基于正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)選原油乳狀液的配制條件

單莉娜，魏立新

（東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶 163318）

基于正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)選原油乳狀液的配制條件

單莉娜，魏立新

（東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶 163318）

油田生產(chǎn)過程中常會形成原油乳狀液，對油田生產(chǎn)系統(tǒng)形成隱患，并且在一定程度上影響煉制工作的正常進(jìn)行。因此為了研究原油乳狀液的性質(zhì)，常常需要在實(shí)驗(yàn)室配制油水乳狀液，配制條件的選擇是一個重要的問題，影響因素有攪拌轉(zhuǎn)速，攪拌時間和攪拌溫度等。利用 SPSS 進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定主要影響因素，優(yōu)選出最合理的配制條件，配制出與現(xiàn)場更接近的油水乳狀液，以便研究其性質(zhì)。

原油乳狀液；配制條件；SPSS；正交實(shí)驗(yàn)；優(yōu)選

在室內(nèi)研究油水乳狀液的性質(zhì)時，大多數(shù)研究者采用實(shí)驗(yàn)室配制原油乳狀液作為實(shí)驗(yàn)樣品[1]，如何制備與實(shí)際生產(chǎn)條件下乳化程度相當(dāng)?shù)挠退闋钜菏茄芯康幕A(chǔ)[2]，表觀粘度[3,4]是 W/O 型乳狀液乳化程度的主要表征參數(shù)之一，因此本文基于表觀粘度的表征，進(jìn)行原油乳狀液配制條件的研究及優(yōu)選。學(xué)者們研究過可能會對乳狀液的表觀粘度產(chǎn)生影響的配制因素，其中主要影響因素為攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌時間，制備溫度。本文利用 SPSS 統(tǒng)計(jì)分析軟件正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模塊[5]對原油乳狀液配制的影響因素進(jìn)行優(yōu)選。

1 影響因素及水平

以攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌時間，制備溫度為三個主要影響因素，每種因素選擇三個水平，采用 Lg(34)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案對配制條件進(jìn)行優(yōu)選。參考學(xué)者們的研究經(jīng)驗(yàn)[6,7]，各因素分別選擇三個水平，具體數(shù)據(jù)如下表 1（由于各因素間互相獨(dú)立，可以認(rèn)為不發(fā)生交互作用）。

表1 配制方案優(yōu)選的因素水平Table 1Factor level of optimization ofpreparation scheme

2 實(shí)驗(yàn)與分析

2.1 生成正交表

利用 SPSS 軟件生成正交表如圖 1。

圖1 實(shí)驗(yàn)方案正交表設(shè)計(jì)Fig.1Orthogonal design of experiment scheme

2.2 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

根據(jù)正交表中的實(shí)驗(yàn)安排分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到各組實(shí)驗(yàn)配制條件下的油水乳狀液，測得乳狀液的表觀粘度，與現(xiàn)場實(shí)際原油乳狀液的表觀粘度進(jìn)行對比，偏差越小說明配制得到的油水乳狀液越接近現(xiàn)場實(shí)際的原油乳狀液的狀態(tài)。因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果為實(shí)驗(yàn)室配制得到的乳狀液的表觀粘度與現(xiàn)場實(shí)際的原油乳狀液的表觀粘度的偏差，偏差越小越好。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到偏差率如圖2。

圖2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖Fig.2 Experimental result

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

將實(shí)驗(yàn)結(jié)果（表觀粘度的偏差率）輸入到 SPSS中，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到方差分析表如表2。

表 2 方差分析表Table 2 Table of variance analysis 因變量:偏差率

檢驗(yàn)結(jié)果表明：制備溫度、攪拌轉(zhuǎn)速和攪拌時間因素 C的p值分別為 0.027、0.04 和 0.020，均小于顯著性指數(shù) 0.05，那么可以認(rèn)為這三個因素均對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響顯著；其中p(攪拌轉(zhuǎn)速)＜P(攪拌時間)＜P(制備溫度)＜0.05，說明這三個因素中攪拌轉(zhuǎn)速對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響最為顯著，其次為攪拌時間，最后是制備溫度。

對各影響因素的水平進(jìn)行優(yōu)選，利用 SPSS 得到三個影響因素各個水平的估計(jì)邊界均值，見下表3-5。

表3 制備溫度均值Table 3 Table of variance analysis因變量:偏差率

表4 攪拌轉(zhuǎn)速均值Table 4 Table of variance analysis因變量:偏差率

表5 制備溫度均值Table 5 Table of variance analysis因變量:偏差率

由以上三個表可以看出， 對于制備溫度，50℃時的偏差率最小，為最佳；對于攪拌轉(zhuǎn)速，1500 r/min 時的偏差率最小，為最佳；對于攪拌時間，30 min 時的偏差率最小。

3 結(jié) 論

使用 SPSS 軟件對原油乳狀液的配制的正交實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得到結(jié)論如下：（1）攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌時間和制備溫度均對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有顯著影響；（2）其中攪拌轉(zhuǎn)速為油水乳狀液配制的最主要因素；（3）對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響為：攪拌轉(zhuǎn)速＞攪拌時間＞制備溫度；（4）得到最好的實(shí)驗(yàn)組合為制備溫度 50 ℃，攪拌轉(zhuǎn)速為 1500 r/min，攪拌時間為 30 min，這時配制的油水乳狀液最接近現(xiàn)場實(shí)際的原油乳狀液形態(tài)。

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［2］陳磊，韓喜龍，寧雯宇．火驅(qū)稠油模擬乳狀液制備條件研究[J].當(dāng)代化工，2014，08:1429-1430．

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Optimization ofpreparation Conditions of Crude Oil Emulsion Based on Orthogonal Experiment Method

SHAN Li-na, WEI Li-xin
（Northeastpetroleum University, Heilongjiang Daqing 163318，China）

The crude oil emulsion is often formed duringproduction, which can become a hidden danger to oilproduction system, and to a certain extent, affect the normal work of refining. Therefore, in order to study theproperties of crude oil emulsion, it is often required toprepare the oil-water emulsion in the laboratory. The selection ofpreparation conditions is an importantproblem, which has many influence factors such as stirring speed, stirring time, temperature and so on. In thispaper, SPSS was used to design the orthogonal experiment to determine the main influence factor, and thepreparation condition was optimized, the oil-water emulsion that was similar to one of field wasprepared.

Crude oil emulsion;preparation condition; SPSS; Orthogonal experiment ; Optimization

TE 624

： A

： 1671-0460（2017）02-0296-02

2016-09-01

單莉娜（1992-），女，黑龍江省哈爾濱人，2011年畢業(yè)于東北石油大學(xué)油氣儲運(yùn)工程專業(yè)，研究方向：油氣集輸與礦場加工。E-mail：shanlina0218@163.com。