原油检测

图1 原油乳状液破乳评价场景。破乳剂筛选不仅关注是否分层，还需要比较产水量、分离速度、水相质量和油水界面清晰度。

原油开采和处理过程中，油水乳状液的破乳效率直接影响后续分离、脱水和水相处理质量。传统瓶试能够提供直观判断，但常依赖肉眼观察，难以在较短时间内同时量化分离动力学、界面质量和水相澄清度。

本文基于 Microtrac Turbiscan 应用笔记，对 5 种 Croda Kemelix 系列破乳剂在同一原油乳状液中的表现进行整理。Turbiscan 通过静态多重光散射技术，在原位、非破坏条件下沿样品高度重复采集透射光和背散射光信号，从而把破乳过程转化为可比较的曲线和指标。

需要说明的是，本文所讨论体系为破乳分离评价，原文主要使用透射信号曲线、峰厚度、透射水平和界面斜率进行判断；TSI 的通用含义是 Turbiscan Stability Index，数值越高通常代表样品整体越不稳定，数值越低则说明胶体或分散体系稳定性越好。在本案例中，Turbiscan 的核心价值体现在对分层过程和分离质量的时间分辨定量监测。

一、研究目的

本应用旨在建立一种比传统瓶试更快速、客观的破乳剂筛选方法，用于比较不同破乳剂对原油乳状液的处理效果。评价目标不仅包括最终能产生多少水，还包括分离开始和结束的速度、水相是否澄清、以及油水界面是否清晰。

通过同一测试程序获得的 Turbiscan 曲线和表格数据，能够帮助配方人员在 60 min 内对候选破乳剂进行排序，并进一步区分“分离快但水质一般”“产水量高但界面不佳”或“水质好但动力学偏慢”等不同性能特征。

二、实验准备

① 实验样品：来自英国陆上油田的原油乳状液，API 为 11°，BS&W 为 60%。

② 破乳剂样品：5 种 Croda Kemelix 系列破乳剂，分别为 Polysorbate polyester、两种 Resin alkoxylate、Polyol alkoxylate 和 Polyimine derivative。

③ 加药条件：各破乳剂按 100 ppm 加入原油乳状液中，使用适当溶剂从储备液定量加入。

④ 测试仪器：Turbiscan 多重光散射稳定性分析仪，光源波长 880 nm，同时采集透射光（T）和背散射光（BS）信号。

⑤ 测试条件：样品手摇 50 次后，在 60 ℃ 下测量 60 min，采集频率为每分钟 1 次扫描。

表1 本应用中比较的 5 种破乳剂

图2 Turbiscan 静态多重光散射测试原理。仪器沿样品高度扫描透射光和背散射光信号，信号变化与颗粒浓度、粒径及相分离过程相关。

三、实验步骤

① 将 100 ppm 破乳剂加入原油乳状液，手摇 50 次，使破乳剂与乳状液充分接触。

② 将处理后的样品置于 Turbiscan 测量池中，在 60 ℃ 条件下连续扫描 60 min。

③ 记录样品高度方向上的透射信号随时间变化曲线，并根据透射峰厚度、峰出现时间、最终透射水平以及油水界面处透射曲线斜率进行评价。

④ 将不同破乳剂的曲线结果转化为产水量、分离动力学、水相澄清度指数和界面质量指标，形成综合对比。

图3 破乳剂 1 的典型 Turbiscan 透射信号剖面。曲线可同时反映产水量、分离动力学、水相澄清度和油水界面质量。

四、实验数据讨论

首先，透射峰厚度可用于估算破乳后产生的水相体积。峰越厚，说明分离出的水相层越厚；结合初始样品体积 20 mL，可进一步换算为产水量和占 BS&W 的比例。

表2 不同破乳剂的最终峰厚度与产水量

从最终产水量看，破乳剂 3、4、5 的峰厚度较高，理论产水量分别达到 10.3、10.9 和 11.3 mL；破乳剂 1 仅产生约 0.3 mL 水，相当于低于 1% 的 BS&W。需要注意的是，产水量并不能单独代表综合性能，后续还需要结合分离速度、水相澄清度和界面质量判断。

