含水原油乳状液击穿电压测定方法的研究
主讲人：白路峰
CPE华北分公司科研所
2008年4月3日
含水原油乳状液击穿电压测定方法的研究
目前采用“23C型范氏乳状液稳定性测试仪”测定含水原油乳状液的击穿电压，因为没有科学、完善的操作规程，故测定误差较大，有时可达到100%以上。
因此，需要进行含水原油乳状液击穿电压测定方法研究，找出含水原油乳状液击穿电压的变化趋势，制定采用“23C型范氏乳状液稳定性测试仪”测定含水原油乳状液击穿电压的方法，减小测定误差。
1．乳化强度的确定
分别将采油二厂岔一联外输油样在50℃条件下，乳化成含水20%和40%的乳状液，对其在不同的乳化强度（包括搅拌速度和搅拌时间）下的击穿电压进行室内测定试验，测试数据分别见表2、表3，具体参数设置如下：搅拌速度：1000r/min、1500r/min、2000r/min、2500r/min、3000r/min；
搅拌时间：5min、10min、15min、20min；
恒温时间：10min。
表2 温度50℃、含水20% 岔一联原油乳状液击穿电压测试数据
注：对同一乳化后的油样连续测试3次，取平均值。
由表2、在温度为50℃时，含水20%的岔一联原油乳状液随搅拌速度增大、搅拌时间延长击穿电压均增大，且数据越来越稳定；在搅拌速度为2500r/min条件下，乳化时间大于15min时，击穿电压变化较小；在乳化时间为15min条件下，搅拌速度大于2000r/min时，击穿电压的变化也较小。
表3 温度50℃、含水40% 岔一联原油乳状液击穿电压测试数据
温度为50℃，含水40%的岔一联原油乳状液击穿电压的变化规律基本上与含水20%的岔一联原油乳状液相同，二者相比，前者的击穿电压稳定性较差。
综合以上数据，经分析研究，为了保证测定误差≤20%，最佳乳化条件可定为：搅拌速度为2500r/min，乳化时间为20min。
2．不同原油击穿电压的测定
利用确定的最佳乳化条件将采油二厂岔一联外输油样、采油一厂任二联外输油样、采油五厂赵一联外输油分别配制不同含水的原油乳状液，在不同温度和不同恒温时间测试乳状液的击穿电压。
2.1岔一联原油乳状液击穿电压的测定
在转速为2500r/min，乳化时间20min的条件下，对岔一联外输油进行了乳化，再在不同温度和不同恒温时间测试乳状液的击穿电压。
具体参数设置如下：
原油含水：5%、10%、15%、20%、30%、40%；
测试温度：40℃、50℃、60℃、70℃；
恒温时间：5min、10min、15min、20min。
表4 岔一联乳化含水原油击穿电压数据
2.2任二联原油乳状液击穿电压的测定
在转速为2500r/min，乳化时间20min的条件下，对任二联外输油进行了乳化，再在不同温度和不同恒温时间测试乳状液的击穿电压。
具体参数设置如下：
原油含水：5%、10%、15%、20%、30%、40%；
测试温度：40℃、50℃、60℃、70℃；
恒温时间：5min、10min、15min、20min。
表5 任二联乳化含水原油击穿电压数据
2.3赵一联原油乳状液击穿电压的测定
在转速为2500r/min，乳化时间20min的条件下，对赵一联外输油进行了乳化，再在不同温度和不同恒温时间测试乳状液的击穿电压。
具体参数设置如下：
原油含水：5%、10%、15%、20%、30%、40%；
测试温度：40℃、50℃、60℃、70℃；
恒温时间：5min、10min、15min、20min。
实验数据见表6。
表6 赵一联乳化含水原油击穿电压数据
由表6中数据看出，在40℃时，赵一联原油乳状液击穿电压变化趋势同岔一联和任二联相同，但当测定温度升高到50以上时，测定数据极不稳定，重复性很差，经讨论分析，决定对赵一联原油进行低温（20℃、30℃）的击穿电压测试。
表7 赵一联乳化含水（20%）原油乳状液低温时击穿电压数据
由表7看出，在低温时，20%的赵一联原油乳状液性质较稳定，测定数据也相对较稳定，变化趋势转缓。
2.4变化趋势
1、从上述试验看出，岔一联和任二联原油乳状液的击穿电压随含
