳状液在显微镜下的形态分别如图1A、图1B、图1C、图1D、图1E分所示，由图可以看出，当固体颗粒为S115型矿粉颗粒和纳米SiO₂颗粒时，制备的Pickering乳状液中没有较大的油滴出现，液滴大小分布比较均匀，乳状液表现出了比较好的稳定性；当固体颗粒为MgAl水滑石颗粒时，制备的Pickering乳状液液滴排布的比较分散，形成的空间结构不够稳固，因此液滴之间比较容易发生沉降聚结；当固体颗粒为ZnO纳米颗粒时，制备的Pickering乳状液有比较明显的大油滴出现，粒径分布不均匀，稳定性较差。进一步地，由S115型矿粉颗粒和纳米SiO₂颗粒制备的Pickering乳状液的乳化指数可以看出，由矿渣颗粒稳定的乳状液乳化指数更高，稳定性更好，而且矿渣价格低廉，来源广泛，因此选取S115型矿粉作为制备Pickering乳状液的固体粒子。

1.2油水比对Pickering乳状液稳定性的影响

为了探究当体系中油相和水相的比例有差别时，会对Pickering乳状液稳定性产生何种的影响，分别选取了不同的固体颗粒(ZnO、MgAl水滑石、Fe₃O₄、Al₂O₃、S115型矿粉)作为乳化剂，分别改变航空煤油-水体系中的油水体积比为5ml/45ml、15ml/35ml、25ml/25ml、35ml/15ml、40ml/10ml，固体颗粒加入量为1g，制备完成后，静置一周，观察乳状液分层情况，结果如表4所示。

表4：不同油水比对纳米ZnO颗粒制备的Pickering乳状液稳定性的影响

表5：不同油水比对MgAl水滑石颗粒制备的Pickering乳状液稳定性的影响

表6：不同油水比对Fe₃O₄颗粒制备的Pickering乳状液稳定性的影响

表7：不同油水比对S115颗粒制备的Pickering乳状液稳定性的影响

表8：不同油水比对Al₂O₃颗粒制备的Pickering乳状液稳定性的影响

由上述表4-8可知，对于ZnO纳米颗粒，当油水比为5ml/45ml时，乳液相体积占比仅为25％，底部析出的水相所占体积比为75％，顶部没有油相析出，当改变油相所占的体积逐渐增大时，稳定后乳液相所占的体积随之逐渐增加，水相所占的体积随之逐渐降低，当体系中的油水比逐渐增加到40ml/10ml时，体系稳定后乳液相所占的体积增大到82％，水相体积减小到18％。对于固体颗粒乳化剂为水滑石时，选取油水体积比为5ml/45ml，稳定后乳液相所占体积仅为14％，水相析出体积占比为84％，油相析出体积占比为2％，乳状液表现为极度不稳定性，当油相所占体积逐渐增加，水相所占体积逐渐减小时，乳液相体积略微增加，但总体来说乳状液的稳定性依然比较差。对于Fe₃O₄固体颗粒，当油水比为5ml/45ml时，乳液相体积占比仅为17％，水相析出体积占比为83％，没有油相析出，乳状液表现出不稳定性，随着油水比的逐渐增加，乳液相体积占比逐渐增加，水相体积占比逐渐减小，当油水比增加到40ml/10ml时，稳定后乳液相所占的体积达到92％，此时制备出的乳状液表现出了比较好的稳定性。当采用的固体颗粒分别为纳米Al₂O₃和矿粉颗粒时，由此制备出的乳状液可以看出相类似的结果。

根据以上实验结果可知，对于大部分制备Pickering乳状液的固体颗粒乳化剂来说，当人为改变体系中油水相的体积比时，乳状液稳定后各项占比会随之发生变化，总体来说，当体系中油相体积增加时，稳定后乳液相的体积也会逐渐增大，表明乳状液稳定性呈现出增强的趋势，由此可知，在Pickering乳状液的制备过程中，相比于水相，油相体积的占比对乳状液的稳定性起着主导作用。优选地，油水体积比在1∶1-7∶3的范围内既保证了较好的稳定性，油相占比也不算太大。但考虑到油的价格明显高于水，因此最优选地油水体积比为1∶1制备Pickering乳状液，它具有较好的稳定性，同时成本较低。

