CN87107408A - 改进的稳定原油输送乳状液的制备 - Google Patents

Abstract

一种制备用于管道输送的水包油乳状液的方法。本方法包括生产出一种粗烃，将生产的粗烃与一种或多种乳化组分相混合，此乳化组分含水并在生产的粗烃和乳化组分的温度为约100至约200时，能帮助生成一种水包油乳状液。与生产的粗烃相混合的乳化组分的数量是足以生成含水量约15％至约60％(重量)的水包油乳状液并且此水包油乳状液的粘度低得可用管道输送。本方法还包括把生产的粗烃和乳化组分的混合物进行剪切和混合，当此混合物的温度为约100至约200时生成一种水包油乳状液。

Description

本发明涉及生产水包油的乳状液。更具体地讲，本发明提供一种特别适用于管道输送的水包油乳状液的生产方法。

一般不能采用将乳化剂与所生产的粗烃直接混合起来，再用一台动态混合器将此所生成的粗烃和乳化剂的混合物搅拌的方法来调配适用于管道输送的水包原油的乳状液。乳化剂不溶于油，仅溶于水溶液。如果乳化剂不预先与水、盐水等相混合，而直接将所生产的粗烃和乳化剂相接触，则乳化剂从所生产的粗烃扩散至油/水的界面的速度很慢。

对某些生产的粗烃来说，如加拿大阿尔伯达省Athabasca焦油砂生产的Athabasca沥青，则不能调配成水包油的乳状液。还有，采用动态混合器如转子-挡板混合器，既使把乳化剂与生产的粗烃混合前预先与水混合，也不是每一种生产的粗烃都能和水乳化成水的连续相的乳状液。采用动态混合器得不到高剪切应力场，除非使生产的粗烃与乳化剂（包括任何水溶液）的混合物无数次地通过动态混合器。输送水包油的乳状液对剪切是敏感的，应用动态混合器容易造成由于过度剪切而破坏的产物或是得到未完全混合的产物，这取决于动态混合器的混合剧烈程度而定。

应用动态混合器时，通常需要大的贮缶和/或混合缶。如动态混合器与贮缶分开设置，则必需使欲乳化的混合物循环，由贮缶经混合器回至贮缶。动态混合器的混合程度随混拌速度、叶轮设计、叶轮位置、混合时间、缶的体积和缶的几何形状等等而定。动态混合器易于生成大量的直径小于10微米的油滴，这对输送水包油乳状液是有害的，因为这样小的油滴增加了水包油乳状液的粘度，并使水包油乳状液由水连续相的乳状液转成油连续相的乳状液，并附带提高了粘度。动态混合器由于采用了高速旋转设备，增加了维护费用。

我们发明了一种所需的制备原油或其它烃的水相连续的稳定的可输送的乳状液的方法，这种方法通常能使所生产的粗烃，特别是加拿大阿尔伯达省由Athabasca焦油砂生产的Athabasca沥青（如合成沥青），生成水连续相的乳状液。

本发明的一个目的是提供一种制备稳定的水包油乳状液的方法。

本发明的另一个目的是提供一种应用静态混合器制备稳定的水包油乳状液的方法。

本发明的又一个目的是提供一种能用管道输送的稳定的水包油乳状液的方法。

由本发明的下述内容中，对专业技术人员来说，本发明的其它目的是显而易见的。

本发明的上述目的可根据本发明的实际应用来实现。广义上讲，本发明包括制备一种可实际用于管道输送的水包油乳状液的方法。本方法包括使烃与含水和乳化剂的乳化组分相混合，在烃与乳化组分的混合物为100°F至约200°F的温度下，制备水包油的乳状液。与烃混合的乳化组分的数量应足够能生成含水量由15至60%（重量）中任选的水包油乳状液，其粘度应低至可进行管道输送。本方法还包括将烃与乳化组分的混合物在其温度约为100°F至约200°F下，进行静态剪切和混合。

烃可以是任一种烃或粗烃，或其馏份或萃取物，API比重约自-6°至约23°，API比重约自5°至15°则更好，用这种烃可调配成适用于任何用途的水包油乳状液，特别有利于使烃，粗烃或其任何馏份或萃取物通过管道运输或输送。烃可以是典型的称做常压塔底油、减压塔底油、减压残油、脱沥青塔底油等等。因此，当提到“烃”和/或“粗烃”时，“烃”和/或“粗烃”是指任何烃或粗烃，或其馏份或萃取物，这类烃可以与本发明的乳化组分生成稳定的水包油乳状液。所生成的水包油乳状液可用于任何合适的用途，包括（但不限于）在锅炉（或燃烧器）中燃烧，通过管道输送等。

本发明的乳化组分包括一种乳化剂，该剂选自通式如下的化合物：

其中n约自7至约20，Y约自4至约1000;或

其中n₁为约自7至约18，n₂为约自7至约18，Y₁为约自4至约1000。在化合物（1）和/或（2）中，每个Y和Y₁是整数，代表乳化剂中氧化乙烯单位或链段的平均值，此平均值呈正态高斯分布曲线。在化合物（1）和/或（2）中部带圆圈的六角形代表一个苯环，它在本说明书和权利要求书中的含义不变。

可以采用化合物（1）及（2）的混合物。所用乳化剂的浓度范围随特定的乳化剂而定，在烃中所用的乳化剂的浓度以烃的重量计，约为25至约15，000PPm。所用乳化剂的数量以刚够稳定水包油乳状液或水相包油乳状液为好，水或水相的含量为15%至约60%（重量）。

本发明已调配好的水包油乳状液可以通过管道运输。如果在水包油乳状液中一部分已分散的油滴相在连续的水相中至少部分聚结，生成了含聚结的油滴相和剩余的水包油乳状液的混合物，此混合物甚至可不必经过取出后处理也不必再调配成原来的水包油乳状液，即可仍经过原管线运输。已发现这种混合物的粘度等于或低于原调配成的水包油乳状液的粘度，虽然至少部分聚结的小油滴相的粘度要大于原来调配的水包油乳状液的粘度。也已发现，当原调配的水包油乳状液中的小油滴聚结而形成含小油滴的连续水相时，相当一部分原调配的水包油乳状液并不反相转化成油包水乳状液，而剩余的水包油乳状液即是原调配的水包油乳状液中留下来的水包油乳状液并含有未聚结的小油滴。

图1是制备稳定的水包油乳状液方法的实施方案的示意流程图;

图2说明平行的两个静态混合器的示意流程图;

图3表示用于制备或重新制备多峰水包油乳状液的泵和静态混合器的示意流程图;

图4是本发明的静态混合器的一种实施方案的部分剖面透视图;

图5是图4的静态混合器中一个档板构件的透视图;

图6是图4的静态混合器另一个档板构件的透视图;

图7是图4的静态混合器的剖面平视图;

图8是本发明的静态混合器另一实施方案的部分剖面透视图;

图9是图8静态混合器中三个互相连接的挡板构件的部分透视图;

图10是图8的静态混合器中一个档板构件的部分透视图，箭头的方向代表产生的粗烃与乳化组分的混合物的返混作用。

图11是图8的静态混合器中一个档板构件的部分透视图，箭头的方向代表产生的粗烃与乳化组分的混合物的切割作用;

图12是图8的静态混合器中一个档板构件的部分透视图，箭头的方向代表产生的粗烃与乳化组分的混合物的错流混合作用;

图13是图8的静态混合器中一个档板构件一端的另一具体结构的部分透视图;

图14是本发明所用的静态混合器的另一结构的部分剖面透视图;

图15是图13的静态混合器中一个档板构件的顶部平视图。

详细参阅各图，首先是图1，生产的粗烃由产地经管12送入油缶10。管12上的阀14控制粗油在该管中的流动。粗烃可以是任何的烃和/或粗烃，或其馏份或萃取物，其API比重以由-6°至约23°为好。

生产粗烃的来源可以是任何能获得或生产出粗烃的来源。来源可以是一个或几个由地下贮油层连通的生产油井。生产的油井可以是在热力采油状况下生产，或在重油油田的生产井正用强水力驱油法把粗烃或油自油层中生产出来。通常用强水力驱油法由生产井生产的粗烃的含水量很高，而由于其含水量高，故需要用适当的人工提升系统（潜油电泵）促进粗烃的流动。下面将详细讨论，本发明特别适用于生产粗烃的来源是加拿大阿尔伯达省的Athabasca焦油砂。通常称由这种来源生产的粗烃为“Athabasca沥青”。

不论生产粗烃物流的来源如何，粗烃可能基本不含水或含各种形式的水。生产出的粗烃也可能含一些伴生气。为了本发明的目的，将假定生产出的粗烃物流具有低的气/油比（即C₁-C₅烃低于10%（重量））。

任何存在于生产出的粗烃物流中的水可以分成两类：“结合”水和“游离”水。“结合”水是固定于油包水乳状液中的水，并可能含于生产出的粗烃中。从生产出的粗烃中分离出“结合”水，需要采用加热，搅拌和化学添加剂等结合起来的方法。“游离”水是比较松弛地滞留于生产出的粗烃中的水，并可仅用加热此生产出的粗烃至适当的温度或在贮缶中停留一段时间的方法除去。除掉“游离”水的数量视加热粗烃物流的温度而定。

当所生产出的粗烃含相当数量的油包水乳状液和/或“游离”水和/或伴生气时，可将粗烃经管18送入“游离”水脱除装置（FWKO）16，管18装有阀20，由于调整和控制粗烃的流动。为了改变生产出的粗烃的流动方向，打开管18上的阀20，关闭管12上的阀14。FWKO16是可以选用的装置，不是本发明所要求必备的，特别当把Athabasca沥青调配成为用于管道输送的水包油乳状液的时候。Athabasca沥青根本不含伴生气，不含任何形式的水，如“游离”水，和/或油包水乳状液，此乳状液中所含的水是“结合”水。

为实现本发明，生产的粗烃物流可以旁流而不通过FWKO16，甚至当生产的粗烃含油包水乳状液和/或“游离”水和/或伴生气时也可以这样做。生产的粗烃可以含任何比例的油/水混合物。根据本发明的方法，可将相当一部分带或不带“游离”水，带或不带伴生气的油包水的生产的粗烃物流通过直接转换，改变或转变等类似的手段成为管道可输送的水包油乳状液。但是，为了促进形成这种管道可输送的水包油乳状液，可能有需要使用FWKO16的情况，例如当生产的粗烃含大量的“游离”水和/或伴生气时。

FWKO16可在压力下操作并在内部装有加热单元22，可将生产的粗烃物流在装置设计的限制以内加热到任何预定的温度，以促使将“游离”水和/或伴生气脱除掉。在某些情况下，当进入FWKO16的生产的粗烃物流有足够高的温度时，则不需要向加热单元22输送能量。在FWKO16中，根据物流的不同的温度，生产的粗烃中一部分或基本上所有的“游离”水被脱掉，脱掉的水可以由FWKO16排出和/或经管24送入水罐26中，水罐26由管28与水，盐水或水相等水源相连接。这些水或盐水等能提供与本发明的乳化剂相混合的水相，以配成本发明的乳化组分。任何生产的粗烃的伴生气通常应在FWKO16中从生产的粗烃物流中分出，并经装有阀32的管30放出。分出的伴生气可送走供进一步的应用或排放掉。

由FWKO16流出的物流基本上是油包水乳状液和残余的“游离”水（如果有的话）。如图1所示，由FWKO16出来的物流流过和管12相连的管34。管34上装有阀36，用于控制和调整由FWKO16出来的物料经管34至管12，再送至粗油罐10。应当再次强调，生产的粗烃物流可以基本上不含任何形态的水和/或气，也可以不含或根本不需要含任何油包水乳状液和/或“游离”水和/或伴生气，因为本发明的特点就是直接转化，改变或变换生产的粗烃的物流来生产或生成管道可输送的水包油乳状液。本发明的乳化组分，结合其它特点，通常能调配成管道可输送的水包油乳状液，不管生产的粗烃中还含有任何的油包水乳状液和/或“游离”水和/或伴生气。

粗油罐10装有温度指示器38，用于监测生产的粗烃的温度。粗油罐10还有一个排出管40，能排出沉降在粗油罐10底部的过量的水（如果需要的话）至一槽中（图中未示出）。当已准备好按本发明的原理调配管道可输送的水包油乳状液时，打开与粗油罐10连接的管44上的阀42，驱动粗油泵46，输送生产的粗烃经管48，并在管50的入口处与乳化组分最终混合，搀和，相加等。应该理解，本实施例是把生产的粗烃与乳化组分的混合或相加描述成在管50的入口处进行，但其它混合或使生产的粗烃与乳化组分相加的装置和/或方法仍在本发明的精神实质和范围之内。例如，如果管50是管48的直线延长部分，并且和管48是一个整体，这样管48就单独存在，则乳化组分就要垂直地或倾斜地通入管48中。同样，在管50上可以安装一台泵〔最好是旋转（即离心）泵〕，进一步使生产的粗烃与乳化组分相混合。

当生产的粗烃用泵46送至管48后，进入热交换器52，将粗烃或加热或冷却至一定的温度，以便使生产的粗烃与乳化组分相混合后的温度保持在约100°F至约200°F的范围内，温度在130°F至约170°F则更好，因为可用管道输送的水包油乳状液就是在这些温度下生成的。是生产的粗烃加上乳化组分的混合物，而不是单独的生产粗烃本身的温度应在约100°F至约200°F的范围内。某些生产的粗烃，如由Athabasca焦油砂生产的Athabasca沥青，当由粗油罐10中送出处理时，其温度可能远高于200°F。在这些情况下，同时也根据乳化组分的温度，热交换器52可以做为冷却设备将粗烃冷却，使粗烃-乳化组分的混合物具有所需的温度（即以上已指出的由约100°F至约200°F），以调配成水包油乳状液。显然，热交换器52是冷却或加热所生产的粗烃，将取决于乳化组分的温度。

温度指示器54监控由热交换器52出来流经管48的生产的粗烃物流的温度。流经管48的速度或由表56和/或泵46的泵送速度来监控。表56可以包括一个馏份监控器和一个取样器以监视粗烃物流的组成，如“游离”水含量，油包水乳状液和伴生气。

在乳化组分罐58（以下简称为罐58）中配成或制备乳化组分。罐58装有温度指示计60用来监测乳化组分的温度，还装有搅拌器62，用以均化乳化组分并使其保持均态。本发明的乳化组分至少含一种乳化剂以及水，盐水或其类似物，以下仅称为“水”，也可任选地含一种降低水的冰点的化合物，以乙二醇较好，用来降低乳化组分和最后生成的可用管道输送的水包油乳状液的冰点。其它可以采用的降低水的冰点的化合物有，但不局限于，甘油，丙二醇和各种糖类等，这也在本发明的精神实质和范围之内。

