CN110741063A - 乳剂稳定性的表征 - Google Patents
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Abstract
一种评估生产化学品对水和油乳剂的稳定性的影响的方法，乳剂包括生产化学品。方法包括：在检测部位处横跨乳剂施加电势差；测量由于施加的电势差而流经乳剂的电流；以及使用该测得的电流来评估生产化学品的影响。使用该测得的电流来评估生产化学品的影响的步骤可以包括，基于测得的电流确定是否已经达到或超过乳剂的临界电势。乳剂可以是原油乳剂。其可以是油包水乳剂。生产化学品可以是破乳剂。还提供了一种用于评估生产化学品对水和油乳剂的影响的设备。
Description
技术领域
本发明涉及乳剂稳定性的表征。具体地，其涉及用于评估诸如破乳剂的生产化学品对水或油乳剂(优选为原油乳剂)的乳剂稳定性的影响的方法和设备。
背景技术
油包水或水包油乳剂可以在从油藏和井口到分离和储存的原油的生产和加工的所有阶段中形成。这些乳剂必须溶解(即，水和油必须分离)以提供具有期望质量的终端产品。
油包水乳剂通过围绕油/水界面处的水液滴形成的界面膜稳定。这些膜中的组分通过增大界面粘度增强了乳剂的稳定性。乳剂分离为油和水需要这些乳化膜的脱稳。可以添加破乳剂(去乳化剂)以辅助这些膜的脱稳，并且最终增强乳剂的分离。
其他生产化学品可添加至包含包括缓蚀剂和杀菌剂的油包水乳剂的加工流中。如果这些生产化学品具有表面活性并且直接作用于水/油混合物，则它们可能影响乳剂的稳定性，或者可能与已添加至乳剂中的破乳剂相互作用并降低或提高其效率。
已知用于确定已添加破乳剂的乳剂的稳定性的多种方法，包括：
1.瓶试法，其中去乳化剂被添加至乳剂，振荡混合物以分散去乳化剂，并且记录分离阶段用时。
2.一种基于原油乳剂中的光散射来测量水液滴的聚结以确定乳剂稳定性的技术。该方法可以用于监控去乳化剂的聚结作用。
3.乳剂的介电常数的测量作为其稳定性的一种度量。介电常数随时间或去乳化剂剂量的改变可以用作乳剂稳定性的度量。
这些技术中的前两种不适用于原油加工期间的乳剂的实时表征，而第三种技术需要用于分析频率响应的高级设备。在成像时，原油系统中的深色带来了挑战。进一步地，难以确定使用这些方法的特定破乳剂的效率。
发明内容
从第一方面来看，本发明提供了一种评估生产化学品对水和油乳剂的稳定性的影响的方法，乳剂包括生产化学品，其中方法包括：在检测部位处横跨乳剂施加电势差；测量由于施加的电势差而流经乳剂的电流；并且使用该测得的电流以提供乳剂的稳定性的指示，从而评估生产化学品的影响和。
因此，乳剂是水和油的乳剂。水和油乳剂可以是原油乳剂。可以是油包水乳剂。优选地，是油包水原油乳剂。
在《胶体与界面科学进展》et al.,Advances in Colloid andInterface Science,100–102(2003)449-450)中讨论了一种最近研究用于测量油/水乳剂的乳剂稳定性的技术。这涉及确定要引起乳剂的聚结所需的电场。高压电场通过一对电极施加至乳剂，以引起油相中的水的絮凝和聚结，使得被刚性界面膜包围的水液滴呈链状构造。在水液滴在电场中对齐之前，乳剂具有极低的导电率，但是随着电场强度的增大，水液滴桥接电极之间的间隙并为电流创造出通道。最终，界面膜不可逆地破裂，并且乳剂的导电率显著地增大。发生这种情况的电场(E临界)因此可以成为乳剂的稳定性的指标。E临界的值越大反映出分散越稳定，因为需要较大的电场来对齐水液滴以实现导电。
电场强度为电势差除以电极之间的距离。因此，在电极的分离距离恒定的情况下，电场与横跨电极的电势差成比例。像这样，乳剂导电率增大时的电势差，即对应于E临界的临界电势V临界，可以用作乳剂的稳定性的指标。
本发明人认识到，如在上文本发明的第一方面中所述，可以开发这种技术用于水和油乳剂中的生产化学品的影响的评估，相比于之前讨论的现有技术方法具有显著的优点，特别是在原油加工方面。
首先，因为无需从加工流中物理取样，所以该方法非常适合于远程操作和过程控制。
而且，该方法能够实时测量待采取的乳剂的性质，这在过程控制方面高度有利。因为生产化学品的影响可以容易地实时评价，可以实时确定是否需要改变，例如改变生产化学品的剂量或类型。因此，本发明有利于用于短的响应时间来修正动作，例如调整添加至乳剂的生产化学品的剂量。
乳剂稳定性的这种高效控制有利于谨慎地控制正在添加至乳剂的生产化学品的剂量，并因此避免化学品的浪费。
该生产化学品可以是所使用的影响乳剂的稳定性的任意类型的生产化学品，诸如破乳剂、缓蚀剂、杀菌剂或阻垢剂。这种生产化学品可通过具有表面活性并直接作用于水/油混合物而直接影响乳剂的稳定性，或者通过与存在的另一生产化学品相互作用或降低其效率而间接影响乳剂性质。
