乳化液是两种或多种互不相溶流体(包括气体)的混合物,它们并不以分子状态相互分散乳化液由外相(也叫非分散相或连续相)和内相(分散相或非连续相)组成,内相由悬浮于外相的微滴组成。油田中发现的所有乳状物几乎都通过产品混合时某种形式能量附加而产生,当能量源被消除,大多数乳化物迅速破坏。这些不稳定乳化物的破坏机理是,通过微粒接触、生长,然后被流体分隔开。当微滴靠近并接触,微滴表面层液膜就变薄并破裂,形成更大液滴,这个过程叫结合。由于形成分离层的液体之间的密度差异,较大微滴沉降更迅速,只有微滴的一部分会接触而结合。当最小的结合发生时,乳化物就稳定了。
如果乳化液不分离,就有一个稳定力起着使流体保持乳化的作用。最常见的稳定力是在其界(表)面由于化学反应、部分润湿微粒的沉淀或附加作用,电离子、高粘化合物或者合成流体粘度引起的表面膜力量的改变。这些力量可以单独起作用或混合起作用。
天然表面活性剂通过使液滴周围的膜绷紧或使小固体颗粒部分润湿而有助于乳化物稳定。天然表面活性剂存在于大多数的水中和大多数的原油中,它们可能由几种化合物组成,或为生油过程产生的部分物质,或为细菌副产物。像其他表面活性剂一样,它们含有一个亲油基和一个亲水基(通常带一小电荷),并聚集在油、水界面。
液体中微小固体通过增加微滴周围表面膜的粘度或充当一个氧化剂的作用,并使带有电荷的分散液体束缚而使乳化物稳定。如果它足够,几乎所有固体都是一种稳定剂。只有当固体存在于液滴与连续相的界面时才能稳定乳化液。使油田乳化液稳定较常见的固体材料是硫化铁、石蜡、砂、粉砂、粘土、沥青、垢、金属剥落碎片(来自于管道)、岩屑或腐蚀产物。
改变pH值能影响乳化液的稳定性。大多数游离水脱出器和处理器有效工作的pH值为6~7,具体值因井而异。酸处理后,pH值可降到4并可能发生乳化。在这种条件下产生的乳化液直到pH值上升到6~7之前都是稳定的。当井在酸处理时,地层原油会发生乳化或形成酸渣,则应在井口安装化学注入孔(在上部扼流圈上)或在施工管柱的气举筒的某一位置安装化学注入阀。这些注入口被用来注入破乳剂。