本发明的乳化剂经管66送入乳化剂罐64，并经管68配送至罐58。管68装有阀70和流量计72，分别用于调整和计量在管68中乳化剂的流动。本发明在生产的粗烃中所用乳化剂的数量约为25至10，000（或更多）ppm（重量），以约300至5，000ppm（重量）为更好。换言之，乳化组分以含约0.05%至约4.0%（体积）的乳化剂为更好。

生产的粗烃旁流而不经过FWKO16时，它们的实际含水量可以变化很大。生产的粗烃可含高达95%（体积）的水，也可以是相对干燥的油，其含水量低于生成可在管道中泵送的低粘度水包油乳状液所需要的水量。本发明的目的是提供一种含水量为15%至60%（重量）而最好含水25%至30%的水包油乳状液。为达到此目的，用水罐26向罐58供水。水可在FWKO16（任选的）中由生产的烃中分离回收而得，也可以将外部来源的水经管28送入水罐26。由乳化剂罐64加入乳化剂的数量应控制在能生成稳定的水包油乳状液，乳化剂的浓度应使此乳状液适于低粘度的管道泵送。任何多余的水是松弛的结合水，应能容易地脱掉。过量的乳化剂是昂贵的，应当避免。由于加入数量过少的乳化剂不能生成适于管道输送的水包油乳状液，因此也应当避免。但是，当长距离（如超过1000英里）管道输送时，采用数量过少的乳化剂或数量不足的乳化剂则并不严重，因为本发明的特点之一是既使所生成的水包油乳状液在管道中失效和/或破坏了，因而生成一种含有至少部分（即部分地或基本上地）聚结的小油滴相和剩余的水包油乳状液所组成的混合物，而且这些小油滴相本身的粘度大于原来的水包油乳状液的粘度，但此混合物的粘度仍低于或等于原来调配的水包油乳状液的粘度。本发明的这一特点还伴随另一个特点，即当本发明的水包油乳状液在管道中失效或被破坏而形成一种含至少部分聚结的小油滴相和剩余的水包油乳状液的混合物时，并未导致相当一部分调配的水包油乳状液反相而生成油包水乳状液。这些特点使已聚结的小油滴相和剩余的水包油乳状液能继续在管道中输送，而不需要除去这种混合物并重新调配成水包油乳状液。

水由水罐26经管74送至罐58，水和乳化剂在此混合或结合在一起成为乳化组分。罐58中乳化组分的PH值可用化学添加剂加以调节。过滤器（图中未示出）可装在管74上，以除去沉积物。管74装有阀76和流量计78，分别用来控制和计量水的流动。重要的一点是，本发明的乳化剂要与水混合，这样使乳化组分含水。如果乳化组分中无水，乳化组分是以纯的或比较纯的状态与生产的粗烃相混合，或即便是将水单独地加入到生产的粗烃中，或粗烃本身含任何形态的水，也不能生成或调配成管道能输送的水包油乳状液。本发明的乳化剂基本上不溶于粗烃中，与粗烃不能形成均相的溶液。此外，除非本发明的乳化剂中含水，否则乳化剂经过粗烃至粗烃和水的界面的扩散（水已单独加入或已存在于粗烃中），即便进行了，速度也太慢。对Athabasca沥青来说，更是如此。因此，本发明的一个显著的特征是在与生产的粗烃接触之前，将乳化剂与水相混合。

前面已提到，水中可以加入适当的冰点降低剂，来降低水和/或乳化组分和/或最后配成的水包油乳状液的冰点。为了举例说明本发明，采用乙二醇作为冰点降低剂。为了将水和乙二醇相混合，乙二醇经管82进入乙二醇罐80。乙二醇可以经管84直接送入水罐26，管84装有控制乙二醇流量的阀86。管84上的流量计88监测直接流入水罐26的乙二醇。也可以将乙二醇经管90直接送入由水罐26流经管74的水中。与管84相似，管90装有阀94及流量计94，分别用于控制和计量流经管90的乙二醇。为了使乙二醇流经管84，打开在管84上的阀86，关闭管90上的阀92;为了使乙二醇流经管90，则打开管90上的阀92，关闭管84的阀86。也可以不采用直接使乙二醇与水相混合的方法加入乙二醇，而将乙二醇直接加至乳化剂中并与其相混合，或加至罐58中水与乳化剂的混合物中。

本发明的乳化组分可以用乳化组分泵96从罐58经管94抽出。在开始用泵96将乳化组分送入管94以前，先打开罐58底部和管94上的阀98。乳化组分泵96进一步将乳化组分经管100泵送至管50的入口，在此处乳化组分与生产的粗烃物流相遇，并与之混合。管100上装有流量计102，用于监测和指示乳化组分在未与生产的粗烃相遇以前，在途中的流速。管100通过热交换器104，此热交换器控制并使乳化组分加热至足够高的温度，使其在管50的入口处与生产的粗烃相遇并混合后，乳化组分和生产的粗烃的混合物在管50中的温度约为100°F至200°F。前面已指出，为了生成水包油乳状液，以及达到和/或维持混合物能被泵送或用管道输送所需的粘度，使乳化组分和生产的粗烃的混合物保持在约100°F至约200°F的范围内是很重要的。这一点特别确实，特别当生产的粗烃是Athabasca沥青时，因为有时Athabasca沥青的温度高于200°F，和/或它具有高的粘度（如在约100°F时的粘度为20，000厘泊），难于用管道输送。所以，当生产的粗烃是Athabasca沥青时，由于Athabasca沥青的粘度系数很高，根据生产的粗烃在温度指示器54所示出的温度和/或由罐58出来的乳化组分的温度，有时需要用热交换器104加热乳化组分;在其它时间需要冷却而不是加热此乳化组分，以使生产的粗烃和乳化组分的混合物的温度维持在约100°F至约200°F之间，更好是在约160°F至约195°F之间。

粗烃在管50中流经混合器的压力降用流量监测器106监测。管50通至一台静态剪切和静态混合设备（用108表示）。当混合物在温度约为100°F至约200°F下并以一定的速度通过设备108后，即生成水包油乳状液。在本发明的一个较佳实施方案中，设备108的前后未装任何动态剪切和混合的设备（如管线掺合机、转动-挡板、均化器等），因为所生成的水包油乳状液如经过动态剪切和/或混合，质量将受到影响，特别对某些种类的乳化剂会如此，这一点将在以下充分说明。当采用某些种类的乳化剂并用动态混合和/或动态剪切的方法来调配水包油乳状液时，所得到的水包油乳状液容易失效和/或破坏成以前已指出的混合物，此混合物含在连续水相中至少部分地（即部分地或基本上）聚结的小的油滴相，以及剩余的水包油乳状液。前面已谈过，虽然水包油乳状液失效和/或破坏了，产生的聚结的小油滴-剩余乳状液的混合物的粘度仍低于或等于原来的水包油乳状液的粘度。所以这种混合物可以继续用泵在管道中输送，不必担心由于受到动态剪切和/或动态混合作用，乳状液失效和/或破坏所产生的不利的管道内的粘度变化情况。本发明中其它种类乳化剂的作用不受任何搅拌方法的影响，包括但不局限于动态剪切和/或动态混合。因此，本发明在调配水包油乳状液时可以优先选用静态剪切和/或静态混合的方法，同时在本发明的某些实施例中，动态剪切和/或动态混合也在本发明的精神实质和范围之内。

生产的粗烃和乳化组分的混合物通过静态剪切和静态混合设备108的速度可以是任何合适的速度，因为本发明的水包油乳状液既可在层流状态又可在湍流状态下形成。但在本发明的一个较佳实例中，粗油泵46和乳化组分泵96一定要固定或调定在使乳化组分和生产的粗烃的混合物进入静态剪切和静态混合器108时，混合物的速度为自约20吋/秒至约140吋/秒，以约35吋/秒至约115吋/秒为更好。混合物的粘度可以是此混合物能够泵送时的任何粘度，但最好是在约100厘泊至约10，000厘泊之间。在速度范围自约20吋/秒至约140吋/秒时，根据混合物的粘度，混合物在经过管50时的压力降在10磅/吋²至约150磅/吋²，以约20磅/吋²至约60磅/吋²为好。

静态剪切和静态混合设备108同时剪切并混合温度为约100°F至约200°F的乳化组分和生产的粗烃的混合物，生成管道可输送的水包油乳状液，这也是本发明的一个突出特点。108设备的任务是聚结大部或全部存在的水，包括可能在生产的粗烃中以油包水乳状液和/或以“游离”水状态所存在的任何水，使成为一个连续相，同时将所有的油以小滴状分散在此连续的水相中。任何可能以油包水和/或“游离”水状态存在于生产的粗烃中的水都在108设备中转化，改变或转变成水包油乳状液。转化或转变程度达100%。为了避免产生反相乳状液（即油连续相乳状液），最好用比较纯的乳化组分（即未与生产的粗烃复合或混合）在未与生产的粗烃在管50的入口处结合或混合以前，首先通过设备108而湿润108设备的混合器内部构件，形成所需的水的连续相。以下将更详细地讨论，设备108有不同的具体结构（在图4-14中说明），也可以单独使用（见图3），或两个平行使用（见图2），以生成一种比单峰水包油乳状液粘度更低的多峰水包油乳状液。静态剪切和静态混合设备108以呈圆筒状的为好，并具有任何合适的直径，例如自约0.2吋至约6.0呎。

由静态剪切和静态混合设备108中出来的物流进入管110中，即得到本质上是水在外面的水包油乳状液，适于管道输送。但是，这种水包油乳状液中可能含有过量的水，即超过为达到一定的管道粘度所需的数量的水。管110中装有取样器112，离开静态剪切和静态混合设备108的水包油乳状液可通过取样器，水包油乳状液所达到的质量（包括任何可能存在于生产的粗烃中原来含有的油包水乳状液，以及在静态剪切和静态混合设备108中后来转化或转变成的水包油乳状液）可在此处检查测定。管110还装有阀113，可用来调整或终止水包油乳状液在其中的流动。

如果需要，可以选择将已调配完的水包油乳状液用再循环泵99，经过管114再循环回到乳状组分和生产的粗烃送入静态剪切和静态混合设备108的入口地点，以保证生成合格的水包油乳状液。进行再循环操作时，先关闭110管上的阀113，然后打开114管上的阀115（它通常是关闭的），再启动泵99。管110上装有温度指示器116，用于监测流经管内的水包油乳状液的温度。管110也可以选择性地安装一个脱气器118，如果需要，可以脱掉水包油乳状液中的气体。经过脱气器118以后，此管道可输送的水包油乳状液流经换热器120至乳状液罐122，或直接进入管道123中。热交换器120的任务是提供一个选择方案，可将流经管110的水包油乳状液冷却至低于约120°F，低于100°F更好，最好是在约80°F至约100°F之间。本发明的一些水包油乳状液对温度敏感。在高温下（如高于约120°F），这类水包油乳状液的稳定性可能已降低了。为了得到更稳定的水包油乳状液，流经管10的水包油乳状液的温度应降至120°F以下。在温度低于约120°F时，本发明的水包油乳状液的稳定性增加了。

在乳状液罐122中的可通过管道输送的水包油乳状液已准备就绪，可通过管124输送至管道123中。水包油乳状液的质量可用带馏分监视器和取样器的测量仪126检查，如果合格，就送到管道123，运到需要的目的地。

应当注意，当乳状液罐122中的水包油乳状液的温度低于约120°F时，水包油乳状液在稳定性方面是没有问题的。同样地，当水包油乳状液的物流中水的含量大于所需的数量时，从管道粘度的观点上看，水包油乳状液也是没有问题的，特别当粗烃是Athabasca沥青时更是如此。当水包油乳状液在不太长，如1-2英里，的管道中运输时，水包油乳状液中的过量水不是主要令人担心的问题。但是，在长距离管道输送时，水不应过量太多，因为从泵送能力方面考虑，管道可能有些限度。特别是当生产的粗烃是Athabasca沥青时，如果从有效管道粘度方面考虑，水包油乳状液流出物中水的含量不足时，就会出现问题。一旦从有效管道粘度的观点上考虑，调配成的水包油乳状液中的含水量是适量时，则调配的水包油乳状液可以泵送经过任何长度的管道（如超过1000英里），而不必害怕或担心该乳状液失效和/或破坏成混合物或几个相，以致不具备管道输送所需的有效粘度的问题。前面已谈到，本发明的水包油乳状液的一个突出的特点在于，虽然调配的水包油乳状液可能在管道中失效或破坏成含在连续的水相中至少部分（即部分地或基本地）聚结起来的小油滴相和剩余的水包油乳状液的混合物，尽管聚结的小油滴相本身的粘度大于原来调配的水包油乳状液，但此混合物的粘度低于或等于原来调配的水包油乳状液的粘度。应当理解，此混合物可能包括一些（但并非相当大的数量）由原调配的水包油乳状液已反相转化成油包水的乳状液。这种油包水乳状液可能是聚结的小油滴相和/或剩余的水包油乳状液中的一部分，和/或聚结的小油滴相和剩余的水包油乳状液的分离物。采用本发明的乳化剂及结合本发明的其它特点，当水包油乳状液失效或在管中破坏成含至少部分聚结的小油滴相和剩余的水包油乳状液的混合物时，相当大部分的原来调配的水包油乳状液并不反相转化成油包水乳状液。剩余的水包油乳状液可以解释为从原来的水包油乳状液中留下来的，其中所含的分散的小油滴并未至少部分地聚结。本发明的这些特点使含至少部分聚结的小油滴和剩余的水包油乳状液的混合物能继续泵送或经原来的水包油乳状液所进入的同样管道（即管道123）中输送，而不必取出此混合物并将其再调配成水包油乳状液。但是，本发明的水包油乳状液的一个理想的性质是：如果在原来的水包油乳状液中出现了失效或破坏成聚结的小油滴-剩余的乳状液的混合物，则只需将此混合物通入另一个108设备即可容易地再调配成原来的水包油乳状液。该设备可以位于正在输送水包油乳状液的管道中，也可以在管道外的环形旁路上，如图3所示。这样，如果愿意的话，这种再调配是很容易进行的，尽管要继续泵送或输送此失效的或破坏了的原水包油乳状液并没有必要这样做。

