脉冲电场作用下乳状液液珠运动与聚结机理研究

• 作 者: 刘科
• 机 构: 北京化工大学
• 出 处: 北京化工大学
• 发表日期: 2012年01期
• 关键词: 油水乳状液 聚结 破乳 电场 脉冲电场

作为主要战略能源之一的石油资源，对于一个国家高速发展经济、维持社会稳定，起着至关重要的作用。近年来，世界上现有的很多油田已经逐渐进入高含水期，而大量应用各种原油开采技术，造成原油乳状液的形式将会在原油的采出液中大量存在。脉冲电场和离心场耦合作用破乳技术相比于单独使用电场技术或者离心场技术具有更高的破乳效率，更好的破乳效果。对其破乳机理的研究，将会为提高油水乳状液破乳效率提供理论指导和实验依据。本文以胶体与界面化学、电化学、流体力学为基础研究了油水乳状液在电场、脉冲电场条件下的液珠运动与聚结机理。分析了油水乳状液的基本性质：外观性质、粘度、电性质、稳定性。研究了油水乳状液在电场作用下所受界面张力、附加压力，分析了分散相液滴在电场作用下的受力行为，得出临界电场强度、油水两相开始分离时间的具体计算公式。同时，研究了油水乳状液分散相液滴界面电荷密度和界面电势之间的关系；推导了分散相液滴界面电势的具体计算公式。对于在外加电场条件下，给出了油水乳状液分散相液滴的双电层势、感应电势、范德华势能的具体关系表达式。本文认为，只有外加电场所提供的能量大于上述三项势能之和，处于分散相中的液滴才会克服阻止液滴聚集的势垒，聚结，达到较好的破乳效果。油水乳状液在脉冲电场条件下，分散相液滴主要以偶极聚结和振荡聚结为主。本文对影响偶极聚结和振荡聚结的关键因素进行了研究，分析了油水乳状液在脉冲电场作用条件下所表现出来的动力学行为，包括动力学函数、摄动势函数、流体力函数的具体变化规律。分析了油水乳状液在脉冲电场作用条件下，由于偶极矩的变化所引起的电势、电场强度的变化关系，进而引起电动作用力的变化规律。本文的研究结果将会为提高油水乳状液破乳效率提供理论指导和实验依据，为进一步研究油水乳状液的破乳机理，优化电特性参数方面具有重要的指导作用。