Эмульсии нефти с водой: свойства и способы их разрушения. Эмульсия нефти с водой


НЕФТЯНЫЕ ЭМУЛЬСИИ И ИХ СВОЙСТВА

 

Скважинная продукция представляет собой смесь газа, нефти и воды. Вода и нефть при этом образуют эмульсии.

Эмульсией называется дисперсная система, состоящая из 2-х (или нескольких) жидких фаз, т.е. одна жидкость содержится в другой во взвешенном состоянии в виде огромного количества микроскопических капель (глобул).

Жидкость, в которой распределены глобулы, называются дисперсионной средой или внешней фазой.

Жидкость, которая распределена в дисперсионной среде, называется дисперсной или внутренней фазой.

Условием образования дисперсной системы является практически полная или частичная нерастворимость вещества дисперсной фазы в среде. Поэтому вещества, образующие различные фазы, должны сильно различаться по полярности. Наибольшее распространение получили эмульсии, в которых одной из фаз является вода. В этих случаях вторую фазу представляет неполярная (или малополярная) жидкость, называемая в общем случае маслом. В нашем случае – это нефть.

ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

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.

ТИПЫ ЭМУЛЬСИЙ

 

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.

 

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ

 

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. (s=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.

 

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru

ЭМУЛЬСИИ НЕФТИ С ВОДОЙ - Справочник химика 21

    Глава О ЭМУЛЬСИИ НЕФТИ С ВОДОЙ [c.14]

    ЭМУЛЬСИИ НЕФТИ С водой И МЕТОДЫ ИХ РАЗРУШЕНИЯ [c.1]

    Большим преимуществом подачи деэмульгатора в сборный коллектор, т. е. в непосредственной близости от места добычи, является то, что свежую эмульсию легче разрушить. Еще лучше подавать деэмульгатор непосредственно в забой скважины — до штуцера, чтобы предотвратить образование стойкой эмульсии нефти с водой. На нефтепромыслах США и Мексики широко применяют подачу деэмульгатора в устье скважины. Иногда устанавливают также дозатор для подачи и дозировки деэмульгатора в поток нефти. [c.43]

    Практика добычи, транспортировки и переработки нефтей давно выявила специфичность влияния смолисто-асфальтеновых компонентов на реологические свойства нефти в целом. В данном случае имеются в виду не только вязкостные свойства, но также ярко выраженное влияние смолисто-асфальтеновых компонентов на возникновение устойчивых эмульсий нефти с водой. [c.190]

    Эмульсии нефти с водой образуются в процессе добычи нефти в стволе скважины вследствие взаимного перемешивания при движении потоков по стволу скважины и нефтесборным трубопроводам. Вода в нефти появляется вследствие поступления к забою скважины подстилающей воды или воды, закачиваемой в пласт для поддержания пластового давления. [c.20]

    Пресная вода имеет меньшую плотность, чем соленая вода, поэтому при отстое в аналогичных условиях эмульсия нефти с водой, имеющая малую концентрацию солей, расслаивается более длительное время, чем эмульсия нефти с соленой водой. [c.27]

    Маловязкие прямые эмульсии нефти с водой образуются при соотношении фаз нефть —вода не ниже 70 30 и при температуре ввода ПАВ в нефть выше точки ее застывания. При транспорте высоковязкой нефти по трубопроводу, когда в качестве водной фазы используется минерализованная вода, предпочтительнее применение неионогенных ПАВ. [c.89]

    При добыче нефти, газа и конденсата в продукции скважин обнаруживаются нежелательные примеси, включая эмульсии нефти с водой, капли воды и пара, частицы песка и глины и др. Поэтому для дальнейшего транспортирования нефти и газа по отдельным системам тга промысле проводится очищение УВ от посторонних примесей и замер объемов добытой нефти, газа и конденсата. Для этого на промысле строится система сооружений и трубопроводов, в которых проводится отделение нефти от газа (сепарация), сбор и замер продукции скважин, обезвоживание нефти и газа и очистка их от посторонних примесей, учёт добычи нефти и газа и др. [c.232]

    ЭМУЛЬСИИ НЕФТИ с водой, типы ЭМУЛЬСИЙ [c.275]

    Содержание воронки перемешивают в течение 1—2 мин винтовой мешалкой. К навеске нефти приливают 100 мл горячей дистиллированной воды и экстрагируют (вымывают соли из нефти в воду) хлористые соли, перемешивая содержимое воронки в течение 10 мин. Для проверки полноты извлечения хлористых солей готовят несколько водных вытяжек, при этом каждую из них экстрагируют не менее 5 мин. Если при экстрагировании хлористых солей образуется эмульсия нефти с водой, то для разрушения ее добавляют 5—7 капель раствора деэмульгатора. По окончании перемешивания сливают водный слой через стеклянную конусообразную воронку с бумажным фильтром в коническую колбу вместимостью 250 мл. [c.174]

    Деэмульсация — разрушение нефтяных эмульсий — лежит в основе процессов подготовки нефти к переработке— обезвоживания и обессоливания. При обезвоживании разрушают природную эмульсию нефти с водой, а при обессоливании — искусственно созданную, которая образуется при смешении нефти с промывочной пресной водой. При разрушении нефтяных эмульсий глобулы воды, сталкиваясь, образуют более крупные капли, которые осаждаются в виде сплошной водной фазы. Чтобы ускорить и облегчить слияние глобул, нужно увеличить возможность их столкновения. Этого достигают разными способами интенсивным перемешиванием в смесителях, центрифугированием, фильтрацией, подогревом, с помощью ультразвука, воздействием электрического поля. Однако для слияния капель, как мы уже говорили ранее, мало одного столкновения.— нужно уменьшить механическую прочность адсорбцгюнного поверхностного слоя, что достигается добавлением деэмульгаторов. [c.239]

    А на заводах и фабриках На обогатительных фабриках руду дробят на очень мелкие частицы, образующие с водой суспензию в последнюю вводят флото-реагенты, некоторые из них в виде эмульсий и золей важнейшую роль при выделении обогащенной руды играет пена. На нефтехимическом заводе полученную из скважин сырую нефть, т. е. эмульсию нефти с водой, прежде всего необходимо обработать для разрушения этой эмульсии и отделения нефти от воды. В производстве фарфора основным сырьем служит каолин — концентрированная суспензия алюмосиликатов очистка каолина, получение теста и обжиг изделий являются коллоидно-химическими процессами. На бумажной фабрике готовят дисперсии целлюлозных волокон, к которым добавляют смолы, канифоль. и другие компоненты также в коллоидном состоянии. Каучук получается в виде коллоидной дисперсии (латекса) в резиновые изделия вносят наполнители и другие добавки в виде мельчайших частиц, и резина в целом — это сложная дисперсная система. Процессы, происходящие при производстве, обработке и крашении пластмасс, текстильных волокон и кожи, являются преимущественно коллоидно-химическими. а сырье и получаемые материалы находятся [c.13]

    Практикой установлено, что для переработки нефти количество солей, содержащихся в ней, должно быть не более 50 мг/л, -а при переработке нефти с получением остаточных продукто13, например нефтяного кокса, еще меньше. Для доведения содержания солей до указанного предела применяется процесс обессоливания, аналогичный процессу деэмульсации и. отличающийся от последнего тем, что при обессоливании разрушению подвергается искусственно созданная эмульсия нефти с водой, подаваемой на промывку. [c.64]

    Скважина в Суэллаба была остановлена на глубине 2697 м, из-за ограниченной мощности бурового станка. Нижняя часть разреза этой скважины дает интересные сведения. Опробование на глубине 1640 м за 1 час дало 1500 л эмульсии нефти с водой, сопровождаемой газом. Второе ван ное проявление нефти и газа было встречено на большей глубине, однако оно не смогло быть изученным по техническим причинам. Эти признаки оправдывают бурение второй скважины при помощи болое мощного станка. [c.29]

    Но главной трудностью для этого технологического передела оказалась высокая смолистость нового сырья. Это приводило к возникновению стойких эмульсий нефти с водой, что затрудняло их разделение. Для преодоления этого в 1961 году на установке ЭЛОУ-5 была освоена подготовка арланской нефти с помощью шарового электродегидратора. К решению ряда задач, связанных с освоением нового сырья, производственники привлекали науку. Благодаря сотрудничеству с учёными на установках электрообессоливания были внедрены деэмульгаторы. В марте 1963 года на установках ЭЛОУ-1 и ЭЛОУ-4 были проведены опытные пробеги по обессоливашпо нефти деэмульгатором ОЖК. Опыты подтвердили высокую активность деэмульгатора. Осенью того же 1963 года были проведены опытные пробеги с применением деэмульгаторов ОП-7 и OH- [c.102]

chem21.info

Нефтяные эмульсии и их свойства » СтудИзба

Скважинная продукция представляет собой смесь газа, нефти и воды. Вода и нефть при этом образуют эмульсии.

