CN206638570U - 高温乳化动态测试仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种高温乳化动态测试仪。该高温乳化动态测试仪包括可视乳化单元，以及分别与可视乳化单元相连的振动单元和温度控制单元；可视乳化单元包括可视容器、刻度尺和可视试管；刻度尺和可视试管位于可视容器内；温度控制单元包括温度控制仪，以及分别与温度控制仪相连的热电偶和电热管；电热管的加热部位以及热电偶的测量部位均位于可视容器的内部；振动单元包括振动发生器，以及与振动发生器相连的振动调控和显示仪表。本实用新型提供的技术方案能够在油水乳化过程中和静置破乳过程中准确测得油相‑乳化带界面和水相‑乳化带的界面高度的动态变化数据，可准确控制乳化条件，操作简便，实验周期短。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高温乳化动态测试仪，属于乳化性能测试技术领域。
背景技术
在很多工业和技术领域内，都涉及到高温条件下油水乳化能力和乳液稳定性的测试与评价。例如，在石油开采领域，尤其是含表面活性剂的化学驱过程中，油水乳化能力和乳液稳定性是影响驱油效率和波及效率的重要因素。因此，建立在油藏(尤其是高温油藏)条件下，油水乳化能力和乳液稳定性评价方法是化学驱理论与技术研究的迫切需求。
现有的油水乳化和乳液稳定性测试方法主要有手摇法和机械搅拌法。长期以来，这两种方法在油水乳化相关研究领域广泛应用，起到了很重要作用。但是，这两种方法存在一些问题，如下所述：
①不能在油藏高温条件下(尤其是超过100℃的高温油藏)开展乳化评价实验；
②油样常粘附在壁面，难以读数；
③无法测取乳化过程中各相界面的位置，无法获取乳化过程的动态信息；
④油滴的悬浮对初始乳化量测定造成很大困难；
⑤手摇法的乳化条件难以量化控制。
因此，提供一种在高温油藏条件下，测试油水乳化能力和乳液稳定性的仪器成为本领域亟待解决的技术问题。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种高温乳化动态测试仪。本实用新型提供的技术方案能够在油水乳化过程中和静置破乳过程中准确测得油相‐乳化带界面和水相‐乳化带的界面高度的动态变化数据，可准确控制乳化条件，操作简便，实验周期短。
为达到上述目的，本实用新型提供了一种高温乳化动态测试仪，该高温乳化动态测试仪包括可视乳化单元，以及分别与所述可视乳化单元相连的振动单元和温度控制单元；其中，
所述可视乳化单元包括可视容器、刻度尺和可视试管；其中，所述刻度尺和可视试管位于所述可视容器内；
所述温度控制单元包括温度控制仪，以及分别与所述温度控制仪相连的热电偶和电热管；其中，所述电热管的加热部位，以及所述热电偶的测量部位均位于所述可视容器的内部；
所述振动单元包括振动发生器，以及与所述振动发生器相连的振动调控和显示仪表。
在上述高温乳化动态测试仪中，优选的，所述刻度尺是由不锈钢材料制成的刻度尺，所述可视试管为玻璃试管，但不限于此。
在上述高温乳化动态测试仪中，所述可视容器是由耐温耐压材料制备得到的可视容器(例如可以是由耐温耐压玻璃制成的可视容器)，所述可视容器可以耐受150℃的高温；所述电热管可以用来对所述可视容器内的液体介质进行加热，所述热电偶可以实时测量液体介质的温度，所述温度控制仪可以用来调控实验温度并实时显示热电偶实时测量的温度。
在上述高温乳化动态测试仪中，优选的，所述刻度尺竖直设置在所述可视容器的内部；更优选的，所述刻度尺的顶端与所述可视容器的顶端相连，所述刻度尺的底端处于悬空状态，没有与可视容器的底端相连；进一步优选的，当所述可视试管内装入液体时，所述液体的底部与所述刻度尺上的初始刻度值在同一水平线/面上。
在上述高温乳化动态测试仪中，优选的，所述可视试管沿竖直方向置于所述可视容器内，其与所述刻度尺是相互平行的。
在上述高温乳化动态测试仪中，优选的，所述可视试管的顶部设有密封塞。
在上述高温乳化动态测试仪中，优选的，所述振动单元的振动频率为100Hz-105Hz，功率为0-200W。
在上述高温乳化动态测试仪中，优选的，该高温乳化动态测试仪采用螺扣连接的方式将所述振动发生器与所述可视容器的底部相连，但不限于此，其他的常规连接方式也可以。
本实用新型的有益效果：
1)本实用新型提供的高温乳化动态测试仪，实验温度可以达到150℃，在油水乳化过程和破乳过程中，能够准确测得油相-乳化带的界面位置和水相-乳化带的界面位置的动态变化数据，消除了油滴悬浮及重力分离造成的初始乳化量测量的误差；
