Причины образования водонефтяных эмульсий | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №2 (106) январь-2 2016 г.

Дата публикации: 21.01.2016

Статья просмотрена: 1134 раза

Библиографическое описание:

Жумаев К. К., Хабибов Х. Причины образования водонефтяных эмульсий // Молодой ученый. — 2016. — №2. — С. 153-155. — URL https://moluch.ru/archive/106/25414/ (дата обращения: 19.09.2018).

 

Большинство исследователей считает, что в пластовых условиях диспергирование (дробление) газонефтеводяных систем практически исключается. Глубинные пробы жидкости, отобранные у забоя скважины, как правило, состоят из безводной нефти и воды, в то время как на поверхности отбирают высокодисперсную эмульсию.

На глубине 2000 м и при давлении 20 МПа одна объемная часть нефти в состоянии растворить до 1000 объемных частей газа.

При подъеме нефти и понижении давления газ выделяется с такой энергией, что ее вполне достаточно для диспергирования пластовой воды.

Стойкость эмульсий зависит от способа добычи нефти.

Фонтанные скважины: наибольшее перемешивание нефти и воды происходит в подъемных трубах и при прохождении нефтегазовой смеси через штуцеры. Для снижения эмульгирования нефти:

  1. Штуцер устанавливают на забое скважины. Перепад давления в этом случае в штуцере значительно меньше, чем при установке его на поверхности. Как следствие — уменьшается перемешивание. Однако сложности спуска, замены и регулирования забойных штуцеров ограничивают возможность их широкого применения.
  2. При установке штуцера на поверхности степень перемешивания может быть уменьшена, если в сепараторах, расположенных после штуцера, поддерживать повышенные давления, т. е. снизить перепад давления в штуцере.

Интенсивность перемешивания нефти с водой также влияет на образование и стойкость эмульсии. Замечено, что при механизированных способах добычи наиболее устойчивые водонефтяные эмульсии образуются при использовании электроцентробежных насосов (перемешивание продукции в рабочих колесах). При использовании штанговых и винтовых насосов образуются менее стойкие эмульсии.

При компрессорном способе добычи получаются эмульсии крайне высокой стойкости из-за того, что происходит окисление нафтеновых кислот с образованием соединений, которые являются эффективными эмульгаторами.

В дальнейшем при движении газированных обводненных нефтей в системе сбора также возможно образование эмульсий. Основной причиной здесь является энергия турбулентного потока. Высокие перепады давления, пульсация газа, наличие штуцирующих устройств, задвижек, поворотов и фитингов способствуют повышению турбулентности потока и интенсивному диспергированию воды в нефти.

Отложения парафина на стенках трубопровода влияют на образование эмульсий, уменьшая его сечение, увеличивают скорость потока и усиливают диспергирование воды в нефти.

Этот процесс (диспергирование) также происходит и при штуцировании обводненной нефти.

Применяемая технология разгазирования, в частности сепараторы, имеющие насадки-диспергаторы, также влияет на образование нефтяных эмульсий.

Таким образом, нефтяные эмульсии могут образовываться только при затратах энергии:

  1.                Энергии расширения газа;
  2.                Механической энергии;
  3.                Энергии силы тяжести.

Существуют два основных типа эмульсий: дисперсии масла в воде (М/В) и дисперсии воды в масле (В/М).

Нефтяные эмульсии:

  1.      Первый тип — прямые эмульсии, когда капли нефти (неполярная жидкость), являются дисперсной фазой и распределены в воде (полярная жидкость) — дисперсионной среде. Такие эмульсии называются «нефть в воде» и обозначаются Н/В.
  2.      Второй тип — обратные эмульсии, когда капельки воды (полярная жидкость) — дисперсная фаза — размещены в нефти (неполярная жидкость), являющейся дисперсионной средой. Такие эмульсии называются «вода в нефти» и обозначаются В/Н.
  3.      Множественная эмульсия — это такая система, когда в сравнительно крупных каплях воды могут находиться мелкие глобулы нефти, или в крупных каплях нефти находятся мелкие глобулы воды. Дисперсная фаза сама является эмульсией, и может быть как прямого, так и обратного типа. Такие эмульсии обычно имеют повышенное содержание механических примесей. Они образуются в процессе деэмульсации нефти и очистки сточных вод на границе раздела фаз нефть-вода и составляют основу так называемых ловушечных (или амбарных) нефтей, чрезвычайно плохо разрушаемых известными методами. Поэтому в настоящее время актуальна разработка эффективных методов разрушения множественных нефтяных эмульсий.