本发明的概念独立于乳剂或使用的生产化学品的类型。因此其可用于对于给定的原油或水组合物优化生产化学品(例如，破乳剂)的量。
可以理解“检测部位”指的是乳剂被检查所在的位置，例如如果乳剂在管线中流动，那么检测部位可以是管线上的具体位置。
优选地，使用测得的电流以提供乳剂的稳定性的指示的步骤包括，基于测得的电流来确定是否已经达到或超过乳剂的临界电势。因此，临界电势可以用于生产化学品的影响的在线实时监控，这进而可以用于过程控制。提高乳剂的稳定性的过程改变将造成临界电势转移至更高值，而脱稳会导致相反的效果。
在一个实施方式中，将测得的电流与对应于临界电势V临界的参考电流相比较，并且如果测得的电流大于参考电流，则确定已经达到或超过乳剂的临界电势；并且如果测得的电流小于参考电流，则确定未达到或超过临界电势。因此可以认为在第二方面中，本发明提供了一种评估生产化学品对水和油乳剂的稳定性的影响的方法，乳剂包括生产化学品，其中方法包括：在检测部位处横跨乳剂施加电势差；测量由于施加的电势差而流经乳剂的电流；并且基于测得的电流，在测得的电流大于对应于临界电势的参考电流时确定已经达到或超过乳剂的临界电势，从而评估生产化学品对乳剂的稳定性的影响。
在另一实施方式中，在测量流经乳剂的电流的步骤之后，该方法还包括：增大横跨乳剂的电势差；测量由于增大的电势差流经乳剂的电流；并且确定电流关于电势差的改变率；其中在电流关于电势差的改变率等于或大于参考改变率值时确定已经达到或超过乳剂的临界电势。
因此，在第三方面中，可以认为本发明提供了一种评估生产化学品对水和油乳剂的稳定性的影响的方法，乳剂包括生产化学品，其中方法包括：在检测部位处横跨乳剂施加电势差；测量由于施加的电势差而流经乳剂的电流；增大横跨乳剂的电势差；测量由于增大的电势差而流经乳剂的电流；并且确定电流关于电势差的改变率；其中在电流关于电势差的改变率等于或大于参考改变率值时确定已经达到或超过乳剂的临界电势；从而评估生产化学品对乳剂的稳定性的影响。
可以理解的是，达到或超过意味着施加至乳剂的电势等于或高于乳剂的临界电势。
如果已经确定还未达到乳剂的临界电势，则上述方法可以进一步包括增大检测部位处横跨乳剂的电势差的步骤，并且重复这些步骤：测量由于施加的电势差而流经乳剂的电流，并且使用该测得的电流，通过基于测得的电流确定是否已经达到或超过乳剂的临界电势，以提供乳剂的稳定性的指示。随后可以重复该方法直至已经达到或超过临界电势。可以以预定范围的施加的电势差值重复该方法，换句话说，“扫描”一系列电势差。这些施加的电势差值优选地以1至100V之间的增量增大。
如果已经确定已经达到或超过乳剂的临界电势，则上述方法可以进一步包括这些步骤：基于在确定已经达到或超过临界电势时施加的电势差确定临界电势；并且将乳剂的临界电势与参考临界电势相比较以提供乳剂的稳定性的指示从而提供生产化学品的影响。
在一个实施方式中，如果临界电势与参考临界电势对应或者落入参考临界电势周围的参考窗内，则确定乳剂的稳定性处于期望水平从而生产化学品正提供恰当的影响。如果临界电势高于参考临界电势或者高于参考临界电势周围的参考窗，则确定乳剂的稳定性过高并且生产化学品在破坏乳剂上不够有效。如果临界电势低于参考临界电势或者低于参考临界电势周围的参考窗，则确定乳剂的稳定性过低并且生产化学品在破坏乳剂上过于有效。在后一种情况下，乳剂的稳定性极低，然而在一些情况下这实际上可能是期望效果，所以可选地这可以认为是“期望地低”。
由此评估和理解生产化学品对乳剂的稳定性的影响。在生产化学品是破乳剂的情况下，由此可以理解破乳剂的效率。因此可以设想对不同的生产化学品、不同的生产化学品的组合以及不同数量的生产化学品实施本发明的方法的实施方式，以评估这些不同选择对乳剂的稳定性的影响，从而表征生产化学品的影响。
通过“参考临界电势周围的参考窗”表示低于和/或高于参考临界电势的值的范围，这些值被认为足够接近参考临界电势以代表参考临界电势。
如上文所讨论的，临界电势是在水液滴对齐并且乳剂的导电率显著增大时所施加的电势差。因此，技术人员能够容易地将参考电流或对应于这种临界电势的电流的参考改变率、以及临界电势限定为对于特定应用是适宜的。技术人员也能够取决于乳剂的特定期望的特性及特定应用，容易地限定指示乳剂的优选稳定性的参考临界电势。
从先前描述中可以理解，由施加的电势差产生的电场在改变乳剂的导电率的物理特性方面是重要的，并且产生期望的电场所需的电势差将随例如电极间距的几何结构而不同。因此，虽然在电极间距不变的特定设定中，考虑施加的电势差和临界电势差是完全适宜的并且稍微简单一些，但可以可选地在施加的电场和临界电场E临界的环境中理解本发明。在电极间距改变的情况下，应当使用施加的电场和临界电场以确保一致性。从又一方面来看，本发明因此提供了一种评估生产化学品对油包水乳剂的稳定性的影响的方法，包括：添加生产化学品至乳剂；在检测部位处横跨乳剂施加电场；测量由于施加的电场而流经乳剂的电流；并且使用这个测得的电流以提供乳剂的稳定性的指示从而评价生产化学品的影响。上文描述的关于本发明的其他方面的许多特征无疑也适用于该方面，并且施加的电势差和临界电势的描述与施加的电场和临界电场的概念可互换。