Эмульсией называется дисперсная система, состоящая из 2-х (или нескольких) жидких фаз, т.е. одна жидкость содержится в другой во взвешенном состоянии в виде огромного количества микроскопических капель (глобул).

Жидкость, в которой распределены глобулы, называются дисперсионной средой или внешней фазой.

Жидкость, которая распределена в дисперсионной среде, называется дисперсной или внутренней фазой.

Условием образования дисперсной системы является практически полная или частичная нерастворимость вещества дисперсной фазы в среде. Поэтому вещества, образующие различные фазы, должны сильно различаться по полярности. Наибольшее распространение получили эмульсии, в которых одной из фаз является вода. В этих случаях вторую фазу представляет неполярная (или малополярная) жидкость, называемая в общем случае маслом. В нашем случае – это нефть.

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 сферическую форму.

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.       (s=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.

Главнейшей характеристикой эмульсии является дисперсность – это степень раздробленности дисперсной фазы в дисперсионной среде. От дисперсности зависят многие другие свойства эмульсий. Мерой дисперсности является удельная межфазная поверхность:

 - отношение суммарной поверхности капелек к общему их объему (при диспергировании – поверхность S увеличивается, а объем системы V не изменяется).

.

Таким образом дисперсность – это величина обратная диаметру капли : D~1/d, где d – диаметр капли.

Промысловые эмульсии никогда не бывают монодисперсны. Они всегда полидисперсны, т.е. содержат капли дисперсной фазы разных диаметров.

Размер капель пропорционален количеству затраченной энергии: чем больше затрачено энергии, тем меньше диаметр капель и больше их суммарная поверхность:

F↑→d↓→D↑→S↑

По дисперсности нефтяные эмульсии подразделяются на:

Ø Мелкодисперсные –  dК = 0.2 – 20 мкм;

Ø Среднедисперсные - dК = 20   - 50  мкм;

Ø Грубодисперсные -   dК = 50 – 300 мкм.

Диапазон размера капель в нефтяных эмульсиях: 10-5 – 10-2см (0.1 – 100мкм), т.е. нефтяные эмульсии содержат капли всех трех размеров, т.е. нефтяные эмульсии - полидисперсны.

Знание вязкости необходимо при проектировании промысловых трубопроводов, по которым нефть со скважин перекачивается на установку ее подготовки, а также при выборе отстойной аппаратуры и режима ее работы. Вязкость нефтяной эмульсии не является аддитивным свойством, т.е. не равна сумме вязкости нефти и воды. Вязкость сырой нефти (т.е. нефти, содержащей капельки воды) зависит от многих факторов:  количества воды, содержащейся в нефти; температуры, при которой получена эмульсия; присутствия механических примесей (особенно сульфида железа FeS) и рН воды. Причем, дисперсность и содержание воды в эмульсии в процессе сбора продукции непрерывно изменяются. Кроме того, нефтяные эмульсии, как и парафинистые нефти, является неньютоновской жидкостью, поэтому их вязкость при движении по трубопроводам будет зависеть от градиента скорости (см. теорию по реологическим свойствам нефти):

, т.е. μЭ – кажущаяся вязкость, поэтому μЭ*= ƒ (μН, μВ, Т, W, D, pH, s, dv/dr).

Содержание воды как дисперсной фазы в водонефтяной эмульсии может колебаться от следов  до 80-85%.

Из анализа кривых рис.14. следует, что увеличение содержания воды в нефтяной эмульсии до определенного предела увеличивает кажущуюся вязкость μЭ* эмульсии, а, следовательно, и увеличивает энергетические затраты на перекачку такой эмульсии.

Критическая концентрация воды Wкр называется точкой инверсии. В точке инверсии происходит обращение фаз и дисперсная фаза (вода) становится дисперсионной средой, а дисперсионная среда (нефть) – дисперсной фазой. Т.е. эмульсия меняет свой тип с В/Н на тип Н/В.

Обращение фаз нефтяных эмульсий имеет исключительно большое практическое значение. Эмульсия типа Н/В транспортируется при меньших энергетических затратах, чем эмульсия типа В/Н. Поэтому при транспортировании эмульсии выгодно, чтобы внешней фазой была вода, при этом трубопроводы должны быть защищены от коррозии. Кроме того, этот прием используется в процессе подготовки нефти для лучшей очистки ее от воды.

Для нефтей разных месторождений 0,5 < Wкр < 0,9. В большинстве случаев Wкр » 0,71. (Сравните, величина Cd = 74%).

Такой диапазон значений Wкр объясняется различием физико-химических свойств компонентов эмульсии и в первую очередь присутствием в этой эмульсии различных эмульгаторов – веществ, способствующих образованию эмульсии, стабилизирующих ее.

Вопрос о влиянии дисперсности эмульсии на ее вязкость чрезвычайно сложен и в объеме данной дисциплины его можно рассмотреть только на простейшем уровне и  показать, что при одной и той же обводненности W и одной и той же скорости сдвига dv/dr вязкость зависит от раздробленности дисперсной фазы. Если это так, то становится понятным наличие большого числа различных формул для зависимости вязкости от концентрации дисперсной фазы и разброс значений вязкости, который они дают применительно к одной и той же дисперсной системе.

В соответствии с кинетической теорией влияние дисперсности должно проявиться лишь тогда, когда расстояние между частицами (в понимании его как длины свободного пробега молекул в газе или клатратов, кластеров, ассоциатов в жидкости или капель, агломератов капель в эмульсии) окажется порядка размера частиц. Следовательно, явление можно наблюдать при высокой концентрации дисперсной фазы или при ее очень тонком измельчении.

Из рис.15 следует, что уменьшение размеров капель до некоторой величины не влияет на вязкость. После достижения порового значения (зависящего, в свою очередь, от объемной концентрации дисперсной фазы) дальнейшее уменьшение размера капель ведет к появлению и последующему усилению зависимости вязкости от размера капель.

Для оценки вязкости используются эмпирические уравнения. А.Эйнштейн предложил

следующую формулу:

где В – объемная доля воды в эмульсии.

Эта формула справедлива при низких концентрациях диспергированного вещества (воды).

Формула Тейлора:

.

Плотность эмульсии – величина почти аддитивная, поэтому рассчитывается относительно легко исходя из значений плотностей нефти и воды с учетом их процентного содержания:

 ,

где rЭ, rН, rВ – соответственно плотности эмульсии, нефти и воды;

g – массовая доля воды в эмульсии:

 ,

где go – массовая доля чистой воды в эмульсии;

Х – содержание растворенных солей в воде, % масс.

Если известна плотность пластовой воды, плотность добываемой нефти и плотность образованной эмульсии, то обводненность можно определить:

 , % масс.

Электрические свойства эмульсий. Нефть и вода в чистом виде – диэлектрики. Проводимость нефти 10-10 – 10-15 (Ом*см)-1, воды 10-7 – 10-8 (Ом*см)-1. Однако даже при незначительном содержании в воде растворенных солей или кислот электропроводность ее увеличивается в десятки раз. Поэтому электропроводность нефтяной эмульсии обусловливается не только количеством содержащейся воды и степенью ее дисперсности, но и количеством растворенных в этой воде солей и кислот.