本发明的用来调配水包油乳状液的乳化剂，在管道内流动过程中可能逐渐失去活性，这取决于所用乳化剂的原始浓度或质量，以及在调配时各生成乳状液的成分（即粗烃和乳化组分）的温度，等等。无论什么样的调配条件，生成的水包油乳状液将最终分离成两相的混合物（即聚结的小油滴-剩余的乳状液混合物），如前所述，这种两相混合物在通常条件下将继续流动。一种水包油乳状液在分解成两相混合物之前，在管道中泵送或运输的总距离也取决于所用乳化剂的初始浓度和数量、调配乳状液时各组分的温度、粗烃油和水相（如水、盐水或其类似物）的其它性质、以及管道和泵送的条件。如果，由于任何原因，未能制成在管道总长度的泵送（或运输）过程中足够稳定的水包油乳状液，本发明的另一实施方案提供了一种复原此水包油乳状液的补救办法，即可使生成的水包油乳状液在管道中继续输送至任何所需的距离。更具体讲，已经发现通过向一直输送原来生成的水包油乳化剂所分成的两相混合物（或聚结小油滴-剩余的乳状液的混合物）的管道中，加入额外的水相和/或加入额外的浓乳化组分（或额外的纯乳化剂），在用如泵送或类似的足够的搅拌条件下，即可使已分成两相的水包油乳状液复原成原来生成的水包油乳状液。额外的水相和/或额外的浓乳化组分（或纯乳化剂）的选择，取决于已分相的水包油乳状液的条件或状况、管道和泵送的条件、管道操作人员和炼油人员或其它接受此水包油乳状液人员的愿望等等。已经发现，进一步依赖于管道和泵送的条件，甚至当原来形成的水包油乳状液已完全失效或转化成高粘度的油连续的体系，采用向管道中加入或注入额外的乳化组分并同时搅拌，如泵送或静态剪切和混合的方法，这种油连续的体系仍能复原成原来生成的水包油乳状液。采用这种技术来矫正已完全失效的水包油乳状液，就需要有必需数量的乳化组分，和在位于管线中乳状液完全失效的地点备有注入泵。

向输送或运送已分离的水包油乳状液的管道中加入补充的水相的办法，可以输送此已分离的水包油乳状液，甚至可以输送已显示了反相转化或完全失效成油连续相系统的已分离的水包油乳状液。所需的补充水相的数量取决于粗烃的性质，但有代表性的是使在给定体积的水相包油乳状液中的总水相浓度增加一足够的数量，或使其维持在约40%至约60%（体积）（45%至55%更好）的范围内。采用加入额外量水相的技术，就要在原来生成的水包油乳状液分离成含聚结的小油滴相和剩余的水包油乳状液相的混合物的时刻和在管道的该位置上有准备好了的水相补充数量和加注泵。也必需把加注补充水相的数量与管道终端的接受罐和处理设备联系起来考虑。

和只单独加入水相的方法相比较，单独加入额外数量的浓乳化组分（或额外数量的纯乳化剂）或与此同时又加入额外数量的水相的方法具有更多的有利之处。浓乳化组分可以解释为必要的或等于为提高或保持乳化剂的浓度，向已分离的水包油乳状液加入或注入乳化组分之后，使其在粗烃内的重量中占约250ppm至1500ppm或更高。采用这种方法，乳状液混合物的粘度有所降低，而水包油乳状液的体积增加较少。必须在水包油乳状液分离以前或分离后不久，即在相当部分的水相被吸收而进入粗烃油相以前，就向管道中单独加入或注入补充的浓乳化组分（或额外的纯乳化剂），或同时又加入补充的水相。

可在常规操作中，把补充的浓乳化组分（或额外的纯乳化剂）单独或与补充水相共同应用，以降低乳化剂的总量，该总量是初始采用的量或是沿输送水包油乳状液的管道设一个或更多的乳化剂中间加入点，并周期地由加入点单独地或与补充的水相共同注入补充的浓乳化组分（或补充的纯乳化剂）所需要的量。如果在管道的起点处已加入了所有需要量的乳化剂，过量的乳化剂则提供必需的安全裕量，以保证管内的乳状液不致于分离或完全失效。沿输送水包油乳状液的管道设一个或更多的乳化剂中间加入点，就可以优化总乳化剂用量，使沿管线的任意点上，加入的乳化剂都不过量或浪费。这样，沿管道总长度所加入的乳化剂总量就低于只在管道起点一次加入乳化剂的数量。

还必须指出，为了避免水包油乳状液分离或完全失效并使其保持乳液状态，可以周期地向运送或输送水包油乳状液的管道内（或在起点，或在其中间各点的位置）放入或注入固体粒状的纯乳化剂。因此，注入固体粒状纯乳化剂的方法是另一种优化乳化剂用量的手段，因为这些固体颗粒沿管道和水包油乳状液共同向前移动时，固体颗粒将不断地，逐渐地向水包油乳状液中散发，放出或溶解纯乳状剂的细小固体量，因而使用于形成水包油乳状液的乳状剂的初始必要用量低于不用固体颗粒时所需的用量。所以，本发明的另一实施方案提供了一种当粗烃的水连续相乳状液在管道中已分相以后，复原其性能的方法，此方法包括以下各步骤或其中之一：（1）、沿管道的一个或更多的点向流动的已分离的乳状液中连续地加入额外的水相，使总水浓度增至40%至60%（体积）;（2）、沿管道的一个或更多的点向流动的已分离的乳状液中连续地加入额外的乳化组分（或乳化剂，可以是固体粒状或丸状），以增加此水包油乳状液的稳定性，使其能用泵送至管道的终点而不完全失效或反相转化成油的连续相。本发明进一步提供一种在管道输送重油或沥青的水连续相乳状液，并减少乳状液分离危险时能降低所需乳化剂总量的方法，此方法包括以下步骤：（1）为了制备能通过管道全长运送的水包油乳状液，采用了比所需数量更少的乳化剂来制备水包油乳状液;（2）沿管道的一个或更多的点注入额外的乳化组分（或乳化剂，可以是固体丸状或颗粒），以便优化并尽可能降低所需乳化剂的总量。固体乳化剂可在管道的起点处加至已生成的水包油乳状液中，乳化剂就随流动的乳状液共同向前流动，并在流经管道全长的过程中，逐渐向乳状液中释放额外的乳化剂。

在水包油乳状液已经管道123输送或泵送至最终目的地后，油滴在位于管道123终端的分离站300中从水包油乳状液中分出。分离出的油经管道302离开分离站，在油分出后，剩余的水相产物是水加某种添加剂（如乙二醇等），必需将其循环回至水罐26或罐58，以便与生产的粗烃相混合。可以采用任何适宜的方法把油滴自水包油乳状液中分离出来，例如把水包油乳状液加热至相转变温度（P.I.T.）以上，这个温度通常为约180°F至约210°F，和/或加入破乳剂。油分离掉以后，任何加至水包油乳状液并留在剩余的水产物中的破乳剂对本发明的乳化剂都没有影响或几乎没有影响。

在本发明的另一实施方案中，将已生成的水包油乳状液被用各种方法加以破坏（以下称为“破坏水包油乳状液”），即可回收油相，同时又毁坏了任何在运输过程中乳化剂降解和/或还原所产生的不需要的组分。这类不需要的组分如酚和其它酚结构的化合物可能是由于当生成的水包油乳状液在管道中输送时，本发明所用的乳化剂被分解或被还原而产生的。所以希望除去这些通常溶于水中的不需要的组分。更希望当破坏此水包油乳状液的同时除去这些不需要的组分。在本发明中，采用高锰酸钾在破坏生成的水包油乳状液的同时，除去了不需要的组分。高锰酸钾的用量，以其在水包油乳状液中的重量浓度计，由约500ppm至约15，000ppm为好（1000ppm至2000ppm则更好）。高锰酸钾在一步操作中即破坏了水连续相的乳状液又同时破坏了任何不需要的酚类。

高锰酸钾是一种强氧化剂，它能与双键起化学反应而破坏酚类和其它不需要的化合物。高锰酸钾也能反应和/或破坏乳化剂中的

的重复链段或单位，因而破坏水连续相的乳状液。在侵袭和/或反应过程中，随着副产物还生成水、二氧化锰和二氧化碳。用高锰酸钾在贮存罐中除去酚时，酚在PH值为7.0至11.0的条件下迅速氧化。PH值为8.5至9.0更好。在反应器中的15分钟至约6小时和/或贮罐中的15分钟至两星期的保留时间，以足够保证使酚完全氧化。初始反应几乎立刻发生，通常在前10分钟之内有近90%的酚被氧化。其它适用于酚处理的氧化剂和破坏水连续相乳状液的氧化剂有臭氧（O₃），过氧化氢（H₂O₂）和氯（Cl₂）。这些氧化剂可按任何适宜的方式（如氯化，臭氧化，等）典型地加以使用。用量在500ppm到15，000ppm之间（按水包油乳状液的重量计算）。

较好的用高锰酸钾处理水包油乳状液的方法是用稀高锰酸钾液流（即高锰酸钾和水的混合物中含85%至99%（重量）的水相）和水连续相乳状液相混合（或静态地或动态地和/或在反应器中）。相对于粗烃油中的各组分，高锰酸钾优先与乳化剂反应。充分混合后，最好将混合物放入一普通容器中，静止约15分钟至二周。典型地，在静止期间内，粗烃油凝聚并升至顶部而水相则沉降到底部。粗烃油与水相分开后流入脱盐器，混合物在此分成废水和用于精炼的粗烃油。废水可能需要进一步用氧化剂（如稀KMnO₄，臭氧，氯等）和混合器（如静态混合器，高剪切泵等）处理，处理方法与前面提到的处理水连续相乳状液中的酚并同时破坏乳状液的方法相同。

除了自水包油乳状液中分离出油滴或破坏此水包油乳状液以外，还可以直接应用此现存形态的水包油乳状液，如用作燃料，在这类情况下，不需要将油滴自现存的水包油乳状液中分出。所以，当水包油乳状液是用作燃料燃烧时，水包油乳状液可直接加至锅炉（如公用事业锅炉，流化床锅炉等）。没有必要采用分离的步骤，除非水包油乳状液的英热单位（BTU）含量太低。

本发明的乳化剂可以是任一种当粗烃与乳化剂混合物的温度为约100°F至约200°F时，能与适量的水混合后与生产的粗烃形成水包油乳状液的乳化剂。除了应用广泛的乳化剂以外，一般应用两种以上乳化剂的混合物。能用于形成水包油乳状液的表面活性剂可以是阴离子型，阳离子型，非离子型，两性离子型等。所希望的和优先的特性是其在油中的高度不溶性。表面活性剂最好基本上不溶于油中。多数价廉有效的可供选择用于生成水包油乳状液的表面活性剂或是阴离子型或是非离子型的。目前优先选用非离子型的，因为它们一般比较便宜并且不受水中盐浓度的影响。

所有阴离子-活性乳化剂中已熟知的是肥皂。肥皂是由天然存在的脂肪和油中得到的长链脂肪酚所生成的盐。在脂肪和油中，酸是以三酸甘油酯的形式存在的。用做乳化剂的肥皂可由天然油中获得。 这类天然油含多种脂肪酸的混合物，此混合物的确切性质则随所用的油和脂而定。通常采用牛脂、椰子油，棕榈油等的混合脂肪酸。例如，从牛脂中获得的脂肪酸可用过滤或压榨的方法，部分地分离出“红油”（主要是油酸）和商业上所谓的“硬脂酸”。取决于油酸的分离程度，硬脂酸以一压，二压或三压的形式出售。这种硬脂酸实际上是硬脂酸和棕榈酸的混合物。

非离子型乳化剂可分成五种类型，即醚键，酯键，酰胺键，杂键和重键。较好的非离子型表面活性剂是基本上不溶于油中并可从具有以下通式的化合物中选择：

其中每个R，R₁和R₂是任何一种烃基，较好的是含约8至约21个碳原子的烷基，每个Y和Y₁是代表乳化剂中氧化乙烯单位或链段平均数的整数，即正态高斯分布曲线的平均值。每个Y和Y₁的较好的范围约为4至100，更好的是约30至约100。最好每个R，R₁和R₂是C₉H₁₉，每个Y和Y₁是40至100。当本发明的水包油乳状液是用通式（1）和/或通式（2）所代表的非离子型乳化剂所调配而成时，静态剪切和静态混合设备108的前后最好不用任何动态剪切和动态混合的设备，因为业已发现，如果用动态剪切和/或混合的设备制备水包油的乳状液时，其耐久性将受到影响。但是，甚至当采用了由通式（1）和/或通式（2）所代表的非离子型破乳剂又同时用了动态剪切和/或动态混合的方法后，而所生成的水包油乳状液在管道中输送时失效和/或解体了，则已发现，此已失效和/或解体了的混合物，即在水连续相中聚结和分离的小油滴和剩余的水包油乳状液的粘度小于或等于原来调配成的水包油乳状液的粘度。已经发现，即使聚结和分离的油滴的粘度大于原来调配的水包油乳状液，这种现象也确是真的。因此，已失效和/或解体了的混合物可继续在管道中泵送，而不必担心不利的管道内的粘度变化情况。

其它较好的非离子型乳化剂，特别是当生产的粗烃为Athaba-sca沥青时，是选自在油中基本不溶解并有下列通式的化合物：

其中n是由约7至约20，更好的是11，Y是代表乳化剂中氧化乙烯单位或链段平均数的整数，即正态高斯分布曲线的平均值，约为101至250，约为120-180时较好，约150则更好;

其中n₁是由约7至约18，更好的是约8，n₂是由约7至约18，更好的是约8，Y₁是代表乳化剂中氧化乙烯单位或链段平均数的整数，即正态高斯分布曲线的平均值，约为101至约250，约为120至180较好，约150则更好。

本发明的非离子型乳化剂优先地采用具有通式（3）和通式（4）的化合物的混合物，此时具有通式（4）化合物在混合物中至少占40%（重量）。通式（4）的化合物在混合物中约占50%至85%（重量）则更好。

上述通式（1），（2），（3）和（4）所代表的非离子型乳化剂中最突出的是由憎水的含羟基化合物，如醇或酚，与环氧乙烷反应所得的化合物。氧化乙烯基可加至任何需要的程度。

本发明的乳化组分能包含由通式（1）和/或通式（2）所代表的乳化剂与由通式（3）和/或通式（4）所代表的乳化剂的混合物。当采用这种混合物时，由通式（3）和/或通式（4）所代表的乳化剂的有代表性的数量占乳化组分中总乳化剂用量的约20%至约80%（重量）。

已发现，如采用由通式（3）和/或通式（4）所代表的非离子型乳化剂调配本发明的水包油乳状液时，在生产或调配过程中可以使用任何搅拌的方法。可以使用任何动态剪切或混合设备，以及较好的静态剪切和静态混合设备108。