所评估的生产化学品的影响可以用于过程控制。例如，要添加至乳剂或要添加至形成乳剂的加工流的生产化学品的剂量可以基于确定的生产化学品的影响来调整。可以理解，要添加的生产化学品可以是正在评估其影响的乳剂中所包括的相同的生产化学品，或者可以是不同的生产化学品。因此，本方法可以调整相同的生产化学品的剂量，或者生产化学品的影响的评估可以调整要添加至乳剂或形成乳剂的加工流的另一生产化学品——第二生产化学品——的剂量。
剂量的调整可以包括计算和计量恰当的剂量，但是可以包括或可以不包括将该调整的剂量添加至乳剂或加工流。在其不包括将该调整的剂量添加至乳剂或加工流的情况下，该方法可以进一步包括将调整剂量的生产化学品添加至乳剂或加工流。
在另一实施方式中，生产化学品的类型可以基于确定的生产化学品的影响来调整。
因此，通过本发明监控生产化学品的影响使得能够控制水和油乳剂的稳定性。
例如，如果临界电势超过参考临界电势或者高于参考临界电势周围的参考窗，则可以减小要添加至乳剂或加工流的生产化学品的剂量；可选地，如果临界电势小于参考临界电势或者低于参考临界电势周围的参考窗，则可以增大要添加至乳剂或加工流的生产化学品的剂量。
在另一实施方式中，使用测得的电流以提供乳剂的稳定性的指示的步骤包括将测得的电流与参考电流值相比较。因此，本发明的第四方面可以视为提供一种评估生产化学品对水和油乳剂的稳定性的影响的方法，乳剂包括生产化学品，其中方法包括：在检测部位处横跨乳剂施加电势差；测量由于施加的电势差而流经乳剂的电流；并且将测得的电流与参考电流值相比较，以评估生产化学品的影响。
如果测得的电流大于参考电流值或参考电流值周围的窗，则可以确定乳剂的稳定性是可以接受地低。或者，可以确定稳定性过低，那么优选地要添加至乳剂或要添加至形成乳剂的加工流的生产化学品的剂量随后减小。可选地，如果测得的电流小于参考电流值或参考电流值周围的窗，则可以确定乳剂的稳定性过高。优选地，要添加至乳剂或要添加至形成乳剂的加工流的生产化学品的剂量随后增大。
在非常简单的方面，本发明的一个实施方式可以认为是下面这样。连接至电极的电源扫描至预定值之内的电势。水液滴将在给定电势下对齐，从而产生电流。记录该过程发生所在的电势(临界电势)并将其与参考点相比较。可选地，可以施加固定电势并且将相应的电流与参考值相比较。该比较(至少间接地)提供生产化学品的影响的评估。
通过本发明的实施方式，可以调整要添加至乳剂或加工流的生产化学品的剂量，以便于优化乳剂的稳定性。因此，从第五方面来看，本发明可以视为提供一种优化水和油乳剂的稳定性的方法，包括：将生产化学品添加至乳剂或形成乳剂的加工流；在检测部位处横跨乳剂施加电势差；测量由于施加的电势差而流经乳剂的电流；使用该测得的电流以评估生产化学品的影响；基于确定的生产化学品的影响来调整要添加至乳剂的生产化学品的剂量；并且将调整剂量的生产化学品添加至乳剂或形成乳剂的加工流。
要添加至乳剂或加工流的生产化学品可以在检测部位的上游和/或下游被添加。当生产化学品在上游被添加时，可以测量生产化学品的影响并且根据测得的响应进一步控制。
典型地，乳剂可在管子中流动。一对电极中的第一电极可安装在管子的壁上。该对电极中的第二电极可安装在管子的壁上并且与第一电极径向地偏离；并且/或者安装在管子的壁上并且与第一电极轴向地偏离；并且/或者设置在乳剂内。
在一些实施方式中，该方法可以进一步包括调节检测部位的上游的乳剂的流动，优选地使用阀门或流量调节装置或流量变换装置。
在一个特定的实施方式中，乳剂从主乳剂流径转移，并且检测部位在该转移的流径上。
尽管本发明的实施方式允许通过生产化学品的剂量调整来优化乳剂稳定性，但实施方式也可以设想为乳剂稳定性不通过剂量调整来优化。在这样的实施方式中，本发明的方法可以用于，通过评估不同生产化学品对乳剂的稳定性的影响以及由于与其他添加剂的干扰而引起的乳剂行为的改变，来简单地表征不同生产化学品的响应。因此该方法可以用于确定已添加生产化学品的乳剂的参考临界电势。
本发明还扩展至构造为实施上述方法中的任意一种的设备。具体地，从第六方面来看，本发明提供了一种用于评估生产化学品对包括该生产化学品的水和油乳剂的稳定性的影响的设备，该设备包括：构造为在检测部位处横跨乳剂布置的一对电极；连接横跨该对电极并且配置为横跨该对电极施加电势差的电源；以及处理单元；其中处理单元配置为：测量由于施加的电势差而流经乳剂的电流，并且使用该测得的电流以提供乳剂的稳定性的指示从而提供生产化学品的影响。