Экспериментально установлено, что  в нефтяной эмульсии, помещенной в электрическое поле, диполи воды ориентируются вдоль его силовых линий. Это приводит к резкому увеличению электропроводности эмульсий.

Свойство капель воды в эмульсиях располагаться вдоль силовых линий электрического поля послужило основой использования электрических полей для разрушения эмульсий типа В/Н в процессе подготовки нефтей.

5. Важным показателем для нефтяных эмульсий является их устойчивость, т.е. способность в течение определенного времени не разделяться на нефть и воду.

Проблема устойчивости – это проблема «жизни и смерти» дисперсной системы.

Устойчивость дисперсной системы характеризуется неизменностью во времени ее основных параметров: дисперсности и равновесного распределения дисперсной фазы в среде.

Диспергирование в системе нефть-вода совершается за счет внешней работы. Системы не диспергирующиеся самопроизвольно называются лиофобными коллоидами.

Свободная энергия системы в процессе диспергирования увеличивается (ΔF>0, ΔF=ΔU-TΔS>0), система характеризуется высокими значениями σ на межфазной границе.

Избыток свободной энергии делает такие системы термодинамически неустойчивыми. Для них характерны самопроизвольные процессы, снижающие этот избыток.

При рассмотрении устойчивости нефтяных эмульсий (как и устойчивости любых дисперсных систем) следует разграничивать два вида устойчивости: кинетическую (седиментационную) и агрегативную.

Ø Седиментационной называется устойчивость дисперсной фазы по отношению к силе тяжести, т.е. это способность системы противостоять оседанию или всплыванию частиц (глобул) дисперсной фазы под действием сил тяжести.

Для разбавленных систем кинетическая устойчивость может оцениваться, как величина обратная скорости оседания (или всплывания) частиц дисперсной фазы:

,                                  (8)

где Wr – скорость оседания частиц дисперсной фазы;

r – радиус частиц;

ρB-ρH – разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды, кг/м3;

ν – кинематическая вязкость, м2/с;

g - ускорение свободного падения, м/с2.

Из уравнения следует, что чем выше вязкость дисперсионной среды, меньше разность плотностей эмульгируемых сред и радиус глобул воды (частиц дисперсной фазы), тем выше кинетическая устойчивость эмульсий.

Подчеркнем связь устойчивости с дисперсностью:

d↓→D↑→S↑→KY↑

Таким образом, высокодисперсные системы кинетически устойчивы (для них характерно установление седиментационно-диффузионного равновесия), а грубодисперсные системы разрушаются (разделяются на нефть и воду) вследствие оседания (или всплытия) частиц дисперсной фазы.

Ø Агрегативная устойчивость – это способность системы к сохранению дисперсности и индивидуальности частиц дисперсной фазы.

Если частицы дисперсной фазы (глобулы воды) при столкновении друг с другом или границей раздела фаз слипаются под действием сил молекулярного притяжения (т.е. ван-дер-ваальсовых сил), образуя, более крупные агрегаты, такой процесс называется коагуляцией.

В таких агрегатах частицы еще сохраняются как таковые какое-то время, затем самопроизвольно сливаются с уменьшением поверхности раздела фаз: d↑→D↓→S↓.

Следствием потери агрегативной устойчивости является потеря седиментационной (кинетической) устойчивости: d↑→D↓→S↓→КУ↓.

В процессе подготовки продукции нефтяных скважин к расслоению должна быть максимально снижена агрегативная и кинетическая устойчивость газоводонефтяных эмульсий.

Некоторые нефтяные эмульсии обладают чрезвычайно высокой устойчивостью и могут существовать долго.

Почему же, несмотря на термодинамическую неустойчивость (ΔF>0), нефтяные эмульсии (как и многие другие лиофобные коллоидные системы) оказываются устойчивыми кинетически, не изменяясь заметно в течение длительного времени?

Наблюдаемая долговечность таких систем свидетельствует о том, что наряду с ван-дер-ваальсовскими силами притяжения между частицами существуют и силы отталкивания или эффекты, препятствующие  притяжению.

 Физико-химические свойства природных эмульгаторов. Для образования эмульсий недостаточно только перемешивания двух несмешивающихся жидкостей. Действительно, при интенсивном встряхивании бензола или растительного масла с водой, эмульсия существует лишь во время встряхивания или в момент его окончания, после чего сразу же начинается коалесценция, быстро приводящая к разделению системы на два жидких слоя. Длительное существование эмульсий обеспечивается лишь в условиях стабилизации за счет образования адсорбционно-сольватного слоя на межфазной границе.

Ø Вещества, стабилизирующие эмульсии, называются эмульгаторами.

Они содержатся в нефти, это:

1.    Асфальтены;

2.    Смолы;

3.    Кристаллы парафина;

4.    Нафтеновые кислоты;

5.    Порфирины;

6.    Твердые минеральные частицы: глина, сульфид железа.

Эмульгаторы присутствуют и в пластовой воде: это кислоты и соли.

Все нефти образуют эмульсии, но способность их к эмульгированию далеко не одинакова, поэтому :

1)           чем больше в нефти содержится полярных компонентов, тем выше стойкость образующейся эмульсии: известно, что нефти парафинового основания образуют менее стойкие эмульсии, чем нефти нафтенового основания;

2)           чем больше минерализация воды, тем выше стойкость эмульсии.

Т.к. неустойчивость эмульсий связана прежде всего с избытком межфазной свободной энергии, то эмульгаторами должны быть вещества, снижающие σ на границе раздела фаз ( ). Такие вещества называются поверхностно-активными (ПАВ).

В процессе перемешивания нефти с пластовой водой и образования мелких капелек воды, частицы эмульгатора адсорбируются на поверхности этих капелек (или, как принято говорить, на поверхности раздела фаз) и образуют пленку (оболочку), препятствующую слиянию капелек при столкновении. Таким образом ПАВ создают структурно-механический барьер.

Адсорбционные слои структурируются вследствие ориентации (взаимодействия) молекул и боковой когезии (т.е. в результате притяжения диполей полярных групп соседних молекул, образования водородных связей или гидрофобного взаимодействия неполярных групп). Такие адсорбционные слои обладают определенными структурно-механическими свойствами: высокой вязкостью и прочностью.

Изучение свойств этих пленок показало, что асфальтены и порфирины образуют наиболее прочные твердообразные пленки, а смолы – весьма слабые пленки. Поэтому в композиции со смолами асфальтены дают жидкообразные пленки.

Строение ПАВ. Молекулы ПАВ имеют характерную особенность строения – дифильность, т.е. имеют полярную, гидрофильную часть или группу (-СООН, -ОН и др.) и неполярную часть, например углеводородные радикалы.

Это изображается следующим образом:

 

полярная часть     неполярная часть

Благодаря такому дифильному строению, молекулы эмульгатора концентрируются на поверхности раздела фаз, определенным образом ориентируются – полярной группой в сторону воды, а неполярной – к нефти, и создают структуру – механический барьер, защищающий капли воды от слияния при столкновениях (рис.16).

Таким образом, стабилизирующее действие эмульгатора заключается:

1)           в снижении σ на межфазной границе;

2)           в образовании структурно-механического барьера.

Обобщая влияние рассмотренных двух факторов, дисперсности и природных эмульгаторов, на устойчивость нефтяных эмульсий, следует отметить, термодинамически  неустойчивая, в силу избытка поверхностной энергии, система может самопроизвольно перейти в устойчивое состояние двумя путями:

F  = s * S,  отсюда                        

F¯ за счет S¯ или  s¯,

S уменьшается - при потере устойчивости за счет снижения дисперсности D¯,

 s уменьшается - за счет адсорбции эмульгаторов.

Т.е. эмульгаторы, снижая поверхностное натяжение, придают системе некоторую кинетическую устойчивость.