Свойства нефтяных эмульсий влияют на технологические процессы добычи нефти, внутрипромыслового транспорта, сепарации, предварительного обезвоживания, деэмульсации (разрушения эмульсий), очистки и подготовки нефтепромысловых сточных вод.

Вплоть до объемной доли дисперсной фазы Cd =74 %, соответствующей плотнейшей упаковке шаров, частицы дисперсной фазы могут сохранять сферическуюформу.

Поэтому увеличение Cd выше этой величины связано с деформацией частиц дисперсной фазы и, как следствие, появлением новых свойств.

Тип эмульсии устанавливается по свойствам ее дисперсионной среды.

Эмульсии типа Н/В (вода — внешняя фаза) смешиваются с водой в любых соотношениях и обладают высокой электропроводностью.

Эмульсии В/Н смешиваются только с углеводородной жидкостью и не обладают заметной электропроводностью.

Тип эмульсий в разбавленных эмульсиях определяется чаще всего объемным соотношением фаз — дисперсную фазу образует вещество, находящееся в системе в меньшем количестве.

В промысловых условиях о количестве воды в эмульсиях судят обычно по их цвету: эмульсии, содержащие до 10 % воды, по цвету не отличаются от безводной нефти; эмульсии, содержащие 15–20 % воды, имеют цвет от коричневого до желтого; эмульсии, содержащие более 25 % воды, — желтые.

Энергия, затраченная на образование эмульсии, концентрируется на границе раздела фаз в виде свободной поверхностной энергии и называется поверхностным (или межфазным) натяжением, σ. Капли жидкой дисперсной фазы при этом приобретают сферическую форму, т. к. сфера обладает наименьшей поверхностью при данном объеме:

 — это удельная работа образования поверхности. [σ]=эрг/см2; Дж/м2; Н/м; дин/см. (=Р/2L).

Из физики: σ — это сила, стягивающая гипотетическую пленку на поверхности жидкости и противодействующая ее растяжению, т. е. величина σ — определяется работой против сил молекулярного взаимодействия.

Величина σ — важнейшая молекулярная константа вещества (при Т=const), характеризующая полярность жидкости.

Поэтому полярные жидкости с сильным межмолекулярным взаимодействием имеют высокие значения σ: вода σ=72.5 эрг/см2, а для слабополярного гексана σ=18.4 эрг/см2. Таким образом, создание новой межфазной поверхности требует затраты энергии на преодоление сил ММВ и значительная часть этой энергии накапливается на межфазной границе в виде избыточной поверхностной энергии. Поэтому молекулы, находящиеся на поверхности раздела фаз являются «особенными» по своему энергетическому состоянию.

 

Литература:

 

  1.      Антипин Ю. В., Валеев М. Д., Сыртланов А. Ш. Предотвращение осложнений при добыче обводненной нефти. — Уфа: Башк. кн. изд-во, 1997.- 168 с.
  2.      Гумеров А. Г., Дьячук А. И., Радионова C. B. Системы сбора продукции скважин. Пути обеспечения их безопасной работы. — Уфа: Транс- тэк, 2001. — 80 с.
Основные термины (генерируются автоматически): дисперсная фаза, эмульсия, вод, нефть, полярная жидкость, неполярная жидкость, затрата энергии, забой скважины, дисперсионная среда, безводная нефть.


Похожие статьи

Применение облегченных технологических жидкостей для...

В гидрофобных эмульсионных растворах (ГЭР) дисперсионная среданефть или нефтепродукты, а дисперсная средавода, пластовая вода или растворы солей хлористого кальция и т. д. В качестве...

Применение облегченных технологических жидкостей для...

В гидрофобных эмульсионных растворах (ГЭР) дисперсионная среданефть или нефтепродукты, а дисперсная средавода, пластовая вода или растворы солей хлористого кальция и т. д. В качестве...

Влияние полиакриламидного реагента на бентонитовые...