在用由通式（1）-（4）所代表的任何单独的或混合的非离子型乳化剂调配成的水包油乳状液中，一部分小油滴由于任何原因部分聚结成部分聚结的油，则同样由于上述的理由，此含水包油乳状液和部分聚结的油的混合物仍可继续经管道运输或泵送。再重复一次并更明确些，尽管事实上部分聚结的小油滴的粘度大于原来调配的水包油乳状液，包含部分聚结油的水包油乳状液的粘度却低于或等于原来的水包油乳状液的粘度。所以，失效和/或解体的混合物的粘度甚至比原来调配的水包油乳状液的粘度更有利于管道输送。

目前具有酯键的非离子型乳化剂包含以下通式的化合物：

其中R是任何的烃基，较好的是含约8至约21个碳原子的烷基，更好的R是C₉H₁₉;Y是代表乳化剂中氧化乙烯单位或链段平均数的整数，即正态高斯分布曲线的平均值，为约4至约250，以约40至150为好，40至100则更好;并如上所述，基本上不溶于油。

脂肪酸与多元醇反应所生成的酯是特别有兴趣的一类非离子型乳化剂，原因在于根据所用醇的性质，它们可能是亲水性占优势而特别适于用作水包油乳化剂。

酯键的表面活性剂是一种好的乳化剂的例子为：

带酰胺键的非离子型乳化剂是通式如下的化合物：

其中R是任何的烃基，以含约8至约21个碳原子的烷基为好，R是C₉H₁₉则更好;每个Y₁及Y₂是代表乳化剂中氧化乙烯单位或链段平均数的整数，即正态高斯分布曲线的平均值，为约4至250，以约40至150为好，40至100则更好，并如上所述，基本上不溶于油。

另一类已发现适用于本发明的方法的非离子型乳化剂是聚乙氧基醇，其通式为：

其中R是含约7至约20个碳原子的烷基，Y是代表乳化剂中氧化乙烯单位或链段的平均数的整数，即正态高斯分布曲线的平均值，约为4至250。R是含约12至约18个碳原子的烷基，而当Y是约120至180则更为可取。

在本发明的一个更为可取的实施方案中，乳化剂是选自乙氧基化的烷基酚化合物，其分子量分布的分散度约为1.0至约5.0，重量平均分子量约自1966至约9188，通式如下：

其中n₁是一个整数，其值约为7至约20，更好的是11，Y₁是其值为约4至约1000的整数，其中至少占乳化剂50%（重量）的是分子量约为1966至9188的含乙氧基化的烷基酚化合物。此乳化剂至少含有一个乙氧基化的烷基酚化合物，该化合物的通式为：

其中n₁的值约为7至20，较好的是11;Y₁大于100，更好的是大于100但小于1000，而通式为（5A）的乙氧基化的烷基酚化合物最好至少含1%（重量）（自1%至90%（重量）则更好）的乳化剂。

更为可取的是，通式（5）所代表的乳化剂的分子量分布的分散度约为1.0至约2.5，最好是1.0至2.0。乳化剂的重均分子量以约为3726至6548为更好，约4606至5668则最好。更好的是，至少约70%（重量）的乳化剂含分子量约为1966至9188的乙氧基化的烷基酚化合物，最好则至少约含85%（重量）。

本发明的乳化剂也可以是选自具有分子量分布分散度约为1.0至约5.0，重量平均分子量约自2519至约11，627的乙氧基化的二烷基酚化合物的乳化剂，其通式为：

其中n₁是整数，其值为约自7至约18，n₂是整数，其值为约自7至约18，Y₂是约自4至1000的整数，其中至少50%（重量）的乳化剂含分子量约自2519至约11，627的乙氧基化的二烷基酚。此乳化剂至少有一个乙氧基化的二烷基酚，该酚的通式为：

其中n₁为约7至约18，n₂为约7至约18，Y₂大于100并以大于100但小于1000为好;乙氧基化的二烷基酚化合物（通式6A）以至少含1%（重量）〔更好为含1%至90%（重量）〕的乳化剂为好。

更好的是，通式（6）所代表的乳化剂的分子量分布分散度为约1.0至约2.5，最好是约1.0至2.0。乳化剂的重量平均分子量为约4714至约8547为更好，最好是约自6039至约7227。更好的是，至少约70%（重量）（最好至少占重量的约85%）的乳化剂含分子量约2519至11，627的乙氧基化的二烷基酚。

乳化剂可以是通式（5）所代表的乙氧基化的烷基酚化合物和通式（6）所代表的乙氧基化的二烷基酚的混合物。二者可以任何重量比例相混合，但总混合物的分子量分布的分散度应为约1.0至约5.0（约1.0至约2.5更好，约1.0-2.0则最好），而乳化剂（或通式（5）和/或通式（6）所代表的）混合物的重量平均分子量约自1966至约11，627（约3726至约8547更好，约4606至约7227最好）。此外，总混合物至少含50%（重量）（至少含约70%（重量）更好，至少含约85%（重量）最好）的乙氧基化的烷基酚化合物和乙氧基化的二烷基酚化合物，其中乙氧基化的烷基酚化合物的分子量约自1966至约9188而乙氧基化的二烷基酚化合物的分子量约为2519至约11，627。更为可取的是，通式为（5）的化合物在混合物中占约30%至约80%（重量）。此外，至少1%（重量）（1%至90%（重量）较好）的通式（5）的乙氧基化的烷基酚化合物和通式（6）的乙氧基化的二烷基酚化合物的混合物具有通式（5A）的乙氧基化的烷基酚化合物和/或通式（6A）的乙氧基化的二烷基酚化合物，其中Y₁和Y₂都大于100，并以大于100但小于1000为更好。

聚合的乳化剂的分子量分布的分散度定义为乳化剂的重量平均分子量和乳化剂的数量平均分子量的比率，或 Mw/ Mn。 Mn偏重于聚合的乳化剂中的较低分子量的部分，而 Mw偏重于较高分子量的部分。分散度取决于聚合乳化剂的分子量分布的宽度并且是聚合的乳化剂中多分散度的量度。

重量平均分子量 Mw可由对乳化剂进行光散射测量而得，其定义为：

Mw=ΣW_XM_X

其中Wx是分子重量为Mx的重量分数。 Mw也可以定义为：

Mw= (ΣC_XM_X)/(ΣC_X) = (ΣC_XM_X)/(C) = (ΣN_XM² _X)/(ΣN_XM_X)

其中Cx是Mx分子的重量浓度，C是所有聚合乳化剂分子的总重量浓度，Nx是重量为Mx的分子的摩尔数，并且具有以下的关系：

W_X= (C_X)/(C)

C_x＝N_xM_x

C= ΣC_X=ΣN_XM_X

数量平均分子量 Mn由测定取决于粒子数目的性质的方法而决定，如冰点降低（冰点降低测定），沸点升高（沸点升高测定法），渗透压和蒸汽压降低。 Mn定义为聚合的乳化剂中所有分子的总重量W除以存在的总摩尔数。换言之，数量平均分子量可定义为：

Mn= (W)/(ΣN_X) = (ΣN_XM_X)/(ΣN_X)

此处求和是从1至乳化剂中聚合物分子的不同大小的数目，Nx是重量为Mx的摩尔数。

为了全面讨论分散度、Mw、和 Mn以及其它大分子的科学性质，如合成聚合物分子反应的物理化学和有机化学，查阅以下的出版物：Principles of Polymerization，Odian（McGraw-Hill Inc.1970年版权和出版）;Introduction to Polymer Science and Technology·An SPE Text-book，Kaufman等。（John Wiley & Sons Inc.1977年版权和出版）;Principles of Polymer Chemistry，Flory（Cornell    Unirersity    1953年版权和出版）;和Macromolecules.Elias（卷1和2;1977年版权纽约Plenum出版社，1977年John    Wiley    &    Sons    Ltd.）。所有这些列入的出版物都作参考文献引入。

正如在以下的实例中将充分讨论由通式（5）和/或（6）所代表的更好的乳化剂时所指出的，采用这些更好的乳化剂所调配成的水包油乳状液的剪切寿命（乳状液稳定性的量度）在工业上是可以接受的（即乳状液剪切稳定性等于或大于40分钟），但必需和以下的参数相一致：

（1）乳化剂的分子量分布的分散度约为1.0至约5.0（1.0至2.5更好，1.0-2.0最好）;

（2）乳化剂的重量平均分子量约自1966至11，627，（约自3726至8547更好，约自4606至7227最好），这取决于采用的由通式（5）和/或由通式（6）所代表的乳化剂种类;

（3）至少占50%（重量）（更好至少约占70%（重量），最好至少约占85%（重量））的乳化剂含分子量约为1966至9188的乙氧基化的烷基酚化合物和/或分子量约自2519至约11，627的乙氧基二烷基酚化合物。

用于本发明实践的乳化剂必需能在高温下形成水包油乳状液，并在环境温度下保持其稳定性。除非采用广泛应用的乳化剂来满足这种功能度使用两种或更多种乳化剂的混合物，这是特别可取的。

如前所述，本发明的乳化剂必需与水相混合，否则无法调配出本发明的可管道输送的水包油乳状液。乳化剂在与水混合以前不应直接和生产的粗烃相接触。换言之，本发明的将与生产的粗烃相混合或复合的乳化组分必需含水，否则就不能生成本发明可用于管道输送的水包油乳状液。

前面也已叙述过，可以加入一种能降低水的冰点的化合物来降低乳化组分和/或水包油乳状液的冰点，为此目的在本发明中最好加入乙二醇。本发明的水包油乳状液是水连续的，通过向乳化组分中加入乙二醇。水包油乳状液的连续相（即水）的冰点就降低了。最好把乙二醇加至乳化组分中，使水包油乳状液的乳化组分和/或水连续相含约自0.5%至约80%的乙二醇（重量），含约自0.5%至约30%（重量）则更好。

当生产的粗烃是Athabasca沥青时，为了生成更稳定的水包油乳状液（或水连续相的乳状液），水或水相的PH值最好大于4.0，最好约自6.0至约13.0，如7至9或6至8。当盐水用作水相时，更应如此。如果使用盐水，含盐量就成为另一种因素。已发现当用盐水做生产粗烃的含水添加物时，盐水的含盐量必需至少含约1.5%（重量）的盐（即Nacl）。应该指出，并未定下盐浓度的上限，这上限可以是使盐水过饱和的盐量，或是进入溶液中的上限量的盐。

特别当生产的粗烃是Athabasca沥青时，应用一种附加的稳定性增强剂-生物聚合物黄单孢杆菌胶（黄原胶）（Xanthan），可以生成更稳定的水包油乳状液。把生物聚合物黄原胶加至乳化组分中，使乳化组分和/或水包油乳状液的水连续相中黄原胶的含量达到使水包油乳状液所含的生物聚合物黄原胶的数量在生产的粗烃中（重量）约为25ppm至5，000ppm。换言之，在生产的粗烃中生物聚合物黄原胶的浓度（重量）约为25ppm至5，000ppm。

黄原胶有突出的抗剪切降解的性能，并对高含盐量的水不敏感。黄原胶含D-葡萄糖，D-甘露糖和D-葡萄醛酸。据信它具有重复的B-D-（1-4）葡萄糖单元所组成的类纤维素的主链，甘露糖和葡萄醛酸是在侧链上，甘露糖则部分地被乙酰基和丙酮酸乙酮酯基所改性。据报导，黄原胶的分子量大于一百万。此生物聚合物在溶液中天然地呈螺旋状。目前被普遍认可的黄原胶的结构如下：

在市场上，黄原胶以FLOCON_R生物聚合物4000的名称从辉端（Pfizer）公司购买。

在本发明的另一个实施例方案中，可以控制和/或降低流经和/或由管110中出来的以及在乳状液罐122中的水包油乳状液的粘度，以便于本发明的水包油乳状液的输送。调整已生成的水包油乳状液中小油滴的大小分布可以达到此目的。较低粘度的水包油乳状液降低了管道泵送所需的功率，也减小了施加在水包油乳状液中的应力，而这种应力会造成水包油乳状液中的小油滴聚结而增加其尺寸。调配为含大小合适的小油滴的水连续相乳状液，就能降低水包油乳状液物流的粘度。

含油的颗粒或小油滴的悬浮液的粘度是水连续相的粘度、油颗粒的浓度和油颗粒大小分布的函数。水包油乳状液粘度的近似值由下式给出：

M=M₀exp (2.5φ)/(1-(φ/φ_P))

式中：M＝水包油乳状液的粘度（厘斯）

M₀＝水连续相的粘度（厘斯）

φ＝分散的油相的体积百分率

φp＝乳状液中小油滴大小分布的最大敛集率

（maximumpackingfraction）

方程式说明，如果小油滴大小的分布产生一个更大的最大敛集率，水包油乳状液的粘度就可以降低，可以使生成的水包油乳状液中小油滴大小的分布很宽，或形成小油滴大小的双峰分布的方法来降低乳状液的粘度。仅作为举例，假定油的小颗粒是球形的并且不互相作用，则与φ＝0.5的单分散水包油乳状液相比，小油滴大小比例为5∶1的双峰水包油乳状液的粘度在理论上降低了10倍。

可以采用改变乳化组分和生产的粗烃的混合物经过静态剪切和混合设备108的流速（和剪切速度）的办法，来控制和/或降低水包油乳状液物流的粘度;或者换一个办法，把在管50中流动的乳化组分和生产的粗烃的混合物分开（如图2所示），使其进入管130和管132，并使各自分开的混合物在有区别的或不同的剪切速率下流经管130和管132。〔剪切速率＝（8×用吋/秒表示的速度）除以用吋表示的静态混合器的直径〕。为了控制这两种流速并保证各自的剪切速率是有区别的或不同的，分别在管130或132上安装了流速控制阀134和流速控制阀136。阀134和136可以给定并调整至使分别经过静态剪切和混合设备108A和108B的乳化组分和生产的粗烃的各自的混合物的剪切速率确实不同。剪切和混合设备108A和108B可以有相同的和不同的直径。由静态剪切和混合设备108A和108B出来的各自的水包油的物流，分别送入管138和140，进入图1的管110，经过管110后，两股混起来的混合物就送入乳状液罐122（见图1）。如图1所示，在沉降进入乳状液罐122以前，两股已混起来的乳状液混合物的温度必需用热交换器120降至约120°F以下，才能提高此已生成的双峰或多峰的水包油乳状液的安定性，此双峰或多峰的水包油乳状液的粘度既低于在管138中的水包油乳状液物流的粘度，又低于在管140中的水包油乳状液物流的粘度。含由管138和140出来的两股水包油乳状液的已生成的双峰水包油乳状液的粘度不是在管138和140中两股水包油乳状液的粘度的平均值或中值，而是比二者都低。不用说，本发明只用一对平行的静态剪切和混合设备108A及108B来说明并表述，在本发明的精神实质和范围内也可以采用3个或更多的平行设备。