Для всех практических целей важно знать тип образующейся эмульсии: Н/В или В/Н. В концентрированных системах тип эмульсии определяется (гидрофильно-гидрофобным балансом) эмульгатором: если эмульгатор гидрофильное вещество – получается прямая эмульсия: Н/В; если эмульгатор гидрофобное вещество – получается обратная эмульсия: В/Н, вне зависимости от класса эмульгатора.

 Несомненно, что после диспергирования сравнимых между собой объемов нефти и воды в первый момент существуют капли и воды и нефти. Затем капли одного типа, менее устойчивые, коалесцируют, образуя дисперсионную среду, а более устойчивые выживают и становятся дисперсной фазой. Устойчивость обеспечивается в том случае, если защитный барьер расположен вне капли, в дисперсионной среде, а не внутри капли.

При смене типа эмульгатора, например в результате добавления электролита, может произойти обращение фаз эмульсии.

Таким образом, если управлять прочностью адсорбционных слоев, изменяя рН, концентрацию ионов, вводя ПАВ и т.д., то можно, следовательно, воздействовать и на устойчивость дисперсной системы.

Интересно отметить, что сравнительные исследования эмульгаторов промысловых водонефтяных эмульсий показали, что:

Ø     даже близкие по характеристикам нефти могут значительно отличаться по составу эмульгаторов;

Ø     эмульсионные пробы нефтей, отобранные в разное время и из различных точек системы сбора одного и того же месторождения могут значительно отличаться по устойчивости и составу эмульгаторов.

 Электрический заряд на поверхности частицы. В водной среде вокруг глобул создается двойной электрический слой, который подобно адсорбционным оболочкам, защищает частицы дисперсной фазы от слипания (рис.17).

Частицы дисперсной фазы одинакового состава заряжены одноименно и поэтому они электростатически должны отталкиваться.

 Температура. При повышении температуры вязкость системы снижается Т­®n¯ и, согласно формуле (1),  КУ¯ (D¯). Объяснить это можно тем, что при повышении температуры в менее вязкой среде возрастает подвижность частиц дисперсной фазы (броуновское движение), это приводит к увеличению частоты столкновений. Одновременно при повышении температуры уменьшается механическая прочность адсорбционных (защитных, бронирующих) оболочек.

Поэтому увеличение частоты столкновений, при возрастающей их эффективности, приводит к ускорению коалесценции капель и снижению агрегативной устойчивости.

 Минерализация и рН эмульгированной воды. Минерализация и солевой состав водной фазы, несомненно, влияют на устойчивость и тип нефтяных эмульсий.

Однако нужно отметить две особенности:

1.    Это влияние косвенное, через образование химических соединений с полярными компонентами нефти. Например, нафтеновые кислоты нефтей, обладающие высокими поверхностноактивными свойствами, могут взаимодействовать с ионами , , , 3+ и , находящимися в пластовых водах. При этом нафтенаты К и Na способствуют образованию эмульсий типа Н/В, так как хорошо растворимы в воде, и снижают устойчивость эмульсий типа В/Н, стабилизированной САВ. Mg-, Fe- и Al – соли нафтеновых кислот, в отличие от Na и К солей, обладают большей растворимостью в нефтяной фазе и сами по себе способны стабилизировать эмульсию обратного типа В/Н. Но в сочетании со смолисто-асфальтеновым природным эмульгатором ослабляют его действие, вероятно, за счет снижения сил межмолекулярного взаимодействия молекул смолисто-асфальтеновых веществ между собой.

2.    Характер влияние зависит от углеводородного состава нефтей и состояния асфальтенов в объеме нефти.

Для многих нефтей повышение минерализации ведет к увеличению устойчивости эмульсии.

Влияние рН. Обобщение данных показывает, что при кислой и нейтральной реакциях воды (рН£7) адсорбционные слои на глобулах воды жесткие, твердообразные и, соответственно, устойчивые эмульсии типа В/Н, в щелочной среде (рН>7) формируются жидкообразные пленки, т.е. устойчивость эмульсии снижается.

При дальнейшем увеличении рН (до сильнощелочной среды) наблюдается резкое снижение межфазного натяжения s и образование эмульсии прямого типа (Н/В).

При изменении рН водной фазы возможно выпадение солей, в частности и , которые сами могут являться стабилизаторами (эмульгаторами) эмульсий прямого или обратного типа.

Таким образом, рН эмульгированной воды влияет на реологические свойства бронирующих оболочек: чем выше рН, тем ниже устойчивость.

 Другие факторы.

Наиболее стойкие эмульсии образуют высоковязкие нефти: повышенная вязкость дисперсионной среды препятствует столкновению глобул воды и их укрупнению.

Абсолютная величина обводненности. Нефть с относительно небольшим содержанием воды образует более стойкие эмульсии. С увеличением содержания воды стойкость эмульсий снижается.

Присутствие газовой фазы: с ростом объемной доли газовой фазы эмульгирование увеличивается лишь до определенных ее значений (газ способствует дроблению капель воды, перемешиванию). Дальнейшее возрастание доли газа в потоке уменьшает эмульгирование. Вероятно, существует связь со структурным режимом потока.

Маловязкие, малосмолистые, низкокислотные, легкие нефти при движении с нейтральными пластовыми водами образуют нестойкую эмульсию, время существования которой равно времени движения эмульсии в трубопроводе.

Турбулентность потока - важнейший фактор, влияющий на образование и разрушение эмульсий.

Адсорбция эмульгаторов на поверхности раздела фаз, формирование защитного слоя, всегда протекает во времени, (т.е. требуется определенное время). Поэтому эмульсия В/Н со временем становится более устойчивой, т.е. происходит ее «старение» (заканчивается примерно за сутки). Из-за этого свежие эмульсии разрушаются легче и быстрее. Важный практический вывод: чем раньше начать разрушать эмульсию, тем будет легче ее разрушить.

studizba.com

свойства и способы их разрушения — реферат

        К концентрированным эмульсиям  относятся высокодисперсные системы со сравнительно большим содержанием дисперсной фазы (до 74% об.). Максимальный предел концентрации (74% об.) относится к монодисперсным эмульсиям и соответствует максимально возможному объемному содержанию недеформированных шарообразных глобул независимо от их размера. Реальные нефтяные эмульсии обычно полидисперсны, и предел 74% для них является условным, так как упаковка капель в полидисперсных эмульсиях иная, чем в монодисперсных; между большими глобулами могут помещаться мелкие, поэтому содержание дисперсной фазы может быть и большим. К высококонцентрированным или желатинированным эмульсиям относятся дисперсные системы "жидкость - жидкость" с большим содержанием дисперсной фазы (более 74% об.). Такие эмульсии имеют совершенно иные свойства, чем концентрированные.

     Глобулы их представляют деформированные шары с плотной упаковкой, они не способны к седиментации и характеризуются структурно- механическими свойствами, похожими на свойства гелей. К эмульсиям такого вида относятся, например, консистентные смазки и др.

     Вязкость. При течении водонефтяных эмульсий в турбулентном режиме различать следующие виды вязкостей: вязкость, обусловленную пульсациями давления дисперсионной среды и дисперсной фазы, и динамическую вязкость.

     Динамическая  вязкость эмульсии зависит от вязкости самой нефти; температуры, при которой  получается эмульсии; количества содержащейся воды в нефти и степени дисперсности. У нефтяных эмульсий, не подчиняющихся  закону Ньютона, вязкость изменяется в  зависимости от градиента скорости. В этом случае вязкость называют кажущейся  вязкостью. Увеличение содержания, воды в нефтяной эмульсии приводит к увеличению кажущейся вязкости эмульсии, а следовательно, и к соответствующему увеличению энергетических затрат на перекачку  эмульсии. Основной причиной аномальной вязкости, с точки зрения Ребиндера, является механизм деформации и дробления  крупных капель воды на более мелкие. Для этого необходимо затратить  определенные усилия, связанные с  вытягиванием этих капель в цилиндрики, имеющие критические размеры (длина  и радиус). Затрачиваемая при этом работа расходуется на увеличение поверхностной  энергии системы в связи с  возрастанием суммарной поверхности  цилиндриков.