Буровой раствор, содержащий токсичные химические реагенты, загрязненный нефтью, нефтепродуктами

После завершения процесса седиментации отбирали надосадочную жидкость и определяли содержание частиц дисперсной фазы методом сухого остатка.

Влияние полиакриламидного реагента на бентонитовые...

Буровой раствор, содержащий токсичные химические реагенты, загрязненный нефтью, нефтепродуктами

После завершения процесса седиментации отбирали надосадочную жидкость и определяли содержание частиц дисперсной фазы методом сухого остатка.

Материалы и реагенты для приготовления промывочных...

В качестве дисперсионной среды для приготовления очистных агентов используется вода, нефть и сжатый воздух.

 изменении физико-химического состояния дисперсной системы, свойств поверхности раздела твердой и жидкой фаз

Материалы и реагенты для приготовления промывочных...

В качестве дисперсионной среды для приготовления очистных агентов используется вода, нефть и сжатый воздух.

 изменении физико-химического состояния дисперсной системы, свойств поверхности раздела твердой и жидкой фаз

Обзор применения водно-топливных эмульсий в ДВС

Удорожание жидкого топлива и возрастание нагрузки на окружающую среду продуктами его сгорания приводит к необходимости

Имеется положительный опыт работы высокооборотных дизелей типа Ч 8,5/11; Ч 12/16; Ч 13/14 на эмульсии вода — моторное топливо.

Обзор применения водно-топливных эмульсий в ДВС

Удорожание жидкого топлива и возрастание нагрузки на окружающую среду продуктами его сгорания приводит к необходимости

Имеется положительный опыт работы высокооборотных дизелей типа Ч 8,5/11; Ч 12/16; Ч 13/14 на эмульсии вода — моторное топливо.

Влияние минеральных солей на интенсивность разрушения...

В процессе добычи нефти попутно извлекаются пластовая вода, механические примеси (песок, глина и т. п.) и минеральные соли в виде сложных эмульсий. Содержание минеральных солей в нефтях месторождений Узбекистана высокое...

Влияние минеральных солей на интенсивность разрушения...

В процессе добычи нефти попутно извлекаются пластовая вода, механические примеси (песок, глина и т. п.) и минеральные соли в виде сложных эмульсий. Содержание минеральных солей в нефтях месторождений Узбекистана высокое...

Особенности состава и свойств устойчивых водонефтяных...

Минерализация пластовых вод, выделенных из местных водонефтяных эмульсий. Разрушение устойчивых водонефтяных эмульсий местных нефтей деэмульгаторами серии Д.

Особенности состава и свойств устойчивых водонефтяных...

Минерализация пластовых вод, выделенных из местных водонефтяных эмульсий. Разрушение устойчивых водонефтяных эмульсий местных нефтей деэмульгаторами серии Д.

Влияние минеральных солей на интенсивность разрушения...

В процессе добычи нефти попутно извлекаются пластовая вода, механические примеси (песок, глина и т. п.) и минеральные соли в виде сложных эмульсий. Содержание минеральных солей в нефтях месторождений Узбекистана высокое...

Влияние минеральных солей на интенсивность разрушения...

В процессе добычи нефти попутно извлекаются пластовая вода, механические примеси (песок, глина и т. п.) и минеральные соли в виде сложных эмульсий. Содержание минеральных солей в нефтях месторождений Узбекистана высокое...

Воздействие промывочной жидкости на продуктивный пласт

Частицы дисперсной фазы промывочной жидкости при этом либо задерживаются на стенках скважины, образуя фильтрационную корку, либо частично

2. Под влиянием капиллярных сил водная дисперсионная среда проникает вглубь пласта и оттесняет нефть (газ) от скважины.

Воздействие промывочной жидкости на продуктивный пласт

Частицы дисперсной фазы промывочной жидкости при этом либо задерживаются на стенках скважины, образуя фильтрационную корку, либо частично

2. Под влиянием капиллярных сил водная дисперсионная среда проникает вглубь пласта и оттесняет нефть (газ) от скважины.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Применение облегченных технологических жидкостей для...

В гидрофобных эмульсионных растворах (ГЭР) дисперсионная среданефть или нефтепродукты, а дисперсная средавода, пластовая вода или растворы солей хлористого кальция и т. д. В качестве...

Применение облегченных технологических жидкостей для...

