Водонефтяные и дисперсные системы и их свойства. ВОДОНЕФТЯНЫЕ И ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ СВОЙСТВА_. Название доклада
 Скачать 370.33 Kb.
|
|
АМ-22-06 НАЗВАНИЕ ДОКЛАДА ВОДОНЕФТЯНЫЕ И ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ СВОЙСТВА  2)ВведениеВ простейшем случае эмульсия представляет собой полидисперсную систему, состоящую из двух взаимно нерастворимых или слаборастворимых друг в друге жидкостей, образующих две фазы.Непрерывная (внешняя, сплошная) фаза образует дисперсионную среду, а диспергированная в ней жидкость образует дисперсную (внутреннюю) фазу. Характерной особенностью типичных эмульсий является сферическая форма частиц (капелек, глобул) дисперсной фазы, так как такая форма имеет наименьшую поверхность и наименьшую свободную энергию. 3)Дисперсная система Дисперсная система (от лат. dispersio «рассеяние») — образования из фаз (тел), которые практически не смешиваются и не реагируют друг с другом химически. В типичном случае двухфазной системы первое из веществ (дисперсная фаза) мелко распределено во втором (дисперсионная среда). Вода и нефть, как известно, взаимно нерастворимы (лиофобны) и при интенсивном перемешивании образуют водонефтяную дисперсную смесь (эмульсию вода в нефти ), разделение которой в обычных отстойниках не происходит из-за малого размера частиц диспергированной воды. (ДОП.СЛОВА) Образуется такая эмульсия за счет турбулизации водонефтяной смеси при движении ее по стволу скважины, через задвижки и штуцеры и по трубопроводам от скважины до узла подготовки нефти. Основное количество воды, как уже отмечалось, отделяется отстоем (ПВ)) и представляет собой также дисперсную систему нефть и воде , т. е. воду, в которой диспергированы мелкие капли нефти. Отделение этой диспергированной нефти в пластовой воде производят на установке подготовки воды, и отделенную нефть возвращают в основной поток нефти. Для отделения оставшейся в нефти эмульгированной воды используют специальные методы разрушения водонефтяных эмульсий. 4)Структура водонефтяной эмульсии Капли (глобулы) диспергированной воды имеют диаметр ( / ) от 0,1 до 1000 мкм, и каждая из них окружена адсорбированной на поверхности глобул сольватной оболочкой -концентратом высокомолекулярных полярных веществ нефти, называемых поэтому эмульгаторами. 5)Характеристика эмульсии Одной из важнейших характеристик эмульсии является дисперсность частиц воды, которая зависит от распределения частиц по их диаметрии или выражается удельной поверхностью дисперсной фазы (т. е. отношением общей поверхности этой фазы к ее объему). Очень важно для характеристики эмульсии и выбора методов ее разрушения знание свойств эмульгаторов, образующих защитные сольватные оболочки и определяющих поэтому устойчивость эмульсии. (ДОП.СЛОВА) Прочность сольватной оболочки, где сконцентрированы эмульгирующие вещества, зависит также от pH водной фазы. Химический состав глобул воды и наличие в ней ионов некоторых соединений оказывают влияние на состав и свойства адсорбированных эмульгаторов. Имеются данные, показывающие, что прочность сольватной оболочки, образованной асфальтенами, максимальна в кислой среде водной фазы и минимальна в щелочной. Эмульгирующие свойства асфальтенов выше в кислой среде, а смол - в щелочной среде, поэтому в зависимости от pH водной фазы будет различна также прочность сольватной оболочки, содержащей в различных соотношениях смолы и асфальтены) 6) Была создана искусственная эмульсия их с пластовой водой соответствующего месторождения, и затем выделяли эту эмульсию многократной промывкой (1:2) растворителями, в качестве которых использовали керосин и петролейный эфир. Из отмытой таким путем эмульсии отделяли воду и оставшийся эмульгатор растворяли в бензоле. Результаты этого исследования приведены в табл. 7.1 (ДОП.