     Плотность является одним из важнейших свойств эмульсий. Она зависит от плотности самой нефти и пластовой воды, образующих эмульсии; и их объемного или процентного содержания.

     Электрические свойства. Электропроводимость нефтяной эмульсии обусловливается не только количеством содержащейся воды и степенью ее дисперсности, но и количеством растворенных в этой воде солей и кислот. Экспериментально установлено, что в нефтяных эмульсиях, помещенных в электрическое поле, капельки воды располагаются вдоль его силовых линий , что приводит к резкому увеличению электропроводимости этих эмульсий. Явление это объясняется тем, что капельки воды имеют приблизительно в 40 раз большую диэлектрическую проницаемость, чем капельки нефти.

     Устойчивость нефтяных эмульсий является их самым важным показателем. Она определяется временем существования эмульсии. Мерой устойчивости эмульсии может служить изменение ее плотности за определенный промежуток времени в определенном слое или количество выделившейся воды при отстое.

     Вопрос  об устойчивости эмульсий заслуживает  отдельного внимания: Современная теория устойчивости эмульсий была создана, главным  образом, в работах акад. П. А. Ребиндера  и его школы. Согласно этой теории необходимым условием стабилизации эмульсий, образованных двумя жидкостями, является присутствие третьего компонента-стабилизатора (ПАВ), адсорбирующегося на их границе раздела с образованием защитных слоев, препятствующих коалесценции.

     Нефтяные  эмульсии, а именно эмульсии "вода в нефти" в ряде случаев обладают достаточной устойчивостью, даже при  высокой концентрации дисперсной фазы (воды), что возможно только в том  случае, если стабилизирующим фактором являются повышенные структурно- механические свойства поверхностных слоев на каплях эмульгированной воды. Строение поверхностных слоев на границе  раздела "нефть-вода" весьма сложно, и компоненты, входящие в их состав, отличаются большим разнообразием. Первые указания на строение и состав защитных слоев на каплях эмульгированной  воды и на их роль в устойчивости нефтяных эмульсий были сделаны крупнейшим ученым-нефтяником Л. Г. Гурвичем, указавшим  на коллоидную природу веществ, образующих защитную пленку.

     Дальнейшие  исследования ряда авторов показали, что в состав поверхностных слоев  на границе раздела нефть-вода входит ряд веществ: нафтеновые кислоты, низкомолекулярные  смолы, коллоидные частицы высокомолекулярных смол и асфальтенов, микрокристаллы парафина, а также частицы минеральных  и углистых суспензий.

     Наиболее  вероятным является предположение  об образований поверхностного слоя на границе раздела "нефть-вода" в результате скопления на этой границе  минеральных, высококонденсированных углеродистых частиц и микрокристаллов  парафина под влиянием избирательного смачивания водной фазой гидрофильных участков их поверхности. Наряду с процессом  скопления на поверхности раздела  обеих жидкостей частиц, осуществляется адсорбция асфальто-смолистых веществ, переходящих при этом в гелеобразное состояние, что приводит к цементированию частиц в единый монолитный слой. Гели асфальто- смолистых веществ сольватируются со стороны нефтяной фазы, что приводит к утолщению поверхностного слоя и к проявлению расклинивающего действия при сближении капелек воды, покрытых такими слоями.

     На  устойчивость эмульсий большое влияние  оказывают дисперсность системы; физико-химические свойства эмульгаторов, образующих на поверхности раздела фаз адсорбционные  защитные оболочки; наличие на глобулах дисперсной фазы двойного электрического заряда; температура смешивающихся  жидкостей; величина рН эмульгированной  пластовой воды.

     Чем выше дисперсность эмульсии, тем она  устойчивее при всех прочих равных условиях. Однако вследствие огромного  увеличения поверхности раздела  между двумя жидкостями система, полученная диспергированием, приобретает  большой запас свободной поверхностной  энергии и становится термодинамически неустойчивой. Такая система будет  стремиться самопроизвольно перейти  в устойчивое состояние, уменьшая запас  свободной поверхностной энергии, что осуществляется за счет уменьшения или площади или поверхностного натяжения в результате введения в эмульсию поверхностно-активного  вещества (ПАВ).

     Устойчивость  нефтяных эмульсий в большей степени  зависит также от электрического заряда на поверхности частиц (глобул). Образующийся двойной электрический  слой защищает частицы эмульсии от слипания подобно адсорбционным  оболочкам. Происхождение двойного электрического заряда на границе раздела  фаз объясняется следующим образом. В гомогенной (однородной) фазе при  равновесных условиях электрический  потенциал любого компонента имеет  постоянную величину во всем объеме. Водная фаза нефтяной эмульсии - хороший электролит, дислоцированный на положительные  и отрицательные ионы. На границе  раздела фаз "нефть-вода" эти  ионы адсорбируются. Ионы, способные  поляризоваться, адсорбируются только на поверхностях, состоящих из полярных молекул. Микроучастки поверхности  капельки полярной воды, несущие определенный заряд, адсорбируют противоположно заряженные ионы. При этом ионы электролита, имеющие противоположный знак, не адсорбируются, но под действием  сил электростатического притяжения остаются вблизи адсорбционных ионов, образуя с ними на поверхности  адсорбента двойной электрический  слой. Частицы, имеющие на своей поверхности  одинаковые заряды, взаимно отталкиваются.

     Влияние температуры на устойчивость нефтяных эмульсий можно объяснить следующим  образом. При повышении температуры  устойчивость эмульсии понижается, так  как механическая прочность адсорбционных  оболочек, особенно содержащих парафин  и церезин, снижается до нуля, в  результате чего капли сливаются  и эмульсия разрушается. При понижении  температуры таких эмульсий механическая прочность адсорбционных оболочек повышается, что влечет за собой  и соответствующее повышение  стойкости эмульсий.

     Величина  рН пластовой воды также оказывает  существенное влияние на стойкость  нефтяных эмульсий, так как сказывается  на упругих свойствах

     поверхностных слоев, причем степень воздействия  его на различные нефти неодинакова. С увеличением величины рН снижаются  реологические свойства поверхностных  слоев на границе "нефть-вода", что влечет расслоение эмульсии. Увеличение рН обычно достигается введением  в эмульсию щелочи, способствующей снижению механической прочности бронированных  оболочек и, как следствие, разложению эмульсии на нефть и воду.

     Таким образом, устойчивость эмульсий воды в  нефти связана с образованием на поверхности капель защитных слоев, механически препятствующих их агрегированию  и слиянию. Любое изменение устойчивости нефтяных эмульсий под влиянием тех  или иных факторов (температуры, времени  существования, состава водной и  нефтяной фазы, введения реагента и  др. факторов) может быть осуществлено только в тех пределах, в которых  эти факторы влияют на реологические  свойства поверхностных слоев на границе раздела "нефть-вода".

     На  основе данных из , приведены сравнительные  характеристики малоустойчивой водонефтяной эмульсии (Ромашкинское месторождение) и стойкой "застаревшей" эмульсии, образуемой на очистных сооружениях  ООО "ПО Киришинефтеоргсинтез"(табл.1.2). 

                             

     Сравнительная характеристика эмульсий 

     Таблица 1.2

                        Параметр      Малоустойчивая      Стойкая
            эмульсия      эмульсия
                Дисперсный состав:              
     -содержание  механич.примесей, %масс      0-2      2-15
     - содержание эмульгаторов, %масс.      <1      1-5
     - содержание хлоридов, мг/дм3      2-200      2-800
     - содержание воды, %об.      следы-25      16-85
     Поверхностное натяжение, мН/м      10-25      >25
     Скорость  седиментации, см/с      10-3-10-4      10-4-10-5
 

        Из таблицы 1.2 видно, что для  стойкой эмульсии по сравнению  с малоустойчивой эмульсией характерно  более высокая концентрация механических  примесей, эмульгаторов, высокое содержание  солей и воды, низкая скорость  седиментации и большее поверхностное  натяжение.                  