В гидрофобных эмульсионных растворах (ГЭР) дисперсионная среданефть или нефтепродукты, а дисперсная средавода, пластовая вода или растворы солей хлористого кальция и т. д. В качестве...

Влияние полиакриламидного реагента на бентонитовые...

Буровой раствор, содержащий токсичные химические реагенты, загрязненный нефтью, нефтепродуктами

После завершения процесса седиментации отбирали надосадочную жидкость и определяли содержание частиц дисперсной фазы методом сухого остатка.

Влияние полиакриламидного реагента на бентонитовые...

Буровой раствор, содержащий токсичные химические реагенты, загрязненный нефтью, нефтепродуктами

После завершения процесса седиментации отбирали надосадочную жидкость и определяли содержание частиц дисперсной фазы методом сухого остатка.

Материалы и реагенты для приготовления промывочных...

В качестве дисперсионной среды для приготовления очистных агентов используется вода, нефть и сжатый воздух.

 изменении физико-химического состояния дисперсной системы, свойств поверхности раздела твердой и жидкой фаз

Материалы и реагенты для приготовления промывочных...

В качестве дисперсионной среды для приготовления очистных агентов используется вода, нефть и сжатый воздух.

 изменении физико-химического состояния дисперсной системы, свойств поверхности раздела твердой и жидкой фаз

Обзор применения водно-топливных эмульсий в ДВС

Удорожание жидкого топлива и возрастание нагрузки на окружающую среду продуктами его сгорания приводит к необходимости

Имеется положительный опыт работы высокооборотных дизелей типа Ч 8,5/11; Ч 12/16; Ч 13/14 на эмульсии вода — моторное топливо.

Обзор применения водно-топливных эмульсий в ДВС

Удорожание жидкого топлива и возрастание нагрузки на окружающую среду продуктами его сгорания приводит к необходимости

Имеется положительный опыт работы высокооборотных дизелей типа Ч 8,5/11; Ч 12/16; Ч 13/14 на эмульсии вода — моторное топливо.

Влияние минеральных солей на интенсивность разрушения...

В процессе добычи нефти попутно извлекаются пластовая вода, механические примеси (песок, глина и т. п.) и минеральные соли в виде сложных эмульсий. Содержание минеральных солей в нефтях месторождений Узбекистана высокое...

Влияние минеральных солей на интенсивность разрушения...

В процессе добычи нефти попутно извлекаются пластовая вода, механические примеси (песок, глина и т. п.) и минеральные соли в виде сложных эмульсий. Содержание минеральных солей в нефтях месторождений Узбекистана высокое...

Особенности состава и свойств устойчивых водонефтяных...

Минерализация пластовых вод, выделенных из местных водонефтяных эмульсий. Разрушение устойчивых водонефтяных эмульсий местных нефтей деэмульгаторами серии Д.

Особенности состава и свойств устойчивых водонефтяных...

Минерализация пластовых вод, выделенных из местных водонефтяных эмульсий. Разрушение устойчивых водонефтяных эмульсий местных нефтей деэмульгаторами серии Д.

Влияние минеральных солей на интенсивность разрушения...

В процессе добычи нефти попутно извлекаются пластовая вода, механические примеси (песок, глина и т. п.) и минеральные соли в виде сложных эмульсий. Содержание минеральных солей в нефтях месторождений Узбекистана высокое...

Влияние минеральных солей на интенсивность разрушения...

В процессе добычи нефти попутно извлекаются пластовая вода, механические примеси (песок, глина и т. п.) и минеральные соли в виде сложных эмульсий. Содержание минеральных солей в нефтях месторождений Узбекистана высокое...

Воздействие промывочной жидкости на продуктивный пласт

Частицы дисперсной фазы промывочной жидкости при этом либо задерживаются на стенках скважины, образуя фильтрационную корку, либо частично

2. Под влиянием капиллярных сил водная дисперсионная среда проникает вглубь пласта и оттесняет нефть (газ) от скважины.

Воздействие промывочной жидкости на продуктивный пласт

Частицы дисперсной фазы промывочной жидкости при этом либо задерживаются на стенках скважины, образуя фильтрационную корку, либо частично

2. Под влиянием капиллярных сил водная дисперсионная среда проникает вглубь пласта и оттесняет нефть (газ) от скважины.

Задать вопрос