双峰或多峰的水包油乳状液也可以在乳状液罐122中生成，所用的方法是改变乳化组分和生产的粗烃的混合物通过静态剪切和混合设备108时的流速（和剪速），并在乳状液罐122中，收集以不同流速（和剪速）由静态剪切和混合设备108中生产出来的水包油乳状液的物流。将收集到的按不同流速经108设备而生产出来的水包油乳状液的物流。将收集到的按不同流速经108设备而生产出来的水包油乳状液物流，在乳状液罐122中混合并复合起来即得到比按一种流速（和剪速）由剪切和混合设备108中生产出来的水包油乳状液的粘度更低的双峰或多峰水包油乳状液。这样，仅作为举例，将乳化组分和生产的粗烃的混合物以50吋/秒的流速流经设备108，经10分钟后得到了一种水包油乳状液，接着又将同样的混合物以30吋/秒的流速流经设备108，经10分钟后得到了另一种水包油乳状液，将二者混合起来所得的双峰水包油乳状液的粘度低于在50吋/秒或30吋/秒时生产的水包油乳状液的各自的粘度。

在本发明的水包油乳状液和双峰水包油乳状液中的小油滴的尺寸，在其流经管道时，如管道123，有变大的趋势。这种作用会改变本发明的有利之处，即这种作用会增加小油滴的尺寸，从而来改变小油滴的大小分布。为了在管道123中，或类似的情况下，保持水包油乳状液的双峰或多峰的性质，或甚至从初始的单峰水包油乳状液生成双峰或多峰的水包油乳状液，可以从管道123中，如经图3所示的管142，定期地引出多峰水包油乳状液或单峰水包油乳状液的物流，用流速控制阀144和静态剪切和混合设备108，使其经受静态剪切和混合。如图3所示，流速控制阀144控制任何多峰或单峰乳状液流经设备108的流速，降低此特定型乳状液中油滴的大小，使经过设备108并由管146（与管道123相连接）出来的水包油乳状液物流与旁流过管142的水包油乳状液的物流混合在一起，重建起水包油乳状液的双峰或多峰的性质。阀148是一个可变流速阀，能控制水包油乳状液的流动，因此某些流入管道123的水包油乳状液被强制流经管142。阀150控制水包油乳状液的流动和由设备108经过管146出来的水包油乳状液的流动。这种引出方法可根据需要沿管道123进行多次，以保持水连续的乳状液比不采用此引出方法具有更低的粘度。为了使流动的水包油乳状液保持更低的粘度，也可以用一台离心泵（用于工业管道上的类型）再剪切此流动的水包油乳状液，来代替在引出方法中所用的静态剪切和混合设备108。如果需要的话，可以在完成任何混合或再剪切的步骤时加入更多的乳化组分。

本发明的静态剪切和混合设备108（和108A及108B）可以是任何能制备本发明的水包油乳状液的静态的，安装在管道中的混合器。并非任何的静态的，在管道中的混合器都能用于本发明的制备过程。我们已发现适用于本发明的静态剪切和混合设备108，108A和108B是一些装在管道，管线中的静止的档板装置，这样能使流动着的乳化组分和生产的粗烃的混合物的能量产生出所需的剪切和混合作用，以生产出水包油乳状液。固定的档板装置不能仅是任何类型的档板装置，这种装置在设备大小和流动状态变化时只能给出无法预测的混合效率。况且，一般的档板装置只能在紊流状态下，提供相当大的剪切和混合作用，而本发明的水包油乳状液必需能在层流和紊流两种状态下都能生产出来。

本发明的静态剪切和混合设备108、108A和108B所使用的档板装置可以为液体的流动提供精确的几何行程，从而获得一致的，可预测的混合效能，而和乳化组分和生产的粗烃的混合物的流速或设备的尺寸无关。较好的静态剪切和混合设备108、108A和108B已被确定为由位于加里福尼亚州长滩的Komax系统公司和位于堪萨斯州维奇塔的Koch工程公司所生产的某些不动式混合器。这两家公司生产的不动式混合器适于本发明的生产水包油乳状液的方法。这类混合器在管中应用了档板装置，能同时进行剪切和混合。其它生产厂家设计的类似设计可能工作得同样好。

在图4、5、6和7中说明了Komax系统公司生产的较好的剪切和混合设备108（或108A或108B）。在美国专利第3，923，288号中有更详细的叙述和说明，此处作为参考文献引入。现在详细地参阅图4-6，可以看到本发明的静态剪切和混合设备108（或108A或108B）的一种具体结构，此设备包含带有一个内腔154的管152，该内腔中排列安装着许多档板构件，可概括地用156和158表示。内腔154在管152的两端开着口，使乳化组分和生产的粗烃的混合物可以穿过这些档板构件，进行所需的剪切和混合并生产出水包油乳状液。如图4所示，内腔154一般为圆筒状，有一长轴线从中通过。档板构件156更详细地示于图5和7中，并且它是档板构件158的镜像。档板构件158详见图6和7。

档板构件156包括一个扁平的一般为长方形中间部分160，其平面通常是与内腔154的长轴成一直线的。第一组耳状物162和164是整体地连在中间部分160的一边上。耳状物是弓形的，并且其外周边全部适应内腔154的内壁的形状。第一组耳状物162及164相对于中间部分160的平面，分别折向其上方和下方。第二组耳状物166及168则整体地连接在中间部分160的对面的一边上，象第一组耳状物162及164一样，相对于中间部分的平面，分别折向其上方和下方。耳状物162及168位于中间部分160两边的斜对角上，并都折向相对于中间部分160的平面的同一方向。同样，耳状物164及166也位于中间部分160两边的斜对角上，并也都折向相对于中间部分160的平面的同一方向。耳状物166及168的外周边也是弓形的，并且其形状与内腔154的壁密切接触。

如前所述，档板构件158是档板构件156的镜像，同样包括一个中间部分170、第一组耳状物172及174和第二组耳状物176及178。耳状物172及178以及耳状物174及176位于中间部分170彼此对角的两端上，并都折向相对于中间部分170的平面的相同方向。

耳状物162-164、166-168、172-174和176-178之间的角度可以是任何合适的角度，它能剪切和混合乳化组分和生产的粗烃的混合物，并生成本发明的水包油乳状液。最好，各组耳状物之间的角度自约30°至约120°。

在图4-7中的混合设备108的一种较好的具体结构中，在管152中是以交替的方式安装了许多档板构件156和158，如图4所示。如档板构件156和158可以彼此互相间隔着安装，或最好，如图4所示，以彼此互相对低的关系的方式安装。

当档板构件156及158是对抵的关系时，档板构件158中的耳状物172及174就与档板构件156中的耳状物166及168啮合和/或重叠起来。同样地，构件156中的耳状物162及164与构件158中的耳状物啮合和/或重叠起来;这些都在图7中示出。所用的档板构件156及158的总个数由生产的粗烃的粘度以及所要求的乳状组分和生产的粗烃的混合物的混合程度而定。有代表性地，管152中用了6至8个档板构件。

当在管152中安装了至少各一个彼此对抵的档板构件156和158时，按图4中箭头方向通过管152的乳化组分和生产的粗烃的混合物就受到剪切和混合的作用。构件156中的耳状物166和168施加逆时针的速度矢量或旋转矢量，使乳化组分和生产的粗烃发生返混，并消除普通静态混合器可能发生的流动或隧道效应。中间扁平部分160把逆时针的或旋转矢量转变成侧向的或径向的矢量。在乳化组分和生产的粗烃混合物通过中间扁平部分160以后，耳状物162和164对混合物又施加附加的逆时针的或旋转速度并且多少加至由中间扁平部分160所产生的侧向或径向矢量上。耳状物162及164对沿管152长轴运动的乳化组分和生产的粗烃的混合物施加基本上是外向的径向速度矢量，而耳状物166及168则向其施加基本上是内向的径向速度矢量。当混合物离开档板构件156并经过档板构件158时，耳状物176和178以及172和174分别地既施加顺时针旋转速度矢量又施加了普遍的内向和外向的径向矢量。

为了解释静态剪切和混合设备108，图8-12表示出另一种安装在内腔154的管152中的档板构件的具体结构。图8-12中的档板装置包含很多相同并彼此互相连接的档板构件，每个构件一般地用180表示。

每个档板构件180包含一个扁平并通常是长方形的中间部分182，其平面通常与内腔154的长轴成一直线。每个档板构件180也包含一个扁平的一般是长方形的第一部分184和一个扁平的一般是长方形的第二部分186。第一部分184和第二部分186的各自平面与内腔154的长轴和中间部分182的平面相垂直。当档板构件180之间彼此相连接时，一个挡板构件180的第一部分184和另一个档板构件180的第二部分186整体地连接在一起，如图9所示。

每个档板构件180还包含一个第一对臂188和190，二者通常构成V字型，并自中间部分182的一半（即当中间部分182的位置如图8所示时，上面的一半）延伸至第一部分184，并与其相连接。一个沟流部件，一般用192表示，由第一部分184延伸至中间部分182的另一半（即当中间部分182的位置如图8所示时的下面的一半）。沟流部件192包括一个底板194和一个沟流隔板196，此沟流隔板固定在并一般垂直于底板194，并和中间部分182的另一半相连接。如图所示，在隔板196之上和188臂之下有一个开口，在底板194和臂190下方之间有另一个开口。

在中间部分182的另一边，即第二部分186和中间部分182之间是两个臂188-190和沟流构件192包括底板194和隔板196的反镜像。更具体些，在中间部分182的另一边可以看到第二对通常构成V字型的臂，二者自中间部分182的一半（即当中间部分182的位置如图8所示时，下面的一半）延伸至第二部分186，并与其相连接。一个沟流部件，一般用202表示，由第二部分186延伸至中间部分182的另一半（即当中间部分182的位置如图8所示时，上面的一半）。与沟流部件192相同，沟流部件202包括一个底板204和一个沟流隔板206，此沟流隔板206固定于底板204并垂直于其上，而且和中间部分182的另一半相连接。在隔板206的下面和臂200的上面有一个开口，在底板204和臂198上方之间有另一个开口。

图13表示在另一种具体结构中的每一块档板构件180的末端。在这种具体结构中，沟流部件192位于中间部分182的对边。第一对臂188和190通常构成V字型，并延伸至中间部分182的上半部，且与之相连结。沟流部件192由第一部分184向下延伸至中间部分182的下半部。沟流部件192包括底板194和垂直地与底板194相连接的沟流隔板196。隔板196也和中间部分182相连接，并向第一部分184逐渐收缩且和其相连接，此外并和臂188相连接。在隔板196之上和臂188之下有一个开口，在底板194和臂190下方之间有另一个开口。

利用管152中的档板构件180，可以相信会为乳化组分和生产的粗烃的混合物提供一系列的混合作用。在隔板196之上和臂188之下的开口与在底板194和臂190下方之间的开口之间，为混合物提供了一种切割作用（见图11）。这同样的两个开口也提供了一种逆流混合，如图12所示。另外的混合作用是在图10中所示的返混的和相对旋转的涡流。在中间部分182的两侧则产生向相反方向旋转的椭圆形的涡流并消除了在使用其它静态混合设备时所发生的流动或隧道效应。在返混中，乳化组分和生产的粗烃的混合物在继续向下流动以前，在一个局部的涡流中从前到后做圆周运动。

另一种可用于本发明的过程的静态混合设备108的具体结构是由位于堪萨斯州，维奇托城的Koch工程公司生产的，并在图14及15中示出。这种静态混合器108的实施方案在美国专利第3，785，620号中更详细地描述过，此处作参考文献引入。对予本发明的这种具体结构，静态混合设备108包含很多彼此基本一样的折流板构件208A及208B。折流板构件208A及208B以一种邻接和通常对抵的关系在管152中排成一行，每个折流板构件208B相对于每个折流板构件208A都偏移约90°（见图14，为了清楚起见，折流板构件208A和208B的位置被分开了）。

参阅图15，每个折流板构件208A及208B都是由波纹形的薄板210彼此焊接在一起而制成特定的折流板构件，208A和208B都是这样。如图所示，使用的薄板具有不同大小或长度，而且从两外端向中间增长，因而形成了圆筒状。薄板210与管152的长轴是平行的，并且最好用与生产的粗烃和乳化组分接触时不受腐蚀的金属板制成。每个薄板210的波纹都有相等的斜度，每个波纹的斜度以约45°为最好，这样当波纹形薄板彼此相连时（如用焊接的方法），就形成了很多和管152的长轴成45°的开口和交叉的通道。

生产的粗烃和乳化组分的混合物进入管152，并在连串的供液体流动时开口和交叉的通道中分割成个别的液流。这些通道构成了强烈的交叉流动和在管152壁上的液体交换。在每个通道的交会处，一部分生产的粗烃和乳化组分混合物被剪切并进入交叉的通道。

如前所述，折流板构件208A和208B互相成直角，因此在经过第一个折流板构件时（即或208A或208B）产生了二维混合，经过所有后续的折流板构件时就产生了三维混合。三维混合保证了离开管152的已生成的水包油乳状液的均匀性。这样，折流板构件208A和208B凭靠使混合物的很多部分流动。沿着折流板构件208A和208B的长度，经过很多互相交叉的锯齿形的通道，既从纵向又从横向上很好地混合了生产的粗烃和乳化组分的混合物。各种混合作用的结果是混合物经过一段较短的管152，就容易而迅速地生成了水包油乳状液。

通过采用本发明的乳化剂并结合本发明的其它特点，可以制成有强剪切稳定性的水包油乳状液，使其在管道输送生产的粗烃，特别是Athabasca沥青时，成为一种合用的可供选择的方法。Athabasca沥青固有的一个物理性质方面的缺点是其粘度太高（如在100°F时约为20，000厘泊;在200°F时为300厘泊）。这种物理方面的现实状况给人以深刻的印象，即用普通的管道在环境温度下输送这种原料是不可能的。另一个可供选择的方法是用稀释剂石脑油或类似物，但由于价格和长期供应方面的困难，因而是不适用的。能用现有的设备和通用的管道技术长距离输送Athabasca沥青，就能降低在现场改善这种石油原料的生产成本。按照本发明所生成的水包油乳状液具有热稳定性和高抗剪切稳定性。