                       Разрушение водонефтяных  эмульсий 

Существуют следующие  способы разрушения нефтяных эмульсий:

     - отстаивание;

     - фильтрация;

     - центрифугирование;

     - термическое воздействие;

     - электрическое воздействие;

     - внутритрубная деэмульсация;

     - воздействие магнитного поля.

   Отстаивание применяют при высокой обводненности нефти и осуществляют путем гравитационного осаждения диспергированных капель воды. На промыслах применяют отстойники периодического и непрерывного действия разнообразных конструкций. В качестве отстойников периодического действия обычно используют сырьевые резервуары, при заполнении которых сырой нефтью происходит осаждение воды в их нижнюю часть. В отстойниках непрерывного действия отделение воды происходит при непрерывном прохождении обрабатываемой смеси через отстойник. В зависимости от конструкции и расположения распределительных устройств движение жидкости в отстойниках осуществляется в преобладающем направлении  горизонтально или вертикально.

  Фильтрацию  применяют для разрушения нестойких  эмульсий. В качестве материала фильтров используются вещества, не смачиваемые  водой, но смачиваемые нефтью. Поэтому  нефть проникает через фильтр, а вода -  нет.

  Целью использования центрифуги является повышение эффективности разделения на фазы водонефтяной эмульсии, сокращение количества аппаратов, используемых в схемах промысловой подготовки нефти и газа, т.е. снижение металлоемкости добывающей нефтяной промышленности, удаление вместе с водой присутствующих в ней механических примесей, т.е. повышение эксплуатационной надежности промысловых трубопроводов.

  В настоящее  время в промысловой подготовке добываемой водонефтяной эмульсии, чтобы отделить нужные и ценные продукты: нефть и газ от воды и друг от друга выполняются всего две операции: разгазирование и обезвоживание, но чтобы осуществить эти две операции применяются очень громоздкие схемы цепей аппаратов. Все эти схемы цепей аппаратов вместе с насосными станциями для откачки отделенных друг от друга воды и нефти занимают очень много места, все аппараты соединены между собой большим количеством трубопроводов, на которых установлено большое количество разнообразных задвижек для отключения данного аппарата из схемы в случае ремонта или аварийного выхода из строя. Все это большое количество оборудования очень сложно обслуживать.

student.zoomru.ru

Эмульсия - нефтепродукт - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Эмульсия - нефтепродукт

Cтраница 1

Эмульсия нефтепродуктов, поступающая со сточной водой в водоем, сильно в нем разбавляется; при этом изменяется состав ее дисперсионной среды, вследствие чего происходит разрушение эмульсии. Частицы эмульгированных нефтепродуктов сливаются друг с другом и, всплывая, образуют на поверхности водоема пленку даже при очень небольшом количестве нефтепродуктов, попадающих в водоем.  [1]

Нефелометри ческий метод основан на образовании эмульсии нефтепродукта ( методом замены растворителя) с последующей оценкой ее мутности. Для извлечения нефтепродуктов из воды применяется серный эфир. Эфир из полученного раствора отгоняется на водяной бане при 40 - 50 С до объема 2 мл. Для отгонки применяется специальный прибор, состоящий из колбочки, дефлегматора и холодильника. Остаток в колбочке обрабатывается Ю мл спирта-ректификата, который добавляется порциями по 2 - 3 мл, и вливается в цилиндр Генера, куда предварительно помещается в качестве стабилизатора эмульсии 0 1 % - ный раствор желатина. Общий объем в цилиндре Генера доводится раствором желатина до 50 мл. Разбавление эмульсии раствором желатина для выравнивания концентраций в обоих цилиндрах Генера недопустимо.  [2]

Определение заканчивается турбидиметрическим методом - измерением оптической плотности эмульсии нефтепродуктов в водножелатиновом растворе.  [3]

Ингибиторы ИКБ-1 и катапин не способствуют также образованию эмульсий нефтепродуктов с водой.  [4]

Определение заканчивается турбидиметрическим методом, т, е, измерением оптической плотности эмульсии нефтепродуктов в водно-желатиновом растворе.  [5]

Для обеспечения эффективной работы установки для обезвреживания этилсодержащих стоков необходимо отсутствие в очищаемой воде эмульсий нефтепродуктов и механических примесей. Обычно очищенная от ТЭС вода после контактного аппарата, перед спуском в водоемы или коллекторы канализации, проходит через фильтр для очистки от механических примесей катализатора, а отработанная озоновоздушная смесь после очистки на фильтре выбрасывается в атмосферу.  [7]

Более точными и быстрыми являются некоторые методы, основанные а измерении оптических характеристик растворов и эмульсий нефтепродуктов.  [8]

Но и это количество жидких углеводородов может оказаться опасным для подземных вод, так как вопрос радиуса распространения водоуг-леводородной эмульсии нефтепродуктов в подземных водах практически не изучен. Однако известно, что некоторые нефтепродукты могут вызвать ощутимые запахи и вкус, даже если они присутствуют в воде в концентрациях значительно ниже I миллионной доли. В целях сохранения естественных водных ресурсов при подземном хранении жидких углеводородов в шахтных резервуарах необходимо регулярно контролировать грунтовые воды на содержание в них углеводородов.  [9]

Верхний слой ( качество ловушечной нефти ( табл. 7)) направляют на ректификацию, а промежуточный слой - эмульсию нефтепродуктов с водой - смешивают с остатком ректификации - керосино-газойлевой фракцией - в резервуаре 9, в который предварительно закачан горячий ( 85 - 95 С) тяжелый остаток нефтепереработки для получения товарного топлива.  [10]

Соде реагирует о легко гидрояизуздимися хлоридами кальция И магния, образуя соответствующие гидроксиды устойчивую при нагреве соль Nod Кальцинированная соде предпочтительнее каустической, так как образует более легко расслаивающиеся эмульсии нефтепродуктов с водой.  [11]

С путем отстоя в резервуары 2, 3; полученные после каждой ступени разделения легкие нефтепродукты подвергают ректификации в колонне 4 с получением легких фракций, выкипающих до 200 С, и остатка ректификации керосино-газойлевой фракции 200 С; эмульсию нефтепродуктов с водой после второй ступени разделения смешивают в резервуаре б при соотношении 1: 1: 1 с разбавителем, водой и нефтешламом, предварительно очищенным от воды и механических примесей в резервуаре 5, обрабатывают деэмуль-гатором в количестве 100 г / т нефтешлама, подогревают в теплообменнике 7 до 40 - 60 С, перемешивают в смесителе 8 и возвращают в резервуар 6, который заполняют на 90 % высоты.  [12]

Как указывалось выше, исследованиями ГрозНИИ и / УфНИИ доказано, что для хорошего отстоя плавающих нефтепродуктов из сточных вод требуется времени не менее 4 часов, а в отдельных случаях и до 12 часов, в зависимости от свойства эмульсии нефтепродуктов, содержащихся в сточных водах.  [13]

Туда же подается нефтепродукт - дизельное масло летнее из исходной емкости нефтепродукта) через запорный кран. В смесительном баке при помощи насоса 3 приготавливают эмульсию нефтепродукта в воде, которая при помощи того же насоса по трубопроводу направляется в диполофоретическую ячейку 4, где подвергается электрообработке.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

9.3.2. Эмульсии нефти с водой. Эмульгаторы

Эмульсия– это гетерогенная система, состоящая из двух несмешивающихся или мало смешивающихся жидкостей, одна из которых диспергирована в другой в виде мелких капелек (глобул) диаметром, превышающим 100 нм. Дисперсная система с более мелкими частицами являетсяколлоидным раствором.

Эмульсии относятся к микрогетерогенным системам, частицы которых видны в обычный оптический микроскоп, а коллоидные растворы принадлежат к ультрамикрогетерогенным системам; их частицы не видны в обычный микроскоп. Хотя по своей природе они близки, но физико-химические свойства их различны и зависят от степени дисперсности.