可以理解，乳剂的临界电势取决于电极之间的间距。因此，添加有生产化学品的乳剂的临界电势可取决于电极的设定而不同。临界电场强度是恒定的，与电极间距无关。然而，因为电极间距已知，因此该临界电势可以用作乳剂稳定性的指标。
该设备易于实施并且不需要复杂的装置。
该设备可横跨运送乳剂的管子设置。该设备因此可在现有的管子上改装或安装。
该对电极中的第一电极可安装在管子的壁上。该对电极中的第二电极可安装在管子的壁上并且与第一电极径向地偏离；并且/或者安装在管子的壁上并且与第一电极轴向地偏离；并且/或者设置在乳剂内。该设备因此可以取决于检测部位的位置以任意适合方式安装。
该设备可以进一步包括构造为在检测部位处横跨乳剂布置的附加的一对或多对电极。例如，一对电极可以水平地布置在检测部位处，同时第二对电极可以垂直于第一对电极布置。该电源或另一电源优选地会横跨连接附加的一对电极以在横跨连接在附加的一对电极上施加电势差，并且处理单元优选地会测量由于通过所有对电极施加的电势差而流动的电流。以此方式，可以解释乳剂的流动的分层。
还提供了一种用于运送乳剂的包括上述设备的管子，以及一种包括这种管子的原油加工系统。
检测部位可以位于管子的旁通管段。检测部位的上游可以设置有阀门或流量改变装置或流量变换装置。这样做，乳剂的流动可以在乳剂到达检测部位时更受控制。
检测部位可以位于泵的上游。以此方式，可以确定泵上游的乳剂的稳定性，以便确保正确地理解进入泵的流体的行为。可替代地，检测部位可以位于泵的下游。泵可以具有生成乳剂的趋势。因此可以确定离开泵的乳剂的稳定性，以便理解离开泵的流体的行为。
附图说明
技术人员可以容易地理解，上文描述的本发明的实施方式的各种的选择性的和优选的特征适用于上文讨论的本发明的各种方面中的全部。所以本发明所属领域的技术人员可以容易地理解如何制造和使用本发明的设备和方法，而无需过度尝试，下面将通过仅示例的方式并结合参考一些附图来详细描述本文的实施方式，其中：
图1示出了用于评估生产化学品对油包水乳剂的影响的设备的示例性实施方式；
图2A示出了用于评估生产化学品对油包水乳剂的影响的设备的替代示例性实施方式；
图2B示出了用于评估生产化学品对油包水乳剂的影响的设备的替代示例性实施方式；
图3示出了用于评估生产化学品对油包水乳剂的影响的设备的替代示例性实施方式；以及
图4是一个示例性实施方式的以伏特(V)为单位的临界电势对破乳剂浓度的图表。现在将参考附图，其中相似的附图标记标识本公开的相似的结构特征或方面。出于解释和说明的目的而非限制，用于评估生产化学品对油包水原油乳剂的乳剂稳定性的影响的设备的一个实施方式的示意图如图1所示，并且概括地以附图标记100指定。其他实施方式如图2A至图4所示。生产化学品通常为破乳剂，但也可以是对乳剂的稳定性有影响的任何生产化学品。
具体实施方式
设备100包括在检测部位116处横跨原油乳剂设置的一对电极120a、120b。该对电极120a、120b中的第一电极120a布置为使得其大体上与该对电极中的第二电极120b平行。设备100设置在管子110上。第一电极120a设置在管子110的壁上。第二电极120b设置在管子110的壁上，径向地偏离第一电极120a并且大体上与第一电极120a相对。
乳剂可以是停滞的，或者可允许在运送原油乳剂和生产化学品的管子110内流动。在允许乳剂流动的情况下，乳剂的流动方向130大体上可以是从检测部位116的上游侧112到检测部位116的下游侧114。例如破乳剂的生产化学品在检测部位116的上游112和/或下游114被添加至乳剂。
该对电极120a、120b连接至电源140。电源140提供电压，既可以是交流或直流电压(电势差)，也可以是其组合。在优选实施方式中，施加直流电势差。电源140可提供固定电势差或可提供可变电势差。横跨该对电极120a、120b施加的最大电势差可以取决于应用而不同，但由于高电压下的电火花的风险可能限制为小于10,000V，并且通常低于1000V。电极可以由任意适合材料形成；对于许多系统，不锈钢可以是适合的，但是对于更腐蚀性环境，可以考虑贵金属、贵金属氧化物、碳和/或铅。
横跨该对电极120a、120b设置有处理单元150。处理单元150配置为控制电源140并测量在该对电极120a、120b之间流动的电流。
处理单元150可存储横跨该对电极120a、120b施加的电势差或一系列电势差的值，并且进一步可存储对应的测得的电流值。其可配置为执行各种计算，例如确定临界电势(稍后讨论)。
处理单元150可存储一个或多个参考特性。参考特性可以是代表优选的乳剂稳定性的电势或电流值。处理单元150可存储用于不同类型的乳剂和生产化学品以及不同的乳剂和生产化学品的不同组合的参考乳剂稳定性特性。