1.3表面活性剂和聚合物对Pickering乳状液稳定性的影响

选取航空煤油水体积比为25ml/25ml，S115型矿粉加入量为1g，加入浓度为1g/L的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和5g/L的聚合物羧乙基纤维素之后，Pickering乳状液的稳定性如表9所示。

表9：表面活性剂和聚合物对Pickering乳状液稳定性的影响

稳定性	不含表面活性剂和聚合物	含有表面活性剂和聚合物
			水相体积占比/％	22	2
乳化指数/％	78	98

由表9可以看出，在原有体系的基础上，又在其中加入了聚合物羧乙基纤维素和表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，稳定后乳液相体积占比进一步得到了提高，不加表面活性剂时的体积占比为78％，加入羧乙基纤维素和十二烷基苯磺酸钠之后提高到了98％。由此可知，在相同的制备条件下，当加入聚合物和表面活性剂后，制备的乳状液稳定性能得到了很大提高，分析原因可能是因为表面活性剂会在相界面上发生吸附行为，并在液滴表面形成稳定的界面膜，这种界面膜的形成，一方面会对分散相液滴起到一定的保护作用，当它们在发生布朗运动时，彼此之间的相互碰撞不会导致液滴聚集在一起形成大颗粒沉降；另一方面，当添加的乳化剂的量达到一定范围后，就会形成一层紧密排列的界面膜，界面膜的强度也因此得到了大大增强，乳状液的稳定性也随之增加。

上述实验结果中固体乳化剂加入量较大达到20g/L，为了降低固体颗粒用量，同时提高Pickering乳状液稳定性，采取固体颗粒与表面活性剂复配优化方案。在上述研究的基础上，为了进一步探讨聚合物用量对制备的Pickering乳状液稳定性的影响，在加入固体颗粒含量下降为1g/L，油水比为25ml/25ml，十二烷基苯磺酸钠含量为1g/L的基础上，在1-5g/L浓度范围内改变羧乙基纤维素的量，研究其对Pickering乳状液稳定性的影响。实验结果如表10所示。

表10：羧乙基纤维素浓度对Pickering乳状液稳定性的影响

羧乙基纤维素浓度	1g/L	3g/L	5g/L
				水相体积占比/％	33	10	2
乳化指数/％	67	90	98

由表10可以看出，羧乙基纤维素浓度为1g/L时，水相析出体积占比为33％，羧乙基纤维素浓度为3g/L时，水相析出体积占比为10％，当羧乙基纤维素浓度进一步增加到5g/L时，水相析出体积占比为2％，由此可知，当体系中纤维素浓度不断增加时，制备的Pickering乳状液水相析出逐渐减少，稳定性逐渐增强。

1.4固体颗粒浓度对Pickering乳状液稳定性的影响

矿渣颗粒在羧乙基纤维素和十二烷基苯磺酸钠协同作用下制备的航空煤油-水Pickering乳状液为水包油型乳状液，S115型矿粉含量对Pickering乳状液稳定性的影响如表11所示。由表11可见，无矿渣颗粒存在，在实验条件下制备的乳状液有较好的稳定性，1天后CI为90％；但在室温下随着静置时间的增加，逐渐出现分层现象，30天后CI下降到80％。而加入矿渣颗粒S115形成的Pickering乳状液1天后CI为100％，表明无分层现象；30天CI仍保持在95％以上。由此可见，加入S115型矿粉形成的Pickering乳状液的稳定性显著优于没有加矿粉的普通油水乳状液。固体颗粒用量以0.5g/L-1.5g/L为佳。

表11：Pickering乳状液稳定性乳化指数

固含量/(g·L<sup>-1</sup>)	1天	7天	20天	30天
					0	90％	85％	80％	80％
0.5	100％	99％	98％	97％
					1	100％	99％	98％	96％
1.5	100％	98％	97％	95％
					2	100％	98％	97％	96％
2.5	100％	99％	98％	97％