СЛОВА)Обращает на себя внимание большая (примерно в 5 раз) разница в количестве выделенного органического вещества при отмывке эмульсии керосином и петролейным эфиром. Объясняется она тем, что керосином отмываются действительно только вещества, адсорбированные на поверхности глобул воды, а при отмывке петролейным эфиром в экстрагированную фракцию попадает также часть асфальтенов из основной массы нефти. Значительная доля эмульгатора растворима в бензоле (остальное - это карбоиды и неорганические вещества) и состоит в основном на 60 - 70% из асфальтенов и на 10 - 30% из парафина. Общих закономерностей между составом исходной нефти и составом эмульгатора не обнаруживается, и для каждого конкретного случая состав эмульгатора определяется своими пока невыясненными законами. 7)Свойства Важным свойством лиофобных эмульсий является их устойчивость к расслоению, под которой понимается время, необходимое для полного разделения эмульсии отстоем, либо количество диспергированной фазы (воды), выделившееся отстоем за определенное время. К факторам, определяющим устойчивость эмульсий, относятся следующие: 8)Свойства 1) Средний диаметр глобул воды. (Чем меньше диаметр глобулы, тем медленнее будет глобула оседать в массе нефти и тем более устойчивой будет эмульсия).Это иллюстрируется известной формулой Стокса для расчета скорости оседания частиц (Wo, в м/с) в спокойной жидкости. т. с. в области гидродинамических условий, характеризуемых малыми числами Рейнольдса (Re < 1) 9)2)Время "жизни" эмульсии. Чем больше прошло времени с момента образования эмульсии, тем толще сольватный слой эмульгирующих веществ вокруг капель воды и тем прочнее эта защитная оболочка, препятствующая коалесценции капель при их соударении. Кроме того, имеет значение и характер гидродинамических воздействий на поток нефти в процессе ее движения от места добычи к месту переработки (число перекачивающих насосов, длина и профиль трассы нефтепроводов, число задвижек и других местных сопротивлений по трассе и т. д.). Чем больше нефть подвергается таким местным воздействиям, тем мельче становится средний диаметр капель и тем устойчивее эмульсия. 10)3) Физико-химические свойства нефти и химический состав эмульгированной воды. Имеются в виду главным образом плотность нефти, ее вязкость и состав эмульгаторов. Из формулы Стокса следует, что скорость осаждения капель при прочих равных условиях зависит от плотности нефти антибатно (чем больше yн, тем меньше W.). При этом следует учесть, что разность плотностей воды и нефти возрастает с увеличением температуры, так как плотность нефти при этом снижается существенно быстрее, чем воды. Обратно пропорционально влияет на скорость осаждения капель воды вязкость: снижение ее (например, за счет повышения температуры) также увеличивает скорость осаждения, т. е. понижает устойчивость эмульсии. 11) 4)Температура эмульсии. Она определяет, как уже отмечалось, плотность и вязкость нефти, которые влияют на скорость осаждения капель. Кроме того, с повышением температуры меняются (хотя и незначительно) состав и толщина сольватного слоя вокруг капель воды, и за счет этого устойчивость эмульсии также несколько снижается. Склонность нефти к образованию эмульсии вода-нефть принято называть эмульсионностью. 12)Все нефти относятся к трем группам Первая - нефти высокоэмульсионные (80 - 100%) плотностью р20 = 0,867 - 0,967, с высоким содержанием асфальтенов (2,3-6,9%). Вторая - с эмульсионностью около 40% по дистиллированной воде и 15 - 30% по соленой, имеющие плотность 8,826 - 0,869 и содержащие 0,6 - 1,0% асфальтенов (западно-сибирские. бакинские и туркменские нефти). Третья - низкоэмульсионные нефти (1,3 - 8,0%) плотностью 0,807 - 0,810, с низким содержанием асфальтенов (до 0,3%). Такая классификация позволяет выбрать оптимальный режим и технологическую схему обезвоживания и обессоливания нефти. Сноски: Сольватная оболочка-это граница раздела растворителя любого химического соединения или биомолекулы, составляющих растворенное вещество. Когда растворителем является вода, ее часто называют гидратационной оболочкой или гидратационной сферой.  |