静态剪切和混合设备108可用于控制本发明的水包油乳状液的小油滴尺寸。通常，需要把水包油乳状液经管道输送得越远，水包油乳状液中小油滴的尺寸就应越小，因为乳状液在管道输送过程中乳状液中的小油滴趋向聚结和增大。

乳状组分和生产的粗烃的混合物在静态剪切和混合设备108中所受到的剪切强度和混合物流经设备108的速度成正比例。当剪切速度（和流速）在操作范围以内提高了以后，由生产的粗烃中形成的小油滴的尺寸就逐步变小了。乳状组分和生产的粗烃的混合物通过混合器的剪切速度或流速必需大到能使混合物受到足够的剪切而生成水包油的乳状液，但又不要过大，因为过度的混合会使小油滴在水包油乳状液的水连续相中稳定以前又再次聚结起来。在本发明的一个较好的实施方案中，乳化组分和生产的粗烃的混合物流过设备108的速度约自20吋/秒至约140吋/秒。

在水包油乳状液中的小油滴的大小可用以下的公式预先算出：

d＝CD^aN^-b _we

式中d是用微米表示的小油滴的体积平均尺寸;c是约750至约1，500的常数，代表一个对小油滴的体积平均尺寸的绝对尺度分布（absolute disposition）有影响的乘数;D是设备108的内径（吋）;N_we是流经设备108的液体的无因次韦伯数，其范围约50至约30（10⁶）;a是一个指数，约0.3至约1.2，最好是约0.6;b也是一个指数，其值为约0.2至约0.8，最好是约0.4。指数a和b是常数，它们解释小油滴体积平均尺寸的相对变化。

N_we是韦伯数，常用于把油滴所承受的剪切力和使油滴维持在一起的结合力关联起来的无因次数群，定义为

N_we= (.263 Dv²p)/(б)

式中D是以吋表示的设备108的内径;V是液体流过设备108的速度，以吋/秒表示;P是水包油乳状液的密度，以磅/立方呎表示;σ是水包油乳状液的界面张力，以达因/厘米表示。水包油乳状液的密度范围约自40磅/呎³至约70磅/呎³。水包油乳状液的界面张力的范围约自0.25达因/厘米至约25达因/厘米。为了进一步全面地讨论此预测小油滴尺寸的公式和定义的韦伯数，见Industrial Engi-neering Chemistry Process Design & Developm-ent，Stanley Middleman，卷13，1号，1974年，此处作参考文献引入。此参考文献更具体地定义了预测小油滴大小的公式和求韦伯数的公式，包括在各公式中的每个变量及其测定方法。

本发明将用以下列出的实例加以说明，实例仅用作说明，而不是对本发明的任何限制。在这些实例中所提出的所有的参数，如浓度，混合的比例，温度，压力，速度，化合物等等不能被认为是对本发明范围的过分的限制。

实例1

用于试验的油样是威斯特敏（Westmin）原油。盐水是威斯特敏油田产出的PH约为6.2的盐水。用于一系列试验的表面活性剂是乙氧基壬基酚（NP）。它们都是非离子表面活性剂总系列的成员，结构式如下：

式中y＝40（NP40），y＝100（NP100）。各种浓度的表面活性剂（以威斯特敏原油的重量计含214.3ppm至约500ppm）与盐水相混合制成乳化组分。乳化组分在温度为160°F±10°F下，与威斯特敏原油相混合。把乳化剂-原油的混合物放入一个旋转式档板混合器中即生成了水包油乳状液。混合的能量（mixing    energies）为3，000转/分，60秒钟。生成的水包油乳状液约含15%至40%（重量）的盐水。表1示出在不同的乳化剂浓度下测得的剪切寿命（它是乳状液稳定性的一种量度）：

表Ⅰ

NP40/NP100的比例和浓度    剪切寿命

（70∶30）500ppm    NP40+214.3ppm    NP100    17分钟

（60∶40）428.6ppm    NP40+285.7ppm    NP100    13

（50∶50）357.1ppm    NP40+357.1ppm    NP100    22

（40∶60）285.7ppm    NP40+428.6ppm    NP100    18

（30∶70）214.3ppm    NP40+500ppm    NP100    18

NP40/NP100的比例为1∶1时，得到的水包油乳状液的剪切寿命比其它比例时更高。

实例Ⅱ

重复实例Ⅰ，但仅用了图4-7或图8-13或图14-15中所示的2吋直径静态剪切和混合器制备水包油乳状液。物料通过速度约20吋/秒至约140吋/秒，发现在每一种NP40/NP100的比例下，剪切寿命都更高。也发现和其它NP40对NP100的比例相比较，NP40/NP100为1∶1的情况下，得到的剪切寿命最高。因此，用静态剪切和混合器所得的水包油乳状液比用动态混合所得的水包油乳状液的剪切寿命高。

实例Ⅲ

用PH值约为8.5的威斯特敏原油重复了实例Ⅰ。表Ⅱ列出了在不同的乳化剂浓度下的剪切寿命：

表Ⅱ

NP40/NP100的比例和浓度    剪切寿命

（70∶30）500ppm    NP40+214.3ppm    NP100    12分钟

（60∶40）428.6ppm    NP40+285.7ppm    NP100    16

（50∶50）357.1ppm    NP40+357.1ppm    NP100    22

（40∶60）285.7ppm    NP40+428.6ppm    NP100    18

（30∶70）214.3ppm    NP40+500ppm    NP100    18

NP40/NP100为1∶1时比其它的比例时所得的乳状液剪切寿命更高。

实例Ⅳ

重复实例Ⅲ，但仅用了图4-7或图8-13或图14-15中所示的2吋直径静态剪切和混合器制备水包油乳状液，物料通过的速度约自20吋/秒至约140吋/秒，发现在每一种NP40/NP100的比例下，剪切寿命都更高。还发现和其它的NP40/NP100比例相比较NP40/NP100为1∶1时所得的剪切寿命最高。

实例Ⅴ

重复实例Ⅰ-Ⅳ但在乳状液生成后，迅速冷却各个原油加乳化组分的混合物至低于100°F，并且发现用将生成的水包油乳状液迅速冷却至约100°F以下的方法所得到的水包油乳状液的稳定性提高了。

实例Ⅵ

用于试验的油样是吉巴罗（Jibaro）原油。盐水是合成盐水，PH值约为7.0±1.0，Nacl的含量约为5.0%±3%（重量）。用于一系列试验的乳化剂是NP40和NP100。不同浓度的（从0ppm至约1428.6ppm，以吉巴罗原油重量计）表面活性剂与盐水混合后制成乳化组分。乳化组分在160°F±10°F的温度下与吉巴罗原油相混合。把乳化剂-原油的混合物放入一个旋转式档板装置中就生成了水包油乳状液。混合的能量为3，000转/分，40秒钟。生成的水包油乳状液含约自15%至60%的盐水（重量）。表Ⅲ示出不同浓度的乳化剂下测得的剪切寿命：

表Ⅲ

NP40/NP100的比例和浓度    剪切寿命

（100∶0）1428.6ppm    NP40+0ppm    NP100    63分钟

（50∶50）714.3ppm    NP40+714.3ppm    NP100    80

（0∶100）0ppm    NP40+1428.6ppm    NP100    55

（100∶0）1071.4ppm    NP40+0ppm    NP100    35

（50∶50）535.7ppm    NP40+535.7ppm    NP100    42

（0∶100）0ppm    NP40+1071.4ppm    NP100    33

在NP40/NP100为1∶1时，所得到的水包油乳状液的剪切寿命比其它比例时更高。

实例Ⅶ

重复实例Ⅵ，但仅用了图4-7或图8-13或图14-15中所示的2吋直径静态剪切和混合器制备水包油乳状液，物料通过的速度约自20吋/秒至约140吋/秒，发现在每一种NP40/NP100的比例下，剪切寿命都更高。还发现与其它的NP40/NP100比例相比较NP40/NP100为1∶1比时所得的剪切寿命最高。

实例Ⅷ

重复实例Ⅵ-Ⅶ，但当乳状液生成后，迅速将原油加乳化组分的混合物冷却至约100°F以下，发现每一种水包油乳状液的剪切寿命都提高了。因此，迅速冷却生成的水包油乳状液至低于约100°F，每种水包油乳状液的稳定性都提高了。

实例Ⅸ

油样是Athabasca沥青。水相是含3%（重量）Nacl的盐水。乳化剂是NP40和NP100。比例为1∶1的NP40（在Athabasca沥青中含2857.1ppm（重量））和NP100（在Athabasca沥青中含2857.1ppm（重量））加至盐水中生成乳化组分。乳化组分与Atha-basca沥青在165°F±5°F下相混合。乳化组分-沥青的混合物放入一台旋转式档板混合器中，在3000转/分下混合40秒钟。没有生成水包油乳状液。因此，NP40/NP100不能和Athabasca沥青制成水包油乳状液。

实例Ⅹ

用所含乳化剂为乙氧基化的烷基酚化合物的乳化组分重复实例Ⅸ，此乙氧基化的烷基酚的通式如下：

使用盐水和约占Athabasca沥青（重量）的1428.6ppm浓度的乳化剂。乳化组分和Athabasca沥青在约190°F±5°F下相混合，然后放入一台旋转式档板混合器中，在3000转/分下混合40秒钟。生成了水包油乳状液。因此，当NP40/NP100与Athabasca沥青不能生成水包油乳状液时，本实例所使用的乙氧基化的烷基酚化合物生成了水包油乳状液。

实例Ⅺ

用本发明的任何一种静态剪切/混合器重复实例Ⅸ，得到了相似的结果。

实例Ⅻ

用本发明的任何一种静态剪切/混合器重复实例Ⅹ，得到了相似的结果。

实例ⅩⅢ

油样是Athabasca沥青。水相是含3%（重量）Nacl的盐水。比例为1∶1的NP40（在Athabasca沥青中占1428.6ppm（重量））和NP100（在Athabasca沥青中占1428.6ppm（重量））加至盐水中生成乳化组分。乳化组分与Athabasca沥青约在160°F下相混合。乳化剂-沥青的混合物放入一台旋转式档板混合器中，在3000转/分下混合40秒钟。生成了水包油乳状液，但此乳状液的剪切寿命小于1分钟。因此，NP40/NP100和Athabasca沥青不能生成一种有相当长的剪切寿命的水包油乳状液。

实例ⅩⅣ

用所含乳化剂为乙氧基化的二烷基酚化合物的乳化组分重复实例ⅩⅢ，此乳化剂的通式为：

使用了盐水和浓度约占Athabasca沥青的1428.6ppm（重量）的乳化剂。乳化组分和Athabasca沥青在约190°F±5°F下相混合。乳化组分-沥青的混合物放入一台旋转式档板混合器中，在3000转/分下混合40秒钟。生成了有相当长的剪切寿命的水包油乳状液。因此，当NP40/NP100不能和Athabasca沥青生成水包油乳状液时，本实例所使用的乙氧基化的二烷基酚化合物能生成水包油乳状液。

实例ⅩⅤ

用本发明的任何一种静态剪切/混合器重复实例ⅩⅢ，得到了相似的结果。

实例ⅩⅥ

用本发明的任何一种静态剪切/混合器重复实例ⅩⅣ，得到了相似的结果。

实例ⅩⅦ

本实施例的原油是PCEJ沥青。水相是含Nacl 1.7%（重量）的盐水。表面活性剂是714.3ppm的NP40（NP40在PCEJ沥青中为714.3ppm（重量））和714.3ppm的NP100（NP100在PCEJ沥青中为714.3ppm（重量））的混合物。盐水和表面活性剂混合后生成乳化组分。乳化组分和PCEJ沥青的混合物在约180°F下，以约114吋/秒的速度经过一台如图8-13所示的直径为2.07吋的静态混合器，生成含水浓度约为25%（重量）的水包油乳状液。测得的体积平均油滴尺寸为27微米。由公式d＝CD^aN^-b _we）预先计算（C＝1000;a＝.5;b＝0.35;D＝2.07吋;N_we＝109，700）的体积平均油滴尺寸为25微米。因此，计算的体积平均油滴尺寸和实测的体积平均油滴尺寸相差不大。

实例ⅩⅧ

本实施例的原油是马纳多堪（Manatokan）原油。水相是约含1.7%（重量）的盐水。表面活性剂是714.3ppm的NP40（NP40在马纳多堪原油中为714.3ppm（重量））和714.3ppm的NP100（NP100在马纳多堪原油中为714.3ppm（重量））的混合物。盐水和表面活性剂混合后生成乳化组分。乳化组分和马纳多堪原油混合后在约160°F下，经过图4-7所示的0.20吋直径的静态混合器，流速约60吋/秒，生成含水浓度约为28%（重量）的水包油乳状液。实测的体积平均油滴尺寸为34微米。由公式d＝CD^aN^-b _we（C＝1000;a＝0.5;b＝0.35;D＝0.20吋，N_we＝1，920）计算所得的体积平均油滴尺寸为32微米。因此，计算的体积平均油滴尺寸和实测的体积平均油滴尺寸相差不大。

实例ⅩⅨ

本实例是为了证明双峰水包油乳状液具有改进了的粘度。原油是马纳多堪原油。水相是水。表面活性剂是714.3ppm的NP40（NP40占马纳多堪原油重量的714.3ppm）和714.3ppm的NP100（NP100占马纳多堪原油重量的714.3ppm）的混合物。乳化组分用水和表面活性剂混合制成。制备水包油乳状液的方法是将已知数量的乳化组分和已知数量的马纳多堪原油相混合，用混合器的能量为3000转/分的旋转式档板混合器搅拌40秒钟。第一种水包油乳状液的平均小油滴尺寸（M）为69.9，分散度为3.27，粘度（厘泊）为221。第二种乳状液的马纳多堪原油含量较少，其平均油滴尺寸为54.9，分散度约为3.56，粘度（厘泊）约为198。1升的第一种乳状液和1升的第2种乳状液混合后生成了第三种乳状液，其平均小油滴尺寸约为61.7，分散度约为3.88，粘度（厘泊）约为140。因此，双峰乳状液的粘度比它的任何一种乳状液组分都低。

实例ⅩⅩ

原油是Athabasca沥青。水相是含Nacl    3%（重量）的盐水，PH值为7.0至8.0。表面活性剂是50∶50的以下两种化合物的混合物：

制备水包油乳状液的温度为164°F，用旋转式档板混合器在3000转/分下搅拌了300秒。表Ⅳ列出6次实验的结果，其中3次是用生物聚合物黄原胶进行的。

表Ⅳ

试验号 表面活性剂浓度 黄原胶浓度 再分散百分率^＊

1    11，428.6PPM    714.3PPM    100%

2    11，428.6PPM    0PPM    75%

3    8，571.4PPM    714.3PPM    100%

4    8，571.4PPM    0PPM    30%

5    5，714.3PPM    714.3PPM    20%

6    5，714.3PPM    0PPM    0%

＊“再分散百分率”表示初始的乳状液生成后1-2小时，乳状液再分散的数量。它表示乳状液安定性破坏时，小油滴聚结成连续的油相的程度。可以认为85%或更低的数值是不稳定的乳状液（即静态稳定性不良）。