综上所述，为制备稳定的Pickering乳状液考察了固体颗粒种类及浓度、油水比、油相类型、表面活性剂及聚合物浓度和温度等因素的影响，实验结果表明：以S115矿渣为固体颗粒，加入量为0.5g/L-1.5g/L；油相为航空煤油，实际上汽油，柴油，轻质原油均可，水相为去离子水，含有0.5-1.5g/L的十二烷基苯磺酸钠、1-5g/L的羧乙基纤维素、油水体积比为1∶1-7∶3可制得稳定的航空煤油-水体系Pickering乳状液。

因此，一种典型的Pickering乳状液的制备方法如下：在室温下配置羧乙基纤维素浓度1-5g/L、十二烷基苯磺酸钠浓度0.5-1.5g/L的水溶液；取上述制备的水溶液25ml，加入一定量的矿渣，使矿渣的浓度为0.5-1.5g/L，用TRE-200均质搅拌机以10000r/min的速度搅拌数分钟；然后再加入25ml航空煤油，继续搅拌数分钟，制得一种水包油型的Pickering乳状液。

实施例2 Pickering乳状液对原油降粘效果的研究

2.1 Pickering乳状液、航空煤油-聚合物水体系以及航空煤油-去离子水体系对原油降粘效果的影响研究对比

在60℃条件下，制备稠油-水体系(稠油-矿化水体积比为3∶7)，然后向该稠油-水体系中分别加入相同量的Pickering乳状液、不含固体颗粒的航空煤油-水体系溶液(水相中含有羧乙基纤维素和十二烷基苯磺酸钠)、不含固体颗粒和聚合物的航空煤油-水体系溶液，分别测定加入相同的量后会对稠油-水体系粘度产生何种的影响，测量结果如表12、13、14所示。

表12：稠油-水体系粘度随Pickering乳状液加入量的变化

加入量/％	0	2	4	6	8	10	12	14	16
										粘度/mPa·s	4753	2508	1493	894	697	651	629	451	415
降粘率/％	0	47.2	68.6	81.2	85.3	86.3	86.8	90.5	91.3

表13：稠油-水体系粘度随航空煤油-聚合物水体系加入量的变化

加入量/％	0	2	4	6	8	10	12	14	16
										粘度/mPa·s	4722	2866	2049	1274	1084	987	708	732	496
降粘率/％	0	39.7	56.9	73.2	77.2	79.1	85	84.5	89.5

表14：稠油-水体系粘度随航空煤油-去离子水体系加入量的变化

加入量/％	0	2	4	6	8	10	12	14	16
										粘度/mPa·s	4768	4320	3309	2651	2312	1535	1507	1416	1230
降粘率/％	0	9.4	30.6	44.4	51.5	67.8	68.4	70.3	74.2

由表12、13、14可以看出，在相同加入量的情况下，Pickering乳状液的降粘效果最好，当加入量为10％时，降粘率可达到86.8％，航空煤油-水溶液(含羧乙基纤维素和十二烷基苯磺酸钠)降粘效果次之，仅仅由航空煤油-水体系组成的溶液降粘效果最差。

根据上述结果可知，在稠油-水体系中加入制备的航空煤油-水溶液后，航空煤油和水分别对原有的稠油-水体系起到了稀释降粘的作用，所以能够有效地使稠油乳液的粘度降低；当水相中含有羧乙基纤维素和十二烷基苯磺酸钠后，此时的航空煤油-水体系除了起到稀释降粘作用外，体系中包含的阴离子表面活性剂也会对原油的稠油体系起到了乳化降粘的作用，因此降粘效果优于航空煤油-水体系。当加入含有矿渣颗粒的Pickering乳状液时，由于固体颗粒使乳状液界面张力降低、乳化稳定性改善，更有利于原油的乳化降黏，因此含有矿渣颗粒的Pickering乳状液的降粘效果又更优于包含有阴离子表面活性剂的航空煤油-聚合物水体系。