处理单元150可连接至显示器(未示出)，显示器配置为向操作者显示各种测量和计算的值，诸如正在被评估的乳剂的临界电势以及该值与参考值的比较方式。
处理单元150配置为基于测得的电流值来确定并控制要添加至检测部位116的上游112和/或下游114的乳剂的破乳剂的量，如稍后讨论的那样。
检测部位116可以位于原油加工线中的任意阶段。设备100可以安装在井中、管道中或过程装置中(例如，在分离器处或在分离器中)。
现在将描述使用图1的设备100来评估破乳剂的影响的第一种方法。该方法利用测得的电流值来确定是否已经达到临界电势。破乳剂在检测部位116的上游112的一点处被添加至乳剂。添加有破乳剂的乳剂然后经过管子110流至检测部位116。电源140横跨第一电极120a和第二电极120b施加电势差。处理单元150然后测量并记录横跨第一电极120a和第二电极120b的电势差以及在第一电极120a与第二电极120b之间流动的电流。处理单元150计算该记录的电流和参考电流之间的差以提供电流变化值。参考电流是预先存储在处理单元150中的固定值，并且代表施加的临界电势。
如果该记录的电流大于或等于参考电流，即电流变化值是零或正数，则确定横跨第一电极120a和第二电极120b施加的电势差处于或高于乳剂的临界电势。如果该记录的电流小于参考电流，即电流变化值是负数，则确定横跨第一电极120a和第二电极120b施加的电势差低于乳剂的临界电势。
如果已经确定横跨第一电极120a和第二电极120b施加的电势差低于正在表征的乳剂的临界电势，则施加至第一电极120a和第二电极120b的电势差随后增大，并且重复上述过程直至确定电流变化值是零或正数。横跨第一电极120a和第二电极120b施加的电势差可以在1-100V的范围内按间隔增大(即，以1-100V的梯级)。换句话说，以逐步方式“扫描”一系列电势差，以便确定何时已经达到临界电势。
如果已经确定横跨第一电极120a和第二电极120b施加的电势差处于或高于乳剂的临界电势，则横跨第一电极120a和第二电极120b施加的电势差作为测得的临界电势被存储在处理单元150中。
然后将测得的临界电势与参考临界电势相比较。处理单元150计算测得的临界电势和参考临界电势之间的差，并将该值存储为临界电势误差。该误差随后用于调整添加至检测部位116的上游112或下游114的乳剂的破乳剂的剂量。
例如，如果测得的临界电势大于参考临界电势，即临界电势误差是正数，则确定乳剂的稳定性过高。要添加至乳剂的破乳剂的剂量随后增大。
另一方面，如果测得的临界电势小于参考临界电势，即临界电势误差是负数，则确定乳剂的稳定性过低，并且要添加至乳剂的破乳剂的剂量可以以上述方式减小。可选地，可以确定乳剂的低稳定性对于加工目的是适合的，从而不调整破乳剂的剂量。这可以取决于临界电势误差的量级。
如果测得的临界电势等于参考临界电势，即临界电势误差是零，或者测得的临界电势在参考临界电势的一定范围内，则确定乳剂的稳定性是期望的或在期望范围内。那么可以无需调整要添加至乳剂的破乳剂的剂量。
现在将描述使用图1的设备100来评估破乳剂的影响的第二种方法。该方法与上文描述的第一种方法相似，除了代替使用测得的电流值，其使用测得的流动的电流的改变率以确定是否已经达到临界电势。电流的特定改变率可以指示要达到的临界电势，因为一旦达到临界电势，电流就显著增大。破乳剂在检测部位116的上游112的一点处被添加至乳剂。添加有破乳剂的乳剂经过管子110然后流至检测部位116。电源140横跨第一电极120a和第二电极120b施加第一电势差。处理单元150测量并记录横跨第一电极120a和第二电极120b施加的电势差以及在电极之间流动的相应电流。
横跨第一电极120a和第二电极120b施加的电势差然后增大至第二电势差，导致横跨乳剂施加新的电场。横跨第一电极120a和第二电极120b施加的电势差可以在1-100V的范围内按间隔增大(即，以1-100V的梯级)。处理单元150测量并记录横跨第一电极120a和第二电极120b施加的电势差以及流经乳剂的相应电流。然后，处理单元150相对于电势差的改变计算从第一电势差到第二电势差的电流的改变，以便找出电流的改变率。
如果这个计算的电流值小于参考改变率值(参考改变率值指示施加的临界电势)，则确定施加的第二电势差未处于乳剂的临界电势。施加至第一电极120a和第二电极120b的电势差随后增大，并且重复上述过程直至计算值大于或等于参考改变率值。换句话说，以逐步方式“扫描”一系列电势差，以便求出临界电势。
然而，如果计算的电流值大于或等于参考改变率值，则确定施加的第二电势差处于或大于乳剂的临界电势。
乳剂的临界电势可设定为第一电势差和第二电势差的算术平均值，并作为测得的临界电势存储在处理单元150中。可选地，测得的临界电势可设定为等于施加的第二电势差。
