CN110608369A - 一种重油三层液的形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种重油三层液的形成方法，包括以下步骤：在温度为10～80℃的条件下，将水、重油、硅油混合，重油与水、硅油的比例为(5～15)g:(5～15)mL:(1～100)mL，获得所述重油三层液。本发明的重油三层液中，上层隔离重油与管壁接触的介质为硅油，使得重油被夹于上层液和下层液之间。其中上层液硅油性质较稳定，原料储罐比气泡流中的泡沫容易存储和提供，并且可以减少油品在敞开放置下发生挥发或氧化变质。而下层液将重油悬浮于其上，将重油管底，甚至周边壁部分隔开，避免重油粘附。

Description

一种重油三层液的形成方法
技术领域
本发明属于油气集输和重油的管道输送技术领域，具体地说，涉及一种重油三层液的形成方法。
背景技术
利用油水互不相溶的性质，以及水在流动过程中会自然迁移到高剪切速率区的特点，采用“水环法”能够输送黏稠度很大、流动性很差的重油。水环法也被称为环状流、水润滑法、水膜法、低黏液法等。重油是稠油、超稠油、沥青、渣油、燃料油的统称，比重在0.82～0.95，具有沥青含量高、密度大、黏度大等特点，流动性很差。由于水的黏度比重油要小很多，将重油包裹在输送时的水环中心，能够有效减阻，减少重油管道运输的摩阻。
水环法是对伴热等方法的一种补充。目前重油的运输较多采用加热、乳化、改质法，具有能耗大、油水分离困难、加剂量大的特点。水环法可以在常温下输送重油，对温度要求低，并且油水分离容易。在会议论文“E.Guevara,K.Zagustin,V.Zubillaga,J.L.Trallero.Core-annular flow(CAF):The most economical method for thetransportation of viscous hydrocarbons.4th UNITAR/U.N.Dev.Program AOSTRA-Petro-Can.-Pet.Venez.S.A.-DOE.Heavy crude tar sands.Int.Conf.Edmonton,Vol.5,Prepr.No.194(Aug.7-12,1988)”中，水环法被认为是输送黏稠油最为节能经济的方法。水环法在石油行业中可被应用于重质原油的管道输送和开采油井的采油两种途径中。埃克森美孚石油公司的二次授权专利“Ramesh Varadaraj,Eugene R.Thomas.Core annular flowof heavy crude oils in transportation pipelines and productionwellbores.US8298997B2(Oct.30,2012)”中，公开了多环芳烃磺酸盐用于这两种用途的水环法输送稠油时稠油和水的稳定流动。专利“Owen Neiman,Ken Sury,Daniel D.Joseph,Runyuan Bai,Christopher Grant.Process for pumping bitumen froth through apipeline.US005988198A(Nov.23,1999)”公开了泡沫沥青用水环法输送的注入顺序。
水环法的稳定性是该管输方法的技术关键。水环法面临的主要技术难题之一是管输过程中，尤其停运时，中心油流会自然发生上浮而造成重油粘附管壁，重启动压降增大。已有的文献报道主要通过泡沫流、油包水、黏弹液等方法控制油心上浮。在文章“敬加强，孙杰，赵红艳，段念，周怡诺，徐全新.稠油流动边界层水基泡沫减阻模拟.化工学报，2014，65，4301-4308”中，报道了利用空气、表面活性剂、水形成的水基泡沫流，可实现稠油流动边界层的减阻。由于气泡比重油密度小，这种方法可形成气、油、水三层，抑制了中心油流的上浮，上层气泡同时阻隔了重油与管壁的接触。专利“黄婉妮，敬加强，檀家桐，扈海莉，尹然，吴雪蓓，王帅，孙杰.一种U型泡沫环发生装置及方法，CN109252838A(2019.01.22)”中，公布了一种泡沫环发生装置及方法。但是相对于液体，气体的压缩性较大，管道压降稳定性较液体更难控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种重油三层液的形成方法，水和油互不相溶，所以一般分为两相，静置时为两层液体。本发明的重油三层液为一种液-液-液的三层液体结构，重油为中层液。在管输过程中、停止泵送的情况下，重油仍然保持在中间，由此可较大程度避免重油的偏移上浮和粘附管壁问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的第一个方面提供了一种重油三层液的形成方法，包括以下步骤：在温度为10～80℃的条件下，将水、重油、硅油混合，重油与水、硅油的比例为(5～15)g:(5～15)mL:(1～100)mL，获得所述重油三层液。
所述硅油为聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油，粘度为10～200000mPa·s。
所述重油为超稠油、稠油、渣油、沥青、燃料油等高黏易粘附管壁的重油；黏度为100～400000mPa·s。
所述水为自来水、去离子水、含盐水。
所述重油与水、硅油的比例为10g:10mL:15mL。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明提供的重油三层液是为用于水环法输送重油，是基于重油-水两相的水环法，对于管内的被输送物质作了改进。相对于已报道的重油管输方法，重油三层液体系具有以下优点：1)本方法不需加化学药剂，如乳化法需使用乳化剂，运输结束后还需破乳，减少了乳化和破乳程序；2)本方法可以在常温等较低温度下进行输送，相比于加热降黏法较节能降耗；3)相比于仅由水作润滑的水环法，本方法可避免重油的油心上浮问题，使得在管输重油的过程中停止泵送时，重油仍然能够绝大部分保持在管中部，不至于发生偏移上浮而粘附管壁；4)本方法使用液体作为上层润滑液，隔离重油与管壁，相比于泡沫流法，硅油敞开储存亦可，比泡沫流所需气体容易存储。