以上的数据表明，用动态转动档板设备，不用作为连续水相的稠化剂和乳状液的稳定剂的生物聚合物黄原胶，就不可能生成稳定的水连续相的合成粗沥青的乳状液。此外，当表面活性剂的浓度低于8571.4ppm时，也不可能生成稳定的乳状液。

实例ⅩⅪ

原油是Athabasca沥青。盐水的PH值为8.5，含Nacl    3%（重量）。表面活性剂为50∶50的DP150和DNP150的混合物。混合器是图4-7的静态混合器。流速为20吋/秒和140吋/秒之间。水包油乳状液的生成温度为165°F±5°F。表Ⅴ给出了6次试验的结果：

表Ⅴ

试验号    表面活性剂浓度    黄原胶浓度    再分散%    剪切寿命

1    8，571.4ppM    0PPM    100%

2    5，714.3ppM    0PPM    100%    138分

3    4，285.7ppM    0PPM    100%    51分

4    4，285.7ppM    0PPM    100%    64分

5    2，857.1ppM    0PPM    100%    24分

6    2，857.1ppM    0PPM    100%    56分

^＊“剪切寿命”是测量乳状液剪切稳定性的试验。即，生成的乳状液要经受由实验室旋转档板混合器中每分钟2000转所形成的剪切场的作用，直至乳状液被破坏。至乳状液被破坏时所经历的时间被定义为乳状液的“剪切寿命”。

以上数据表明，可再分散的乳状液能够在没有加入生物聚合物黄原胶的条件下用静态混合器生成，并且在表面活性剂浓度低于8，571.4ppm时也能生成。

实例ⅩⅫ

本实例的表面活性剂是比例为1∶1的NP40和NP100，以及比例为1∶1的DP150和DNP150。水相是盐水。水包油乳状液是用图4-7或图8-13中的¹/₂吋直径的静态剪切和混合器所制成。所用的表面活性剂曾长时间地在应力下经受分解作用。如果表面活性剂由于分解而消耗掉，水包油乳状液就会或是由于相分离或是由于反相成油包水乳状液而破坏。下表说明，使用本发明的乳化剂，乳状液的破坏是由于相分离而不是反相所造成的。

在使用本发明的乳化剂的情况下，乳状液由于相分离而破坏导致液体粘度有所降低并可以继续进行管道操作。管道回路试验表明，相分离导致各种原油的运输乳状液的破坏。

实例ⅩⅩⅢ

本实例的表面活性剂是Triblock    Pluronic加含150摩尔的环氧乙烷的十三烷醇加一种生物聚合物（不是黄原胶）。水相是盐水。试图用1台0.5吋直径Komax（图8-13）或动态混合器制备水包油乳状液。表Ⅶ说明水包油乳状液由于反相而破坏。

实例ⅩⅩⅣ

用于考察试验的油样是马纳多堪原油。水相是PH值大于5的盐水。在一系列试验中所用的表面活性剂是下列的乙氧基化的壬基酚（NP）：T-DET-N-20（即NP20），T-DET-N-40（即NP40）和T-DET-N-100（即NP100）。每种乙氧基化的NP乳化剂包含一批乙氧基化的NP化合物，其中

的重复单元或链段的数目可以在由y约为4至约为1000的范围内。“T-DET”是堪萨斯城Thompson-Hayward化学公司的商标。每种乙氧基化的壬基酚都经过分离聚乙二醇的步骤以除去其中的乙二醇类杂质。乳化组分和马纳多堪原油在125°F±25°F的温度下相混合。把乳化组分和原油的混合物放入旋转档板混合器，即生成水包油（或水相包油）的乳状液。在2000转/分至4000转/分下混合40秒钟至80秒钟。生成的水包油乳状液含约1.5%至约60%（重量）的盐水。表Ⅷ给出由不同的NP20/NP40/NP100混合物时测得的剪切寿命（乳状液稳定性的量度）。

假设对于工业应用而言，乳状液的剪切稳定性低于40分钟就无法采用，在表Ⅷ中只有一种乳化混合物能生成合格的（在工业上合格的）剪切稳定性的水包油乳状液。这就是NP20/NP40/NP100为25/25/50的混合物。这个混合物的重量平均分子量为2301（此值在1966至9188之间），分散度1.77也在1.0至5.0之间。此外，在25/25/50的表面活性剂混合物中，分子量为1966至9188之间的NP化合物的估计量为51%（重量）（此值大于至少为50%（重量））。50/25/25的混合物不能生成乳状液剪切稳定性大于或等于40分钟的合格的水包油乳状液，因为此混合物的重量平均分子量为1946（此值不在1966至9188之间），还因为在50/25/25的表面活性剂的混合物中分子量为1966至9188之间的NP化合物的估计量为41%（重量）（此值低于至少为50%（重量））。25/50/25的混合物也不能生成合格的水包油乳状液，因为在25/50/25的表面活性剂的混合物中分子量为1966至9188之间的NP化合物的估计量为37%（重量）。如果此估计量（%）（重量）为50%（重量）或更大，就能生成合格的水包油乳状液。

实例ⅩⅩⅤ

用于考察试验的油或烃的样品是马纳多堪原油。水或水相是PH值大于4.5的盐水。乳化剂是以下的乙氧基化的壬基酚（NP）：T-DET-N-40（即NP40），T-DET-N-100（即NP100）和T-DET-N-150（即NP150）。与实例ⅩⅩⅣ中的乳化剂相同，每种乙氧基化的NP乳化剂包含一批乙氧基化的NP化合物，其中

的重复单元或链段的数量可以在由y约为4至约为1000的范围内。所有的乳化剂都经过分离聚乙二醇的步骤以除去其中的乙二醇类杂质。 约占马纳多堪原油重量的100ppm至约5000ppm（典型的约750ppm）的乳化剂以各种比例互相混合起来，再与盐水混合便生成乳化组分。马纳多堪原油与乳化组分在135°F±35°F的温度下混合后，放入旋转档板混合器就生成水包油（或水包原油）乳状液。在2，000转/分至4，000转/分下（典型的3000转/分），混合30秒钟至90秒钟。生成的水包油乳状液含约15%至约60%（重量）的水相（即盐水）。表Ⅸ给出了测得或显示的NP40/NP100/NP150各种混合物的剪切寿命（或乳状液稳定性）。

所有的乳化混合物都能生成工业上合格的（即大于40分钟）的水包油乳状液，因为每一种混合物的重量平均分子量都在1966至9188之间，分散度在1.0至5.0之间，分子量在1966至9188之间的NP化合物（在乳化剂混合物中的）的含量为至少50%（重量）。如果任何个别的乳化剂的混合物的分散度大于约5.0和/或其重量平均分子量在1966至9188范围以外和/或分子量在1966至9188之间的NP化合物在乳化剂混合物中的含量低于约50%（重量），则所生成的水包油乳状液在工业上就不能采用。

实例ⅩⅩⅥ

油样是马纳多堪油原油。水相是PH值大约为4.0的盐水。乳化剂是NP30（即T-DET-N-30）和NP270（即T-DET-N-270）。每一种NP乳化剂含一族或一批乙氧基化的壬基酚化合物，其中（CH₂-CH₂-O）y重复单元中的y的变动范围约4至约1000。NP30和/或NP270至少有一个乙氧基化的烷基酚化合物的通式为：

其中y大于100，更有代表的是大于100但小于1000，乙氧基烷基酚化合物最好含至少1%（重量）（1%-90%（重量）则更好）的NP30和NP270二者的整个混合物。占马纳多堪原油100ppm至约5000ppm（重量）的乳化剂以NP30占80%，NP270占20%的比例相混合并与盐水混合即生成乳化组分。马纳多堪原油和乳化剂在110°F±约10°F的温度下混合。混合物放入一台旋转档板混合器中，在2000转/分至4000转/分之间混合40秒至60秒，即生成了含约15%至约60%（重量）水相（即盐水）的水包油乳状液。表Ⅹ给出了此NP30占80%（重量），NP270占20%（重量）的混合物生成的乳状液的稳定性：

本实例中的乳化剂混合物生成了工业上无法使用的水包油乳状液。生成此不合格水包油乳状液的原因在于乳化剂混合物中分子量在1966至9188之间的NP化合物的估计量（%重量）为0%。

实例ⅩⅩⅦ

重复实例ⅩⅩⅥ，但用了60%（重量）的NP15和40%（重量）的NP100并发现了以下的结果：60%（重量）的NP15和40%（重量）的NP100的混合物的重量平均分子量为3790，分散度为1.59，在60%的NP15和40%的NP100的混合物中分子量在1966至9188之间的NP化合物的估计量为40%（重量），乳状液的剪切稳定性为25分钟或更低。乳状液的剪切稳定性是不合格的，因为在60%的NP15和40%的NP100的混合物中的NP化合物为40%（重量）。

实例ⅩⅩⅧ

重复实例ⅩⅩⅥ，但用了45%（重量）的NP10和55%（重量）的NP50并发现了以下的结果：45%（重量）的NP10和55%（重量）的NP50的混合物的重均分子量为1628，分散度为1.29，在45%的NP10和55%的NP50的混合物中分子量在1966至9188之间的NP化合物的估计量为55%（重量）。乳状液的剪切稳定性小于10分钟。乳状液的剪切稳定性是不合格的，因为重量平均分子量为1628。

实例ⅩⅩⅨ

重复实例ⅩⅩⅥ，但用60%（重量）的NP150和40%（重量）的NP300并发现了以下的结果：60%（重量）的NP150和40%（重量）的NP300的混合物的重量平均分子量为10，565，分散度为1.12，在60%（重量）的NP150和40%（重量）的NP300的混合物中分子量在1966至9188之间的NP化合物的估计量为60%（重量），乳状液的剪切稳定性小于35分钟。乳状液的剪切稳定性是不合格的，因为重量平均分子量为10，565。

实例ⅩⅩⅩ

重复实例ⅩⅩⅥ，但用90%（重量）的NP100和10%（重量）的NP1000并发现了以下的结果：90%的NP100和10%的NP1000的混合物的重均分子量为15，900，分散度为2.19，在90%的NP100和10%的NP1000的混合物中的分子量在1966至9188之间的NP化合物的估计量为90%（重量），乳状液剪切稳定性小于35分钟。乳状液的剪切稳定性是不合格的，因为重量平均分子量为15，900。

在叙述过了本发明和供参考的详细实施方案和实例，因而也有意地在前面公开了改进的范围，各种变化和替代方法的同时，可以理解，在某些情况下采用本发明的某些特点而不需要相应地采用其它的特点，这样做也未脱离本发明所公开的范围。例如，本发明已叙述过，粗烃与乳化组分相混合是在地面上进行的，当然使粗烃和乳化组分在地面下混合，如在生产油井的管道中混合，也在本发明的精神实质和范围以内。与此相似，已叙述过生产水包油乳状液的目的是为了通过管道输送，可以理解，本发明的精神实质和范围包括为任何适宜的目的而生产水包油乳状液，包括但不局限于在燃烧器/锅炉中的燃烧，以及通过任何管道设备输送的目的。这样，仅用作举例，当在说明书和权利要求中引用“管道”时，应当解释为任何的管道设备，如在生产油井中的管道。

Claims (27)

1、一种制备用于管道输送的水包油乳状液的方法包括：

a)在温度约自100°F至约200°F下，静态地剪切和混合，在该静态剪切和混合的前后不经任何的动态剪切和混合，一种烃和一种含水及少量乳化剂的乳化组分，生成一种粘度低至足以用于管道输送的水包油乳状液，其中所用的水量以油和乳化组分的总重量计为约15%至60%(重量)，而其中所用的乳化剂的量应足以帮助生成对于管道输送足够稳定的水包油乳状液。

2、一种制备和通过管道输送一种水包油乳状液的方法包括：

a）在温度约自100°F至约200°F下，静态地剪切和混合，在该静态剪切和混合的前后不经任何的动态剪切和混合，一种烃和一种含水及少量乳化剂的乳化组分，生成一种粘度低至足以用于管道输送的水包油乳状液并且该水包油乳状液含分散在水连续相中的小油滴相，其中所用的水量以油和乳化组分的总重量计为约15%至约60%（重量），并且其中所用的乳化剂的量应足以帮助生成对于管道输送足够稳定的水包油乳状液。

b）通过管道运输阶段（a）的水包油乳状液直至至少一部分分散在水连续相中的水油滴相聚结而生成一种含粘度高于阶段（a）的水包油乳状液的粘度的聚结的小油滴相和剩余的水包油乳状液的混合物，而相当一部分该阶段（a）的水包油乳状液并未反相生成油包水乳状液，并且其中所述的含该聚结的小油滴相和该剩余的水包油乳状液的混合物的粘度低于或等于阶段（a）的水包油乳状液的粘度;和

c）通过所述的管道输送所述的含该部分聚结的小油滴相和该剩余的阶段（b）的水包油乳状液的混合物。

3、制备和通过管道输送一种水包油乳状液的方法包括以下的各阶段：

a）在温度约自100°F至约200°F下把一种烃和一种含水及少量乳化剂的乳化组分搅拌在一起生成一种粘度低至足以用于管道输送的水包油乳状液并且该水包油乳状液含分散在水连续相中的小油滴相，其中所用的水量以油和乳化组分的总重量计为约15%至约60%（重量），并且其中所用的乳化剂的量应足以帮助生成足够稳定的能用于管道输送的水包油乳状液;

b）通过管道输送此阶段（a）的水包油乳状液直至一部分分散在水连续相中的小油滴相聚结而生成一种含一部分粘度高于阶段（a）的水包油乳状液的粘度的聚结小油滴相和剩余的水包油乳状液的混合物，而相当一部分阶段（a）的水包油乳状液，并且其中所述的含该聚结的小油滴相和该剩余的水包油乳状液的混合物的粘度低于或等于阶段（a）的水包油乳状液的粘度;和

c）通过所述的管道输送所述的含该部分聚结的小油滴相和剩余的阶段（b）的水包油乳状液的混合物。

4、一种制备用于管道输送的水包油乳状液的方法包括：

在温度自约100°F至约200°F下把一种烃和一种乳化组分搅拌在一起，生成一种粘度低至足以用于管道输送的水包油乳状液，其中所述的乳化组分含水和至少一种有以下通式的乙氧基化的二烷酚化合物：