然后将测得的临界电势与参考临界电势相比较。处理单元150计算测得的临界电势与参考临界电势之间的差，并将该值存储为临界电势误差。如上所述，该误差随后用于调整添加至检测部位116的上游112或下游114的乳剂的破乳剂的剂量。
现在将描述使用图1的设备100来评估破乳剂的影响的第三种方法。在该方法中，实际上未计算V临界。破乳剂在检测部位116的上游112的一点处被添加至乳剂。添加有破乳剂的乳剂经过管子110流至检测部位116。电源140横跨第一电极120a和第二电极120b施加固定的电势差。处理单元150测量并记录横跨第一电极120a和第二电极120b施加的电势差以及流经乳剂的相应电流。测得的电流与指示所需乳剂稳定性的参考电流(例如，这可以是施加临界电势下的电流，但临界电势本身实际上未计算)相比较。
如果测得的电流等于参考电流，则确定乳剂的导电率从而确定乳剂的稳定性处于期望水平或在期望范围内。可以无需调整添加至乳剂的破乳剂的剂量。
如果测得的电流大于参考电流，则确定乳剂的导电率过高从而确定乳剂的稳定性过低。为了提高乳剂的稳定性，可以以上文所述的方式减小要添加至乳剂的破乳剂的剂量。或者，可以确定乳剂的低稳定性是适合的，从而不调整破乳剂的剂量。这可以取决于测得的电流和参考电流之间的差的量级。
如果测得的电流小于参考电流，则确定导电率过低使得乳剂的稳定性过高。随后可以如上所述地调整(即，增大)要添加至检测部位116的上游112或下游114的乳剂的破乳剂的剂量，以降低乳剂的稳定性。
可以重复上述过程，即处理单元150可以持续地监控第一电极120a与第二电极120b之间的电流，以便确定乳剂的稳定性是否过低、过高或处于期望水平。以此方式，如有必要可以调整要添加至乳剂的破乳剂的剂量，以便确保乳剂的稳定性处于或低于期望水平。
对于上述方法中的每一种，一旦已经调整要添加至乳剂的生产化学品(例如，破乳剂)的剂量，调整剂量的生产化学品随后就添加至乳剂。
上述方法中的每一种均描述了最初添加至乳剂的例如破乳剂的生产化学品的剂量的调整。然而，在其他实施方式中，可以基于是否确定乳剂的稳定性过高或过低来调整另一生产化学品。例如，如果确定乳剂的稳定性过高，则也可以添加例如另一破乳剂的另一生产化学品以修正乳剂的稳定性(或者可以增大这个其他破乳剂的剂量)。同样地，如果确定乳剂的稳定性过低，则可以减小正添加至乳剂的例如不同的破乳剂的不同的生产化学品的剂量。
此外，代替调整(最初添加的一个或不同的一个)生产化学品的剂量，可以为了修正乳剂的稳定性而改变生产化学品的类型。例如，如果确定乳剂的稳定性过高，则最初添加的生产化学品可以改变为产生更强的脱稳影响的生产化学品。同样地，如果确定乳剂的稳定性过低，则最初添加的生产化学品可以改变为产生更弱的脱稳影响的生产化学品。或者，如果确定乳剂的稳定性处于期望水平，那么不改变生产化学品的类型。
生产化学品可以在检测部位的上游或下游被添加。
调整生产化学品的剂量和添加生产化学品至乳剂的步骤可以是完全自动的并由处理单元150控制。可选地，对于手动控制的设备，可以通过显示器将要评估的乳剂的临界电势和/或其与参考值的比较向操作者指示。然后操作者可以手动地确定应当如何调整(最初添加的一个或不同的一个)生产化学品的剂量，并且然后相应地调整剂量并将其添加至乳剂。可以理解，上述方法的任意一个或多个步骤可以手动地执行。
图2A示出了根据本发明的一个实施方式的用于评估生产化学品对原油乳剂的乳剂稳定性的影响的替代设备200。第一电极120a可设置在管子110的壁上，并且第二电极120b可邻近第一电极120a设置，使得其在大致与乳剂的流动方向130成直线的方向上与第一电极120a轴向地偏离。上文描述的用于评估生产化学品对原油乳剂的影响的方法可以使用设备200来应用。
图2B示出了根据本发明的一个实施方式的用于评估生产化学品对原油乳剂的乳剂稳定性的影响的另一替代设备300。第一电极120a可设置在管子110的壁上，并且第二电极120b可设置在管子110之内，使得其在乳剂内。上文描述的用于评估生产化学品对原油乳剂稳定性的影响的方法可以使用设备300来应用。
图3示出了用于评估生产化学品对原油乳剂的乳剂稳定性的影响的又一替代设备400。可以在横跨管子110设置有旁通管段210。待表征的乳剂流230可以从管子110转移并流入至旁通管段210中。上述设备100、200、400可以横跨旁通管段210设置(代替那些先前实施方式中的横跨管子本身)。乳剂可在检测部位216的下游214通过流径240回到管子110。上文描述的用于评估生产化学品对原油乳剂的乳剂稳定性的影响的方法可以使用设备400来应用。
可选地，为了在乳剂到达检测部位116、216之前调节乳剂的流动，可在检测部位116、216的上游设置阀门或流量调节/变换装置(例如涡流元件)。