水率的升高逐渐降低,含水20%以上变化小，且温度低，降幅大，温度高时，曲线平缓，降幅小；不同含水原油的击穿电压随温度升高均减小，高于50℃时变化较为平稳，含水越高，变化越小。
另外，恒温时间在15min 以内时，测试数据较为稳定，所以可取10min为恒温时间。
2、由于赵一联原油凝点低，粘度小，在温度较高（40～50℃）时，形成的原油乳状液不稳定。
在温度高的情况下，很容易使水从油中脱出，造成击穿电压数据测定结果不稳定；在温度较底（高于凝点10～20℃）时，形成的原油乳状液趋于稳定，击穿电压测定结果也相对稳定。
3．规定条件下击穿电压重复性测定相对误差分析
在温度为50℃、搅拌转速2500r/min、乳化时间20min、恒温时间10min 的条件下，对岔一联和任二联不同含水的原油乳状液进行了击穿电压重复性相对误差分析测定，测定结果见表8、表9。
表8 岔一联不同含水原油乳状液击穿电压重复性测定数据表
表9任二联不同含水原油乳状液击穿电压重复性测定数据表
由表13、表14看出，对岔一联和任二联不同含水的原油乳状液进行的击穿电压重复性测定，其相对误差最大为15.1%，达到了相对误差≤20%的预期要求。
4 结论
4.1随着乳化强度增加，原油乳状液稳定增强，测试结果亦较稳定，根据测定结果,确定乳化强度为搅拌速度2500r/min、搅拌时间20min；
4.2随着恒温时间的延长，击穿电压有减小的趋势，在15min之内较稳定，确定恒温时间为10min；
4.3含水原油乳状液击穿电压随含水增加而减小，减小幅度随含水增加逐渐降低，趋于平缓，含水20%以上变化较小；
4.4在原油乳状液稳定的情况下，随着温度的升高，击穿电压下降；
5．含水原油乳状液击穿电压测定方法的制定
通过试验得出的结论，起草并编制了《含水原油乳状液击穿电压测定方法》。
含水原油乳状液击穿电压测定方法
1主要研究内容与适用范围
1.1 本方法规定了含水原油乳状液击穿电压测定方法。
1.2 本方法适用于含水原油乳状液击穿电压的测定。
2引用标准
2.1 GB 4765 石油和液体石油产品取样法
2.2 GB/T 8929 原油水含量测定法（蒸馏法）
3方法概要
将经预热后的油样装入乳化杯中，在温度50℃，乳化强度为搅拌转速2500r/min、搅拌时间20min条件下，将样品乳化成所需含水的乳状液（乳化用水采用矿化水），然后，把乳状液倒入50mL玻璃烧杯中，放入50℃恒温水浴，恒温10分钟，采用“23C型范氏乳状液稳定性测试仪”对其击穿电压进行测定，连续测三次，取算术平均值，做为该乳状液50℃的击穿电压。
如对温度有要求，则在指定温度下进行。
4仪器设备与材料
4.1 23C型范氏乳状液稳定性测试仪0～2000V 1套
4.2 HSS-1数字式超级恒温水浴控温±0.2℃ 1套
4.3 玻璃缸恒温水浴控温±0.5℃ 1套4.4 XJP转速数字显示仪 30～48万r/min 1台4.5 D90-1控温多用高速组织捣碎机 100～20000r/min 1台
4.6 水银温度计温度范围0～100℃分度值1℃4.7 400mL乳化杯
4.8 50mL玻璃烧杯
4.9 100mL注射器
5试验步骤
5.1 将油样放入50℃恒温水浴中，预热半小时，同时乳化杯和矿化水也在50℃下进行预热。
5.2将预热的油样按一定数量倒入乳化杯中，将搅拌速度调至2500r/min，用注射器注入按含水要求计算出的矿化水量，乳化20分钟。
5.3 将乳化好的含水乳状液倒入50mL玻璃烧杯中，在50℃恒温水浴中恒温10分钟，采用“23C型范氏乳状液稳定性测试仪”测定击穿电压，重复测试三次，取其算术平均值。
为了更加准确，在每一次测试后，用探头器搅拌试样30秒钟，用来分散前一次试验残渣，以保证样品新鲜。
6 精确度
由同一操作者，在同一试验室，使用同一设备，按方法规定的步骤，在连续时间里对相同油样进行重复测定，所得两次结果之差不得超过平均值的20%。
7报告
以两次重复测定结果的算术平均值报告油样的击穿电压，并注明含水原油乳状液的含水率、预热温度、测定温度和其它特定条件。
11。