2.2 Pickering乳状液用量对原油降粘效果的影响

控制稠油-水体系中稠油和水的含量比为3∶7，即分别量取15ml稠油以及35ml水溶液，保持温度恒定在70℃，逐渐滴加Pickering乳状液，测定体系粘度的变化，结果如表15所示。

表15：稠油-水体系粘度随Pickering乳状液加入量的变化

加入量/％	0	0.4	0.8	1.2	1.6	2	4	6	8	10
											粘度/mPa·s	4753	4084	3153	3117	2730	2508	1493	894	697	651
降粘率/％	0	14.1	33.7	34.4	42.6	47.2	68.6	81.2	85.3	86.3

由表15可见，当制备的Pickering乳状液不断地加入到稠油体系中时，会使稠油-水体系的粘度逐渐降低，稠油水乳状液的降粘率逐渐增加，当Pickering乳状液加入量达到10％时，降粘率可达85％以上，并保持稳定。

2.3 Pickering乳状液对不同油水比混合液降粘效果的影响

控制稠油-水体系的温度在70℃，改变不同稠油-去离子水比例为8∶2，7∶3，6∶4，5∶5，4∶6，3∶7，2∶8。分别加入稠油/去离子水：40ml/10ml，35ml/15ml，30ml/20ml，25ml/25ml，20ml/30ml，15ml/35ml，10ml/40ml。加入乳状液，测量粘度变化，结果见表16所示。

表16：Pickering乳状液对不同油水比的稠油-水体系粘度的影响

根据上述实验结果可知，随着Pickering乳状液的加入量的增加，降粘率增加，其中对稠油-水体积比为3∶7的降粘效果最敏感。

2.4 Pickering乳状液对不同矿化度水降粘效果的影响

在70℃下，固定油水比为3∶7，即量取15ml稠油，35ml水，改变不同的水质，性质如表17所示，比较不同加入量对原油-水体系粘度变化的影响，结果见表17所示。

表17：不同矿化水件质

表18：Pickering乳状液对地层水体系混合物粘度变化的影响

表19：Pickering乳状液对海水体系混合物粘度变化的影响

表20：Pickering乳状液对高矿化水体系混合物粘度变化的影响

根据上表18，19，20可知，Pickering乳状液对原油-地层水体系的降黏效果最好，对原油-海水体系的降黏效果最差。

2.5 Pickering乳状液对不同温度原油降粘效果的研究

控制原油-矿化水体积比为3∶7，控制温度分别为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃，加入Pickering乳状液，粘度变化如表21所示。

表21：Pickering乳状液对不同温度原油降粘效果的影响

由表21可以看出，在不同温度下，Pickering乳状液都对原油都有较好的降黏效果，当加入量达到12％时，降粘率可达到90％以上。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims

1.一种利用矿渣制备Pickering乳状液的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：在室温下配置羧乙基纤维素浓度为1-5g/L、十二烷基苯磺酸钠浓度为0.5-1.5g/L的水溶液；

S2：向步骤S1制得的水溶液中加入矿渣，搅拌均匀，所述矿渣的加入量为0.5-1.5g/L；以及

S3：向步骤S2制得的溶液中加入油相，使油水体积比为3∶7-7∶3，搅拌均匀，制得一种水包油型的Pickering乳状液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中羧乙基纤维素的浓度为3-5g/L。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中矿渣的加入量为1.0-1.5g/L。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中油水体积比为1∶1-7∶3。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油相选自：航空煤油、汽油、柴油或轻质原油中的一种。

6.一种根据权利要求1-5中任意一项所述的方法制备得到的Pickering乳状液。

7.一种根据权利要求6所述的Pickering乳状液在稠油乳化降粘中的应用，其特征在于，所述应用包括：将Pickering乳状液以1％-20％的体积比例加入稠油-水体系中以对所述稠油-水体系进行乳化降黏。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述Pickering乳状液的加入量为8％-12％。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述应用包括将所述稠油-水体系的油水比控制为7∶3-3∶7，将所述稠油-水体系的温度调节在40-80℃之间。

10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述稠油-水体系中的水为地层水、海水、高矿化水中的一种。