分离动力学可通过透射峰开始和结束时间进行比较。原文将破乳剂 4 和 5 排除在动力学比较之外，因为二者出现了不完全破乳或未发生有效破乳；因此主要比较破乳剂 1、2 和 3。

图5 破乳剂 1、2、3 的透射峰厚度变化。破乳剂 3 最早完成分离，破乳剂 2 次之，破乳剂 1 分离速度明显较慢。

表3 破乳剂 1、2、3 的分离动力学

结果表明，破乳剂 3 和 2 在测试开始后很快发生水相分离，其中破乳剂 3 在约 15 min 完成，破乳剂 2 在约 20 min 完成；破乳剂 1 则到 24 min 后才开始明显分离，60 min 内仍未完全结束。

水相澄清度通过测量结束时水相区域的透射水平进行评价。纯水透射水平约为 88%，因此可将最终透射水平与纯水透射水平相比，得到 0-1 范围内的 Turbiscan 水相澄清度指数，数值越接近 1，说明水相越清澈。

图6 测量结束时不同破乳剂样品的透射水平。高透射水平通常对应更清澈的水相，但还需与产水量和噪声情况一起判断。

表4 不同破乳剂的水相澄清度评价

破乳剂 1 的水相澄清度指数最高，为 0.94，说明其产生的水相质量最好；破乳剂 4 的澄清度指数也较高，但其破乳过程并不充分。破乳剂 3 的指数为 0.76，且原文指出透射扫描噪声较大，提示水相中可能仍含有小油滴或无机盐等污染物。

油水界面质量可通过最终透射扫描在界面位置的斜率评价。界面处斜率越陡，表示油水边界越清晰、界面质量越好。

表5 不同破乳剂的油水界面斜率

图7 破乳剂综合性能雷达图。破乳剂 1 在水相澄清度和界面质量方面表现突出，破乳剂 3 在产水量和分离速度方面更优。

从仪器应用角度看，Turbiscan 的价值不仅在于替代肉眼观察，更在于把原位、非破坏测量转化为多维度的定量筛选依据。时间分辨透射曲线可以捕捉早期分离过程，峰厚度和透射水平可以量化产水量与水相质量，界面斜率则可辅助判断油水边界是否清晰。这些信息共同服务于配方筛选、工艺参数优化和破乳剂性能排序。

五、总结

① Turbiscan 可在 60 min 内快速比较不同破乳剂的破乳效果，并同时提供产水量、分离动力学、水相澄清度和界面质量等多项指标。

② 若以产水量和分离速度为主要目标，破乳剂 3 表现较优，其分离开始时间为 0 min，约 15 min 完成，产水量约 10.3 mL。

③ 若以分离质量为主要目标，破乳剂 1 表现更突出，其水相澄清度指数达到 0.94，界面斜率为 -8.2，油水界面最清晰，但产水量和分离速度不足。

④ 破乳剂 4 和 5 虽然最终峰厚度较高，但原文指出存在不完全破乳或未有效破乳问题，因此不能仅凭单一产水量指标判断综合效果。

⑤ 与传统瓶试相比，Turbiscan 能够在不稀释、不破坏样品的条件下进行原位监测，并将肉眼难以稳定判断的早期分离和界面变化转化为可比较的数据，为原油破乳剂筛选提供更可靠的量化依据。

图8 Turbiscan 系列仪器可用于货架期与稳定性分析，在乳液、悬浮液、分散体系和原油破乳等应用中提供多重光散射评价。

参考文献：Microtrac, Quick and accurate method to study demulsification: comparison of different demulsifiers, Turbiscan Application Note 0247_F.