2)本实用新型提供的高温乳化动态测试仪可以通过调节振动源的功率，准确控制乳化条件，实现了测试条件的可重复操作；
3)本实用新型提供的高温乳化动态测试仪操作简便、实验周期短；
4)本实用新型提供的高温乳化动态测试仪能够应用于涉及常温至高温(≤150℃)条件下的乳化性能的测试，可以应用于油气田开发技术领域(例如高温油藏条件下的油水乳化性能的测试)及其它相关领域(例如食品工程，化学工程等行业中涉及油水乳化性能测试的均可以使用本实用新型提供的高温乳化动态测试仪)；在油气田开发领域中进行应用时，本实用新型提供的高温乳化动态测试仪为油田现场筛选和研发相应油藏条件下的乳化剂提供依据，为水驱、气驱、化学驱理论与技术研究提供了支持。
附图说明
图1为实施例1提供的高温乳化动态测试仪的结构示意图；
图2为实施例2中需要读取和记录的参数的示意图；图中的a为振动乳化前需要读取和记录的参数，图中的b为振动乳化过程中需要读取和记录的参数；
图3为实施例2中乳化油率与振动时间的关系曲线；
图4为实施例2中乳化油率与油水分离时间的关系曲线；
主要附图标号说明：
1：耐温耐压玻璃筒；2：钢尺；3：热电偶；4：电热管；5：玻璃试管；6：温度控制仪；7：振动发生器；8：振动调控和显示仪表。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本实用新型的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本实用新型的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种高温乳化动态测试仪，其结构示意图如图1所示。
该高温乳化动态测试仪包括可视乳化单元，以及与分别与可视乳化单元相连的振动单元和温度控制单元；其中，
可视乳化单元包括耐温耐压玻璃筒1、钢尺2和玻璃试管5；钢尺2和玻璃试管5均位于耐温耐压玻璃筒1；其中，耐温耐压玻璃筒1可以承受150℃的高温和1.5MPa的压强；钢尺2的顶端与耐温耐压玻璃筒1的顶端相连，钢尺2的底端处于悬空状态，没有与耐温耐压玻璃筒1的底端相连，钢尺2沿着顶端至底端的方向，其上的刻度值逐渐减小；玻璃试管5的顶部设有密封塞；
温度控制单元包括温度控制仪6，以及分别与温度控制仪6相连的热电偶3和电热管4；电热管4的加热部位以及热电偶3的测量部位均位于耐温耐压玻璃筒1的内部；电热管4可以用来对耐温耐压玻璃筒内的液体介质进行加热，热电偶3可以实时测量液体介质的温度；
振动单元包括振动发生器7，以及与振动发生器7相连的振动调控和显示仪表8。
实施例2
本实施例提供了一种利用实施例1中的高温乳化动态测试仪进行油水乳化性能测试的方法，该方法包括以下步骤：
向玻璃试管5内先加入预先配制好的乳化剂溶液(水相)，后加入油样(油相)，两者体积之比为1:1，加入油样完毕后，旋紧瓶塞密封。
将玻璃试管5放入耐温耐压玻璃筒1内，保持玻璃试管5竖直向上，此时水相在下，油相在上；同时使钢尺2上的初始刻度值与水相的底部在同一水平线/面上，以方便读取高度。
向耐温耐压玻璃筒1内注入加热介质去离子水，浸没玻璃试管5即可。打开温度控制仪6，将温度设定为目标油藏温度，此时电热管4开始对去离子水加热，热电偶3可以实时地测量去离子水的实际温度。
恒温使玻璃试管5内油样和乳化剂溶液的温度达到设定的实验温度，此时利用钢尺2读取并记录玻璃试管5内水相和油相的总高度，记为H1，以及水相-油相的初始界面高度(水相-油相的初始界面指的是水相和油相两相之间形成的界面)，记为H0，如图2中的a所示。
打开振动调控和显示仪表8，此时振动发生器7开始工作，同时启动秒表，实时、准确地读取并记录油相-乳化带的界面高度H2的动态变化情况，以及水相-乳化带的界面高度H3的动态变化情况(如图2中的b所示)，振动前期由于油相-乳化带的界面高度，以及水相-乳化带的界面高度变化较快，可以相应地缩短时间间隔，读取和记录油相-乳化带的界面高度，以及水相-乳化带的界面高度的变化情况；振动后期由于油相-乳化带的界面高度，以及水相-乳化带的界面高度变化较慢时，可以相应地延长时间间隔，以记录高度的变化情况。随着振动作用时间的延长，H2、H3的高度基本不变，此时记录下截止振动的时间te(本实施例中te为20分钟)。
关闭振动调控和显示仪表8，截止振动，同时启动秒表，实时记录油相-乳化带的界面高度H2和水相-乳化带的界面高度H3的动态变化情况，待H2、H3的高度基本不变或乳化带消失时，实验结束，记录此时油水完全分离的时间ts。