可以清楚地理解，上文所述的设备不仅能够评估生产化学品对油包水乳剂的影响，而且能够通过生产化学品的剂量调整来优化乳剂稳定性。因此，本发明的实施方式的设备和方法可认为是提供优化油包水乳剂的乳剂稳定性的设备和方法。
然而，还设想了不优化乳剂稳定性的实施方式。准确的说，仅评估生产化学品的影响以便表征生产化学品的响应。不同添加剂可以添加至乳剂，并评估生产化学品的影响产生的任何改变。
图4是本发明的一个示例性实施方式的临界电势对破乳剂浓度的图表。该图表示出这样的概念：随着破乳剂的浓度增大(从而乳剂的稳定性降低)，临界电势在突然减小时将达到一点(此处，接近660V)。因此，在该点处，乳剂的稳定性已经降低至水液滴由施加的电势容易地对齐并且电流可以流动的一点。然后要完成这所需要的电势(即，临界电势)减小，因为乳剂由破乳剂充分“破坏”，即乳剂足够不稳定以允许电流容易地流动。
尽管在施加电势差方面描述了上述实施方式，但是从本申请的先前描述中也可以理解，由施加的电势差产生的电场在改变乳剂的导电率的物理特性方面是重要的，换句话说乳剂的脱稳是由电场引起的。产生电场所需的电势差将随例如电极间距的几何结构而不同。在诸如上文所述的实施方式的电极间距不变的特定设定中，考虑施加的电势差和临界电势差是完全适宜的并且稍微简单一些。然而，代替考虑电势差和临界电势差V临界的应用，可以替代地在施加的电场和临界电场E临界的环境中理解上述实施方式。在电极间距改变的情况下，应当是施加的电场和使用确保一致性的临界电场。
尽管本公开的设备和方法已经参考实施方式示出并描述，本领域技术人员容易理解可以不背离本公开的范围对其作出改变或变型。
Claims (33)
1.一种评估生产化学品对水和油乳剂的稳定性的影响的方法，所述乳剂包括所述生产化学品，其中所述方法包括：
在检测部位处横跨所述乳剂施加电势差；
测量由于施加的所述电势差而流经所述乳剂的电流；以及
使用该测得的电流以提供所述乳剂的稳定性的指示，从而评估所述生产化学品的影响。
2.根据权利要求1所述的方法，其中使用该测得的电流以提供所述乳剂的稳定性的指示的步骤包括：基于所述测得的电流来确定是否已经达到或超过所述乳剂的临界电势。
3.根据权利要求2所述的方法，其中将所述测得的电流与对应于所述临界电势的参考电流相比较，并且如果所述测得的电流大于或等于所述参考电流，则确定已经达到或超过所述乳剂的所述临界电势；如果所述测得的电流小于所述参考电流，则确定还未达到所述临界电势。
4.根据权利要求2所述的方法，其中在测量流经所述乳剂的电流的步骤之后，所述方法进一步包括：
增大横跨所述乳剂的所述电势差；
测量由于增大的所述电势差而流经所述乳剂的所述电流；
确定所述电流关于电势差的改变率；
将确定的改变率与参考改变率值相比较；
并且如果测得的所述改变率大于或等于所述参考改变率值，则确定已经达到或超过所述乳剂的所述临界电势；如果测得的所述改变率小于所述参考改变率值，则确定还未达到所述临界电势。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其中如果已经确定还未达到所述乳剂的所述临界电势，则所述方法进一步包括增大所述检测部位处横跨所述乳剂的所述电势差，并且重复这些步骤：
测量由于施加的所述电势差而流经所述乳剂的电流；以及
使用该测得的电流，通过基于所述测得的电流确定是否已经达到或超过所述乳剂的临界电势，以提供所述乳剂的所述稳定性的指示。
6.根据权利要求5所述的方法，其中重复所述方法直至已经达到或超过所述临界电势。
7.根据权利要求5所述的方法，其中以预定范围的施加的电势差值重复所述方法；优选地以1至100V之间的增量重复。
8.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中如果已经确定已经达到或超过所述乳剂的所述临界电势，则所述方法进一步包括：
基于在确定已经达到或超过所述临界电势时施加的所述电势差确定所述临界电势；以及
将所述乳剂的所述临界电势与参考临界电势相比较，以提供所述乳剂的所述稳定性的指示从而提供所述生产化学品的影响。
9.根据权利要求8所述的方法，其中
如果所述临界电势与所述参考临界电势对应或者落入所述参考临界电势周围的参考窗内，则确定所述乳剂的所述稳定性处于期望水平从而所述生产化学品正提供恰当的影响；
如果所述临界电势高于所述参考临界电势或者高于所述参考临界电势周围的参考窗，则确定所述乳剂的所述稳定性过高并且所述生产化学品在破坏所述乳剂上不够有效；
如果所述临界电势低于所述参考临界电势或者低于所述参考临界电势周围的参考窗，则确定所述乳剂的所述稳定性过低并且所述生产化学品在破坏所述乳剂上过于有效。