При образовании эмульсий образуется огромная поверхность дисперсной фазы. Так, количество глобул в одном литре 1 %-ной высокодисперсной эмульсии исчисляется триллионами, а общая площадь поверхности – десятками квадратных метров. На такой огромной межфазной поверхности может адсорбироваться большое количество молекул веществ, стабилизирующих эмульсию. Эти вещества называются эмульгаторами. Они адсорбируются на поверхности раздела фаз, снижают межфазное поверхностное натяжение, а следовательно, уменьшают свободную энергию системы и повышают ее устойчивость.

Экспериментально установлено, что основными эмульгаторами (стабилизаторами) эмульсий являются высокомолекулярные соединения нефти (асфальтены, смолы и высокоплавкие парафины). Результаты исследования состава смол и асфальтенов современными инструментальными методами показали, что эти вещества представляют собой полициклические конденсированные соединения, содержащие гетероциклы с серой и азотом. Структурной единицей смол и асфальтенов являются конденсированные бензольные кольца с включением гетероциклов.

9.3.3. Основные методы обессоливания нефтей

Для деэмульсации и обессоливания нефти применяются различные методы. Это связано, во-первых, с разным качеством эмульсий. Один из них легко поддаются отстою, другие – не отстаиваются совершенно, но разлагаются химическими методами, третьи - электродегидратацией. Во-вторых, выбор метода деэмульсации определяется местными условиями на заводах и промыслах.

Так как водонефтяные эмульсии являются весьма стойкими системами, то под действием одной только силы тяжести не расслаиваются. Для их разрушения требуются определенные условия, способствующие столкновению и слиянию диспергированных в нефти капелек воды и выделению последних из нефтяной фазы. Как сближение капелек воды, предшествующее их слиянию, так и выделение капель из эмульсий связано с их перемещением в нефтяной среде, обладающей определенной вязкостью и тормозящей это перемещение. Чем благоприятней условия для развития капелек, тем легче разрушается эмульсия.

Поэтому для ускорения процесса разрушения эмульсии наряду с отстоем нефть подвергают таким мерам воздействия, как подогрев эмульсии (термообработка), введение в нее деэмульгаторов (химическая обработка), применение электрического поля (электрообработка).

Укрупнению капелек воды способствуют также перемешивание, вибрация, обработка ультразвуком, фильтрация.

Широкое применение деэмульгаторов обусловлено целым рядом преимуществ перед другими методами. Одно из основных преимуществ – это простота применения деэмульгаторов. При этом достигается хорошее обезвоживание и обессоливание нефти даже без промывки водой.

Опыт показал, что свежие эмульсии разрушаются значительно легче, чем после старения. Нефть даже с небольшим содержанием воды в виде высокодисперсной эмульсии, прошедшей стадию старения, почти невозможно полностью обессолить существующими способами. Поэтому для снижения или прекращения процесса старения эмульсии необходимо как можно быстрее смешать свежеполученные эмульсии с эффективным деэмульгатором или подать деэмульгатор непосредственно в скважину.

В качестве деэмульгаторов используют в основном неионогенные, катионные и анионные поверхностно-активные вещества. В процессе химической обработки деэмульгаторами применяют небольшой подогрев нефти до 30-60 0С.

Наконец, для полного удаления хлористых солей из нефти (обессоливание) применяют электрический метод-электрообессоливающие установки (ЭЛОУ), на которых нефть при тщательном перемешивании промывают 5-10 % пресной водой с добавкой деэмульгатора. Образующуюся эмульсию подогревают до 80-120 0С и подают в электродегидраторы. При воздействии электрического поля высокого напряжения (2,5-3 кВ/см2), деэмульгатора и температуры эмульсия разрушается, вода отделяется от нефти и удаляется.

Таким образом, на ЭЛОУ сочетаются четыре фактора воздействия на эмульсию: подогрев, подача деэмульгатора, электрическое поле и отстой.

studfiles.net

свойства и способы их разрушения — реферат

Министерство  образования Республики Беларусь

УО “ Полоцкий государственный  университет “  

      Кафедра  ТТиГ   

                                          Реферат

    На тему: «Эмульсии нефти с водой: свойства и способы их разрушения»     

         Выполнил:                                                                                   Тарасевич М.Э. 

                                                                                                              студент гр. 08-ТНГ 

        Проверил:                      Липский В.К.    

Новополоцк  2011

Содержание

1. Введение………………………………………………………………..2

2. Понятие об эмульсии ………………………………………………….3

3. Физико-химические свойства нефтяных эмульсий …………………6

4. Разрушение водонефтяных эмульсий………………………………..13 

5. Заключение…………………………………………………………….20 

6. Список литературы……………………………………………………21                

ВВЕДЕНИЕ

     Обводнение продуктивных пластов нефтяных месторождений вызывает серьезные осложнения при добыче, сборе и подготовке нефти, связанные с образованием водонефтяных эмульсий.          Образование стойких эмульсий снижает показатели безотказности работы насосных установок из-за увеличения количества обрывов штанг ШГНУ, пробоев электрической части УЭЦН вследствие перегрузок погружного электродвигателя. Рост давления жидкости в системах сбора нефти и газа влечет за собой порывы коллекторов. Затрудняются сепарация газа и предварительный сброс воды. Однако наибольший рост энерго- и металлоемкости, связанный с необходимостью разрушения стойких эмульсий, имеет место в системах подготовки нефти. Эмульсия – это гетерогенная    система,состоящая из двух несмешивающихся или мало смешивающихся жидкостей, одна из которых диспергированна в другой  в виде мелких капелек (глобул) диаметром, превышающим 0.1 мкм. При образовании эмульсий образуется огромная поверхность дисперсной фазы. На такой огромной межфазной поверхности может адсорбироваться большое количество стабилизирующих эмульсию веществ - эмульгаторов.  Основными     эмульгаторами   и   стабилизаторами        эмульсий      являются высокомолекулярные соединения нефти (асфальтены, смолы и высокоплавкие парафины) и высокодиспергированные твердые минеральные частицы.           Считают, что устойчивость образующихся эмульсий зависит не сколько от концентрации эмульгаторов (асфальтенов, смол и др.) в нефти, сколько от их степени дисперсности, которое в свою очередь определяется содержанием в нефти парафиновых и ароматических углеводородов.  Эмульсии со временем разрушаются. В некоторых случаях возникает необходимость ускорить разрушение эмульсий, например, разрушение эмульсии в сырой нефти. Ускорить процесс разрушения можно всеми путями, ведущими к уменьшению прочности защитной пленки эмульгатора и увеличению возможности соприкосновения частиц друг с другом.   

Понятие об эмульсии 

     Эмульсией в широком понимании обычно называют дисперсную систему, состоящей из двух взаимонерастворимых или малорастворимых жидкостей, одна из которых распределена в другой в виде мелких капель. В эмульсиях принято различать две фазы — внутреннюю и внешнюю. Внешнюю фазу — жидкость, в которой размещаются мельчайшие капли другой жидкости, называют дисперсионной, внешней или сплошной средой. Внутреннюю фазу — жидкость, находящуюся в виде мелких капель в дисперсионной среде, принято называть дисперсной, разобщенной или внутренней фазой.

     Встречающиеся в нефтяной практике нефтяные дисперсные системы (НДС) по дисперсности можно  разделить на высоко- и грубодисперсные. К высокодисперсным, коллоидно-дисперсным в традиционном понимании, относятся  нефтяные системы, содержащие частицы  с размерами от нескольких нанометров до долей микрона, удельная межфазная  поверхность которых может составлять десятки, сотни, а иногда и тысячи квадратных метров на один грамм дисперсной фазы. Частицы грубодисперсных НДС  имеют размеры от микрона и  более, удельная поверхность таких  НДС менее 1 мг/г.

     Известна  более подробная классификация  дисперсных систем по размерам дисперсной фазы. Согласно ей, различают ультрамик- рогетерогенные НДС с размерами  частиц в пределах 1—100 им; микрогетерогенные НДС, размеры частиц в которых составляют от 100 до 10000 нм и грубодисперсные НДС, размеры частиц которых превышают 10 000 им.