实验结束后，关闭温度控制仪6，待可视乳化单元内的温度降至室温时，取出玻璃试管5，将玻璃试管5内油样与乳化剂溶液倒入废液桶回收，洗净玻璃试管5下次备用。
基于上述记录的实验数据，进行数据分析处理，以获取用于评价驱油剂与油样的乳化能力的乳化系数EI，以及用于评价乳液稳定性的乳液稳定系数SE：
1)计算乳化油率Eo，计算公式如式1所示
在式1中，Eo为乳化油率；以水相的底部为基准，H0为水相-油相的初始界面高度，H1为水相和油相的总高度，H2为所油相-乳化带的界面高度。
2)计算乳化系数EI：以振动时间t为横坐标，乳化油率Eo为纵坐标绘制乳化油率递增的动态曲线(如图3所示)；图3中t为振动时间，Eoe为平衡乳化油率(即乳化达到平衡状态时的乳化油率)，te为截止振动的时间；图中A1为乳化油率动态曲线、横坐标和截止振动的时间te＝20min围成的面积(即图3中的阴影部分)；A2为平衡乳化油率Eoe与截止振动的时间te围成的长方形的面积；
乳化系数EI的计算公式如式2所示
在式2中，A1和A2的计算公式如式3所示
在式3中，Eo(t)为乳化油率Eo与振动时间t的关系曲线；te为截止振动的时间；Eoe为平衡乳化油率。
乳化系数EI可以评价驱油剂与油样的乳化能力：乳化系数EI的值越大，则乳化剂的乳化能力越强，在含表面活性剂的化学驱中选择乳化系数EI值最大的作为驱油用乳化剂。
3)计算乳液稳定系数SE：以油水分离时间t为横坐标，乳化油率Eo为纵坐标绘制乳化油率降低的动态曲线(如图4所示)；图4中t为油水分离时间，Eo0为初始乳化油率，ts为油水完全分离的时间；图中A3为乳化油率动态曲线与两个坐标轴围成的面积(图4中的阴影部分)；A4为初始乳化油率Eo0、油水完全分离时间ts与两个坐标轴围成的长方形的面积。
乳液稳定系数SE的计算公式如式4所示
在式4中，A3和A4的计算公式如式5所示
在式5中，Eo(t)为乳化油率Eo与油水分离时间t的关系曲线；ts为油水完全分离的时间；Eo0为初始乳化油率。
乳液稳定系数SE可以评价乳液的稳定性：乳液稳定系数SE的值越大，则乳液的稳定性越强。
通过比较乳化系数EI和乳液稳定系数SE对不同乳化剂的乳化性能进行评价：
乳化系数EI的值越大，则乳化剂的乳化能力越强；
乳液稳定系数SE的值越大，则乳液的稳定性越强。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
Claims (10)
1.一种高温乳化动态测试仪，其特征在于：该高温乳化动态测试仪包括可视乳化单元，以及分别与所述可视乳化单元相连的振动单元和温度控制单元；其中，
所述可视乳化单元包括可视容器、刻度尺和可视试管；其中，所述刻度尺和可视试管位于所述可视容器内；
所述温度控制单元包括温度控制仪，以及分别与所述温度控制仪相连的热电偶和电热管；其中，所述电热管的加热部位，以及所述热电偶的测量部位均位于所述可视容器的内部；
所述振动单元包括振动发生器，以及与所述振动发生器相连的振动调控和显示仪表。
2.根据权利要求1所述的高温乳化动态测试仪，其特征在于：所述刻度尺竖直设置在所述可视容器的内部。
3.根据权利要求1或2所述的高温乳化动态测试仪，其特征在于：所述刻度尺的顶端与所述可视容器的顶端相连，底端处于悬空状态。
4.根据权利要求1或2所述的高温乳化动态测试仪，其特征在于：当所述可视试管内装入液体时，所述液体的底部与所述刻度尺上的初始刻度值在同一水平线上。
5.根据权利要求1或2所述的高温乳化动态测试仪，其特征在于：所述刻度尺与所述可视试管是相互平行的。
6.根据权利要求1所述的高温乳化动态测试仪，其特征在于：所述振动单元的振动频率为100Hz-105Hz，功率为0-200W。
7.根据权利要求1所述的高温乳化动态测试仪，其特征在于：所述可视容器的耐温温度为150℃。
8.根据权利要求1所述的高温乳化动态测试仪，其特征在于：所述刻度尺是由不锈钢制成的刻度尺。
9.根据权利要求1所述的高温乳化动态测试仪，其特征在于：所述可视试管为玻璃试管。
10.根据权利要求1所述的高温乳化动态测试仪，其特征在于：所述可视试管的顶部设有密封塞。
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2017
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