10.根据前述任一项权利要求所述的方法，进一步包括基于确定的所述生产化学品的影响来调整要添加至所述乳剂或要添加至形成所述乳剂的加工流的生产化学品的剂量；
或者基于确定的所述生产化学品的影响来调整要添加至所述乳剂或要添加至形成所述乳剂的加工流的生产化学品的类型。
11.根据从属于权利要求9时的权利要求10所述的方法，其中如果所述临界电势超过所述参考临界电势或高于所述参考临界电势周围的参考窗，则减小要添加至所述乳剂或所述加工流的生产化学品的剂量；并且如果所述临界电势小于所述参考临界电势或低于所述参考临界电势周围的参考窗，则增大要添加至所述乳剂或所述加工流的生产化学品的剂量。
12.根据从属于权利要求9时的权利要求10或根据权利要求11所述的方法，进一步包括将调整剂量的所述生产化学品添加至所述乳剂或形成所述乳剂的所述加工流的步骤。
13.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述测得的电流以提供所述乳剂的所述稳定性的指示的步骤包括：将所述测得的电流与参考电流值相比较。
14.根据权利要求13所述的方法，其中如果所述测得的电流大于所述参考电流值或所述参考电流值周围的窗，则确定所述乳剂的所述稳定性可接受地低或过低；优选地，其中如果确定所述稳定性过低，则减小要添加至所述乳剂或要添加至形成所述乳剂的加工流的生产化学品的剂量。
15.根据权利要求13所述的方法，其中如果所述测得的电流小于所述参考电流值或所述参考电流值周围的窗，则确定所述乳剂的所述稳定性过高；优选地，其中增大要添加至所述乳剂或要添加至形成所述乳剂的加工流的生产化学品的剂量。
16.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述乳剂是原油乳剂并且/或者其中所述乳剂是油包水乳剂。
17.根据权利要求10至12或14至16中的任一项所述的方法，其中要添加至所述乳剂或所述加工流的所述生产化学品在所述检测部位的上游和/或下游被添加。
18.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述乳剂在管子中流动。
19.根据权利要求18所述的方法，其中一对电极中的第一电极安装在所述管子的壁上。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述一对电极中的第二电极为：
安装在所述管子的壁上并与所述第一电极径向地偏离；并且/或者
安装在所述管子的壁上并与所述第一电极轴向地偏离；并且/或者
设置在所述乳剂内。
21.根据前述任一项权利要求所述的方法，进一步包括调节所述检测部位上游的所述乳剂的流动，优选地使用阀门或流量调节装置或流量变换装置来调节。
22.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述乳剂从主乳剂流径转移，并且所述检测部位在该转移的流径上。
23.一种优化水和油乳剂的稳定性的方法，包括根据权利要求10至12或14至16中的任一项所述的方法。
24.一种设备，所述设备构造为实施前述任一项权利要求所述的方法。
25.一种用于评估生产化学品对包括所述生产化学品的水和油乳剂的影响的设备，所述设备包括：
一对电极，所述一对电极构造为在检测部位处横跨所述乳剂布置；
电源，所述电源连接横跨所述一对电极并且配置为横跨所述一对电极施加电势差；以及
处理单元；
其中所述处理单元配置为：
测量由于施加的所述电势差而流经所述乳剂的电流，并且
使用该测得的电流以提供所述乳剂的所述稳定性的指示从而提供所述生产化学品的影响。
26.根据权利要求25所述的设备，其中所述设备构造为横跨运送所述乳剂的管子设置。
27.根据权利要求25所述的设备，其中所述一对电极中的第一电极构造为安装在所述管子的壁上。
28.根据权利要求27所述的设备，其中所述一对电极中的第二电极构造为：
安装在所述管子的壁上并与所述第一电极径向地偏离；并且/或者
安装在所述管子的壁上并与所述第一电极轴向地偏离；并且/或者
设置在所述乳剂内。
29.根据权利要求25至28中的任一项所述的设备，进一步包括构造为在所述检测部位处横跨所述乳剂布置的附加的一对或多对电极。
30.根据前述任一项权利要求所述的方法或设备，其中所述生产化学品是破乳剂、缓蚀剂、杀菌剂或阻垢剂。
31.一种运送乳剂的管子，包括根据权利要求25至29中的任一项所述的设备。
32.根据权利要求31所述的管子，其中所述检测部位位于所述管子的旁通管段处。
33.根据权利要求31或32所述的管子，其中所述检测部位的上游设置有阀门或流量改变或流量变换装置。
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