本申请的重油三层液用于水环法管输重油的用途，与现有技术的区别在于，上层隔离重油与管壁接触的介质为硅油，使得重油被夹于上层液和下层液之间。其中上层液硅油性质较稳定，原料储罐比气泡流中的泡沫容易存储和提供，并且可以减少油品在敞开放置下发生挥发或氧化变质。而下层液将重油悬浮于其上，将重油管底，甚至周边壁部分隔开，避免重油粘附。
附图说明
图1中左边的为重油和水、右边为重油三层液的示意图。
图2是重油三层液中取出渣油的大气压光离子高分辨率质谱图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性，不以此限制本发明的保护范围。
实施例1
常温常压下，用药匙取温度为50℃时表观黏度为316500mPa·s的超稠油(河南油田)约10g，以另一药匙将重质原油刮至100mL的烧杯中，加入30mL自来水，使重油浮于液面之上，再加入10mL在温度为25℃下、黏度为115000mPa·s的聚二甲基硅氧烷(上海麦克林生化科技有限公司)，形成重油三层液。其中，硅油位于最上层，超稠油位于中层，自来水位于最下层。由于超稠油为黑色，硅油和水均为无色透明液体，三层液体的界面清晰，见图1所示，图1中左边的为重油和水、右边为重油三层液的示意图。
在常温下较短时间，如24h，从体积观察，硅油与水不溶；从颜色观察，硅油与超稠油、水与超稠油也没有互溶现象，硅油和水均保持无色透明，表明三层液体稳定。
将三层液体系不断摇晃10s约20次，模拟流动时受剪切条件，再将所制备的三层液静置，模拟停止泵送情况。超稠油可随摇晃烧杯而自由晃动，停止摇晃烧杯后即恢复三层液形态。取决于与空气接触条件，若敞口摇晃，上层硅油层可能会进入少量气泡。
实施例2
常温常压下，用药匙取温度为50℃时表观黏度为316500mPa·s的超稠油(河南油田)约10g，以另一药匙将超稠油刮至100mL的烧杯中，加入30mL自来水，使重油浮于液面之上，再加入10mL在温度为25℃下黏度为10mPa·s的二甲基硅油(上海迈瑞尔化学技术有限公司)，形成重油三层液。其中，硅油位于最上层，超稠油位于中层，自来水位于最下层。
实施例3
常温常压下，在100mL的烧杯中加入30mL去离子水，加入10mL在温度为25℃下黏度为500mPa·s的二甲基硅油(上海泰坦科技股份有限公司)，先形成硅油-水两层液。另将超稠油加热至60℃，倾倒可缓慢流动，倒入烧杯中约10g。超稠油倒入时保持连续流动，形成重油三层液，1min后测量上层硅油温度约为35℃。其中，硅油位于最上层，超稠油位于中层，去离子水位于最下层。
实施例4
常温常压下，用药匙取渣油(高桥石化)约10g，以另一药匙将渣油刮至100mL的烧杯中，加入30mL自来水，使渣油浮于液面之上，再加入10mL在温度为25℃下黏度为500mPa·s的二甲基硅油，形成重油三层液。其中，硅油位于最上层，渣油位于中层，自来水位于最下层。
将重油三层液静置24小时，倒入分液漏斗，待静置分层后用吸管将上层硅油吸出，再将下层水相排出。用药勺取酌量渣油样品，送大气压光离子高分辨率质谱检测，见图2所示，图2是重油三层液中取出渣油的大气压光离子高分辨率质谱图，取出渣油与初始渣油的质谱图对比，重油三层液中的渣油的分子量范围与分布与原渣油基本一致，表明渣油在三层液体系中组成成分保持稳定。
实施例5
一个大气压下，将烧杯置于10℃的恒温水浴中，用药匙取渣油约10g，以另一药匙将渣油刮至100mL的烧杯中，加入30mL自来水，使重油浮于液面之上，再加入10mL在温度为25℃下黏度为500mPa·s的二甲基硅油，形成重油三层液。其中，硅油位于最上层，渣油位于中层，自来水位于最下层。
实施例6
常温条件下，在一端封闭、长10cm、管内径10mm的pvc透明软管中，注入2.5mL自来水，另取2只5mL塑料注射器，分别吸取超稠油和硅油待用。将软管开口端连接带Y型接头，分别连接软管、软管球阀和装有插入式接头的塑料注射器。将软管和注射器水平放置，先将2g超稠油挤入软管中，再注入2.5mL硅油，可在软管靠注射器端形成重油三层液，重油随硅油注入的而逐渐移动。模拟三层液管输重油的管道流动实验可通过预加热重油、优化预注入设计、选择注入程序等方面而进一步改进。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (7)

1.一种重油三层液的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：在温度为10～80℃的条件下，将水、重油、硅油混合，重油与水、硅油的比例为(5～15)g:(5～15)mL:(1～100)mL，获得所述重油三层液。
2.根据权利要求1所述的重油三层液的形成方法，其特征在于，所述硅油为聚二甲基硅氧烷、二甲基硅油。
3.根据权利要求2所述的重油三层液的形成方法，其特征在于，所述硅油的粘度为10～200000mPa·s。
4.根据权利要求1所述的重油三层液的形成方法，其特征在于，所述重油为超稠油、稠油、渣油、沥青、燃料油。
5.根据权利要求4所述的重油三层液的形成方法，其特征在于，所述重油的黏度为100mPa·s～400000mPa·s。
6.根据权利要求1所述的重油三层液的形成方法，其特征在于，所述水为自来水、去离子水、含盐水。
7.根据权利要求1所述的重油三层液的形成方法，其特征在于，所述重油与水、硅油的比例为10g:10mL:15mL。
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