其中n1是数值约7至约18的整数，n2是数值约7至18的整数，y1是数值大于100至约250的整数，其中所用的水量以油和乳化组分总重量计为约15%至约60%（重量），并且其中所用的乙氧基化的二烷基酚化合物的量应足以帮助生成足够稳定的能用于管道输送的水包油乳状液。

5、一种制备用于管道输送的水包油乳状液的方法包括：

在温度约自100°F至约200°F下把一种烃和一种乳化组分搅拌在一起，生成一种粘度低至足以用于管道输送的水包油乳状液，其中所述的乳化组分含水和至少一种通式以下的乙氧基化的烷基酚化合物：

其中n1是数值约7至约20的整数，y1是数值大于100至约250的整数，其中所用的水量以油和乳化组分总重量计为约15%至约60%（重量），并且其中所用的乙氧基化的酚化合物的量应足以帮助生成足够稳定能用于管道输送的水包油乳状液。

6、一种制备用于管道输送的水包油乳状液的方法包括：在温度自约100°F至约200°F下，把Athabasca沥青和一种乳化组分搅拌在一起，生成一种粘度低至足以用于管道输送的水包油乳状液，其中所述的乳化组分含水和一种基本上不溶于油的乳化剂的混合物，所述的乳化剂的混合物含至少40%（重量）的至少一种通式如下的乙氧基化的二烷基酚化合物：

其中n1是数值约7至约18的整数，n2是整数值约7至18的整数，y1是数值大于100至约250的整数;和至少一种通式如下的乙氧基化的烷基酚化合物：

其中n3是数值约自7至20的整数，y2是数值大于100至约250的整数，其中所用的水量以油和乳化组分总重量计为约15%至约60%（重量），并且其中所用的水量的乳化剂应足以帮助生成足够稳定的能用于管道输送的水包油乳状液。

7、一种制备用于管道输送的水包油乳状液的方法包括：

a）在温度约为100°F至约200°F时，将一部分的含一种烃和一种乳化组分的混合物，通入第一台在第一剪切速度下工作的静态剪切和静态混合设备中以生成具有第一种粘度的第一种水包油乳状液，留下该含烃和乳化组分但未进入第一台静态剪切和静态混合设备的混合物的剩余部分;

b）在温度为约100°F至约200°F时，将该含烃和乳化组分的混合物的该剩余部分，通入第二台用第二剪切速度工作的静态剪切和静态混合设备中，以生成具有第二种粘度的第二种水包油乳状液，而所述第二剪切速度是不同于所述第一剪切速度的，和

c）将第一种水包油乳状液和第二种水包油乳状液相混合，生成一种粘度比第一种粘度和第二种粘度都低的水包油乳状液。

8、一种制备用于管道输送并具有一定的平均小油滴尺寸的水包油乳状液的方法包括：

将含一种烃和一种乳化组分的混合物以约20吋/秒的速度通入一台有已知内径的园筒状静态剪切和静态混合设备中，当此混合物的温度约100°F至约200°F时，以生成一种具有体积平均小油滴尺寸（微米）等于CD^aNw^-be的水包油乳状液，此处C是一个范围约750至约1500的常数，代表对小油滴体积平均尺寸的确实布局有影响的乘数;D是园筒状静态剪切和静态混合设备的已知内径（吋）;Nwe是混合物的韦伯数并在约50至约30（10⁶）的范围内;a是约0.3至约1.2;b是约0.2至约0.8;a和b是体积平均小油滴尺寸相对变化的原因。

9、一种制备用于管道输送的水包油乳状液的方法包括以下阶段：

a）在温度约为120°F至200°F时，将Athabasca沥青和一种乳化组分以约20吋/秒至140吋/秒的流速通入一台静态剪切和静态混合的设备中，以生成一种粘度低至足以用于管道输送的水包油乳状液，其中所述的乳化组分含pH约7至约9的水和基本不溶于油的乳化剂的混合物，该乳化剂混合物的浓度以Athabasca沥青的重量计为约25ppm至约15，000ppm，以帮助生成一种含水量约15%至约60%（重量），并且其粘度低得足以用于管道输送的水包油乳状液，所述的乳化剂含约50%（重量）的具有下式的乙氧基化的二烷基酚化合物：

和约50%（重量）的具有下式的乙氧基化的烷基酚化合物：

b）将阶段（a）的水包油乳液冷却至低于120°F的温度。

10、一种制备水包油乳状液的方法包括：

在温度约100°F至约200°F下将一种烃和一种乳化组分生成一种水包油乳状液，其中所述的乳化组分含水和一种基本不溶于油的乳化剂的混合物，其中所述的乳化剂的混合物含约20%至约80%（重量）的至少一种其通式如下的乙氧基化的二烷基酚化合物：

其中n1是约7至约18的整数，n2是约7至约18的整数，y1是大于100至约250的整数;和选自通式如下的乙氧基化的酚化合物一类的一种乙氧基化的酚化合物：

以及它们的混合物，其中y2是由约4至约100的整数，y3是自约4至约100的整数，R₁、R₂，和R₃分别为含约8至约21个碳原子的烷基;和其中在所述的水包油乳状液中的水含量是约15%至约60%（重量），和其中所用少量的乳化剂应足以帮助生成水包油乳状液。

11、一种制备水包油乳状液的方法包括：

在温度约100F°至约200°F下将一种烃和一种乳化组分生成一种水包油乳状液，其中所述的乳化组分含水和一种基本不溶于油的乳化剂的混合物，其中所述的乳化剂的混合物含约20%至约80%（重量）的至少一种其通式如下的乙氧基化的烷基酚化合物：

其中n是约7至约20的整数，y1是大于100至约250的整数;和选自通式如下的乙氧基化的酚化合物一类的一种乙氧基化的酚化合物：

及其混合物，其中y2是由约4至约100的整数，y3是由约100的整数，R₁，R₂和R₃含约8至约21个碳原子的烷基;其中在所述的水包油乳状液中的水含量自约15%至约60%（重量），和其中所用的少量的乳化剂应足以帮助生成水包油乳状液。

12、一种制备水相包油乳状液的方法包括：

在温度约100°F至约200°F下，搅拌混合在一起以生成一种水相包油的乳状液，其中在所述的水相包油乳状液中的水相含量约15%至约60%（重量），其中乳化剂的量应足以帮助生成所述的水相包油乳状液，而其中所述的乳化剂含至少一种其通式如下的乙氧基化的烷基酚化合物：

其中n1是约7至约20的整数，y1是约4至约1000的整数;所述的至少一种乙氧基化的烷基酚化合物的分子量分布的分散度自约1.0至约5.0重量平均分子量约1966约9188;而其中至少约50%（重量）的乳化剂含所述的至少一种其分子量约1966至约9188的乙氧基化的烷基酚化合物。

13、一种制备水相包油乳状液的方法包括：

在温度约100°F至约200°F下将一种烃和一种含水相和较少量的乳化组分搅拌混合在一起生成一种水相包油的乳状液，其中在所述的水相包油乳状液中的水相含量自约15%至约60%（重量），其中乳化剂的用量应足以帮助生成所述的水相包油乳状液，而其中所述的乳化剂含至少一种其通式如下的乙氧基化的二烷基酚的化合物：

其中n1是约7至约18的整数，n2是约7至18的整数，y1是约4至约1000的整数;所述的至少一种乙氧基化的二烷基酚化合物的分子量分布的分散度约1.0至约5.0，重量平均分子量约2519至约11，627;并且其中至少约50%（重量）的乳化剂含所述的至少一种其分子量约2519至约11，627的乙氧基化的二烷基酚化合物。

14、一种制备具有预定的平均小油滴尺寸的水相包油的方法包括：

在温度为约100°F至约200°F时，将含一种烃和一种乳化组分的混合物以约20吋/秒至约140吋/秒的速度通入一台有已知内径的园筒状静态剪切和静态混合设备中，以生成一种具有体积平均小油滴尺寸（微米）等于CD^aNw^-be的水相包油乳状液，此处C是一个范围约750至约1500的常数并代表一个对油的体积平均小油滴尺寸的确实布局有影响的乘数;D是已知的园筒状静态剪切和静态混合设备的内径（吋）;Nwe是混合物的韦伯数并在约50至约30（10⁶）的范围内;字母a是自约0.3至约1.2，字母b是自约0.2至0.8;a和b是体积平均小油滴尺寸相对变化的原因，其中所述的乳化组分含一种水相和一种乳化剂，其中该乳化剂含至少一种具有以下通式的乙氧基化的烷基酚化合物：

其中n1是约7至约20的整数，y1是约4至约1000的整数;所述的至少一种乙氧基化的烷基酚化合物的分子量分布的分散度约1.0至约5.0，重量平均分子量约1966至9188;并且其中至少约50%（重量）的乳化剂含所述的至少一种其分子量约1966至约9188的乙氧基化的烷基酚化合物。

15、一种制备具有预定的平均小油滴尺寸的水相包油的方法包括：

在温度为约100°F重约200°F的条件下，将含一种烃和一种乳化组分的混合物以约20吋/秒至约140吋/秒的速度通入一台有已知直径的园筒状静态剪切和静态混合设备中，以生成一种具有体积平均小油滴尺寸（微米）等于CD^aNw^-be的水相包油乳状液，此处C是一个范围约750至约1500的常数并代表一个对油的体积平均小油滴尺寸的确实布局有影响的乘数;D是已知的园筒状静态剪切和静态混合设备的内径（吋）;Nwe是混合物的韦伯数并在约50至约30（10⁶）的范围内;字母a是约0.3至约1.2;字母b是约0.2至0.8;a和b是体积平均小油滴尺寸相对变化的原因，其中所述的乳化组分含一种水相和一种乳化剂，而其中该乳化剂含至少一种具有以下通式的乙氧基化的二烷基酚化合物：

其中n1是约7至约18的整数，n2是约7至18的整数，y1是约4至约1000的整数;所述的至少一种乙氧基化的二烷基酚化合物的分子量分布的分散度约1.0至5.0，重量平均分子量约2519至约11，627;并且其中至少约50%（重量）的乳化剂含所述的至少一种其分子量自约2519至约11，627的乙氧基化的二烷基酚化合物。

16、一种有助于形成水包油乳状液的乳化剂，含有至少一种其通式如下的乙氧基化的烷基酚化合物，

其中n₁是7至20的整数，y₁是4至1000的整数，所述的至少一种乙氧基化的烷基酚化合物的分子量分布的分散度自约1.0至约5.0，重量平均分子量约1966至约9188，而其中至少约50%（重量）的乳化剂含所述的至少一种其分子量约1966至约9188的乙氧基化的烷基酚化合物。

17、按权利要求16的乳化剂，其中所述乳化剂含约30%-80%（重量）的至少一种所述乙氧基化的烷基酚化合物，所述乳化剂还含有至少一种其通式如下的乙氧基化的二烷基酚化合物，

其中n₂是7至18的整数，n₃是7至18的整数，y₂是4至1000的整数，其中所述的至少一种乙氧基化的二烷基酚化合物和所述的至少一种乙氧基化烷基酚化合物具有的分子量分布的分散度自约1.0至5.0，重量平均分子量约1966至约11，627，而其中至少约50%（重量）的乳化剂含所述至少一种其分子量约1966至9188的乙氧基化的烷基酚化合物，及含所述至少一种其分子量约2519至约11，627的乙氧基化的二烷基酚化合物。

18、一种有助于形成水包油乳状液的乳化剂，含有至少一种其通式如下式的乙氧基化的二烷基酚化合物，

其中n₁是7至18的整数，n₂是7至18的整数，y₁是4至1000的整数，所述的至少一种乙氧基化的二烷基化合物的分子量分布的分散度自约1.0至约5.0，重量平均分子量约2519至11，627，并且其中至少约50%（重量）的乳化剂含所述至少一种其分子量约2519至约11，627的乙氧基化的二烷基酚化合物。

19、按权利要求16的乳化剂，还含有一种与所述乙氧基化的烷基酚化合物结合的水相以形成水包油乳状液，其中水相在所述水包油乳状液中的份量自约15%至约60%（重量）。

20、按权利要求17的乳化剂，还含有与所述乙氧基化的烷基酚化合物和所述的乙氧基化的二烷基酚化合物结合的水相以形成水包油乳状液，其中水相在所述水包油乳状液中的份量自约15%至约60%（重量）。

21、按权利要求18的乳化剂，还含有与所述乙氧基化的二烷基酚化合物结合的水相以形成水包油乳状液，其中水相在所述的水包油乳状液中的份量自约15%至约60%（重量）。

22、一种有助于形成水包油乳状液的乳化剂，含有约50%（重量）的如下通式的乙氧基化的二烷基酚化合物，

和含有约50%（重量）的如以下通式的乙氧基化的烷基酚化合物，

其中y₁在两通式均相等于150，也是两通式中的乙氧基链的平均数。

23、一种有助于形成水包油乳状液的乳化剂，含有约20%至80%（重量）的至少一种其通式如下的乙氧基化的烷基酚化合物，

其中n是7至20的整数，y₁是大于100至250的整数，及含有选自其通式如下的乙氧基化的酚化合物及其混合物，

其中y₂是4至100的整数，y₃是4至100的整数，而R₁，R₂和R₃各为带8至21个碳原子的烷基，

24、一种有助于形成水包油乳状液的乳化剂，含有约20%至80%（重量）的至少一种其通式如下的乙氧基化的二烷基酚化合物，

其中n₁是7至18的整数，n₂是7至18的整数，y₁是大于100至250的整数，还含有选自其通式如下的乙氧基化的酚化合物及其混合物，

其中y₂是4至100的整数，y₃是4至100的整数，而R₁，R₂和R₃各为带8至21个碳原子的烷基。

25、按权利要求22的乳化剂，还含有一种与所述乙氧基化的烷基酚化合物结合的水相以形成水包油乳状液，其中水相在所述水包油乳状液中的份量自约15%至约60%（重量）。

26、按权利要求23的乳化剂，还含有一种与所述乙氧基化的烷基酚化合物及所述乙氧基化酚化合物结合的水相以形成水包油乳状液，其中水相在所述水包油乳状液中的份量自约15%至约60%（重量）。

27、按权利要求24的乳化剂，还含有一种与所述乙氧基化的二烷基酚化合物及所述乙氧基化酚化合物结合的水相以形成水包油乳状液，其中水相在所述水包油乳状液中的份量自约15%至约60%（重量）。

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