     При добыче и переработке нефть дважды смешивается с водой, образуя  эмульсии: при выходе с большой  скоростью из скважины вместе с сопутствующей  ей пластовой водой и в процессе обессоливания, т.е. промывки пресной  водой для удаления хлористых  солей.

     В результате эффективного разрушения образующихся нефтяных эмульсий улучшаются свойства нефти и нефтепродуктов, и увеличивается  срок службы нефтеперерабатывающих  установок. Содержащаяся в нефти  пластовая вода с растворенными  в ней солями является ненужной примесью и вызывает сильную коррозию оборудования первичной переработки, а также  ухудшает качество сырья для каталитических процессов, остаточных котельных топлив.

     Образование эмульсий происходит не в пластовых  условиях, а в призабойной зоне или в скважине. В фонтанных  скважинах их образование стойких эмульсий происходит за счет сильного перемешивания жидкости вследствие снижения давления и интенсивного выделения газа из нефти. Причины появления эмульсий в компрессорных скважинах те же, что и в фонтанных скважинах, однако эмульсии, образующиеся при применении газлифта и особенно эрлифта, обладают крайне высокой стойкостью, что объясняется наличием в эмульсиях нафтеновых кислот, которые являются эффективными эмульгаторами.

     На  эмульгирование нефти существенное влияние оказывает парафин, который  отлагается на стенках труб, уменьшает  сечение их, в результате чего возрастают скорости потока, усиливающие диспергирование  воды в нефти. Однако при дальнейшем движении эмульсии по трубопроводам  промысловых систем сбора скорость потока резко падает и возникают  объективные условия для существования  в нем более крупных капель, размеры которых определяются критическими диаметрами глобул, возможных при  данной скорости потока. Это предопределяет неустойчивость системы в целом  и выражается в ее стремлении к  разрушению эмульсии.

     Этим  тенденциям противостоят другие процессы, связанные с уменьшением поверхностного натяжения в результате адсорбционных  процессов и упрочнения бронирующих оболочек капель из асфальто-смолистых и других компонентов нефти.

     Упрочнение  бронирующих оболочек в процессе движения водонефтяных эмульсии по промысловым  коммуникациям в теории и практике разрушения эмульсий получило название "старение". Эффект постоянного  дробления капель в турбулентном потоке при совместном движении нефти  и воды связан с тем, что скорость жидкости в трубопроводах, изменяясь  от зоны к зоне, у различных точек  капель будет также различной.

     Из-за неравномерности пульсаций в  турбулентном потоке возникают зоны, в которых возможно существование  капель воды различных критических  диаметров. Попадая в зону повышенных скоростей, где существуют капли  определенного критического размера, крупные капли испытывают тенденцию  к дроблению. Выходя в зоны более  низких скоростей и меньших масштабов  пульсаций, они будут объективно испытывать тенденцию к слиянию, что обуславливает возникновение  в потоке целого спектра диаметров  капелек воды и объясняет причины  поступления в отстойную аппаратуру явно неоднородной эмульсии.

     Однако  при дроблении крупных капель воды на более мелкие в процессе образования эмульсий существенную роль играет не суммарная поверхность  капель, а удельная поверхность капель дисперсной фазы.

     При образовании эмульсии увеличивается  поверхность дисперсной фазы, поэтому  для осуществления процесса эмульгирования должна быть затрачена определенная работа, которая концентрируется  на поверхности раздела фаз в  виде свободной поверхностной энергии (поверхностного (межфазного) натяжения. Свободная энергия капель дисперсной фазы способствует их слиянию (коапесценции), но помехой этому в устойчивых эмульсиях являются стабилизаторы  эмульсии. Эмульсии образуются в результате двух конкурирующих процессов: дробления  и коапесценции (укрупнения) капель дисперсной фазы.

     В зависимости от соотношения скоростей  этих процессов эмульсия может становиться  все более мелкодисперсной, либо будет укрупняться. При равенстве  скоростей дробления и коапесценции капель эмульсия может находиться в  состоянии динамического равновесия.

     Существуют  требования, которые предъявляются  к товарной нефти; поступающей на переработку. В связи с этим утвержден  ГОСТ Р 51858-2002

     (табл. 1.1).

     Таблица 1.1

     Показатели               Норма для группы
              I        II          III
     Массовая  доля воды, вес %      0,5      1,0      1,0
     2 Концентрация хлористых  солей, мг/дм3, не более      100      300      900
     - Массовая доля  механических примесей, вес. %      0,05      0,05      0,05
     Давление насыщенных паров, мм рт. ст., не более      500      500      500
     5 Содержание хлорорганических  соединений, млн.'1 (ррт)               Не нормируется
  

                     Физико-химические  свойства нефтяных  эмульсий. 

       К основным физико-химическим свойствам нефтяных эмульсий относят дисперсность, вязкость, плотность, электрические свойства, устойчивость.

     Дисперсность является основной характеристикой эмульсий, так же как и других дисперсных систем (коллоидных растворов, суспензий). Она показывает степень раздробленности дисперсной фазы в дисперсионной среде и характеризуется тремя величинами: диаметром капель d, дисперсностью D=1/d и удельной межфазной поверхностью Sуд.

     Дисперсные  системы очень редко состоят  из частиц одного размера. Такие монодисперсные системы можно приготовить только искусственно. Большинство же эмульсий, суспензий, пен, коллоидных растворов, встречающихся в практике, являются полидисперсными системами.

     В промышленной практике дисперсность нефтяных эмульсий изменяется в широких пределах и зависит от условий их получения.

     Дисперсность  можно определять различными методами. Наиболее простой и надежный - седиментационный метод, основанный на зависимости скорости оседания частиц от их величины.

     Скорость  седиментации монодисперсной эмульсии можно определить, наблюдая за оседанием  одной из капелек в микроскоп. При отстаивании полидисперсной системы, какой обычно является нефтяная эмульсия, граница воды оказывается  размытой, так как частицы, имеющие  разные диаметры, проходят за одно и  то же время различные пути. Поэтому  седиментационный анализ полидисперсных эмульсий сводится к определению  скорости накопления высоты столба воды.

     По  дифференциальным кривым распределения  Гаусса можно судить как об эффективности  воздействия того или иного деэмульгатора  на нефтяную эмульсию, так и о  конструктивных особенностях отстойных  аппаратов (рис. 1.1).

     На  оси ординат рис. 1.1 откладывают  функцию распределения ∆m/∆r, т. е. изменение массы капель воды от их радиуса, а по оси абсцисс нанесены значения эквивалентных радиусов.

                            

     рис. 1.1 Типичные кривые распределения капель воды в эмульсии (кривые распределения  Гаусса): 1- эмульсия, приближающаяся к  монодисперсной; 2 - полидисперсная эмульсия; 3 - эмульсия, содержащая преимущественно мелкие частицы (максимум сдвинут влево).

     Анализируя  кривые, можно видеть, что чем  меньше интервал радиусов кривой распределения  и выше ее максимум, тем нефтяная эмульсия ближе к монодисперсной (кривая 1). При более растянутой кривой и меньшем максимуме дисперсная фаза эмульсии более полидисперсна (кривые 2 и 3).

     Основными параметрами, определяющими степень  дисперсности эмульсии или размер капелек  воды в нефти, является скорость потока, величина поверхностного натяжения  на границе раздела фаз, частота  и амплитуда пульсаций. От этих параметров зависят критические размеры  капель, которые могут существовать в потоке при данном термодинамическом  режиме.

     По  концентрации дисперсной фазы все эмульсии делят на разбавленные, концентрированные и высококонцентрированные. Под разбавленными понимают высокодисперсные эмульсии, содержащие до 0,1% об. дисперсной фазы; диаметр глобул в таких эмульсиях около 10' см. Разбавленные эмульсии агрегативно устойчивы даже без введения эмульгаторов. Классическим примером разбавленной эмульсии может быть эмульсия машинного масла в воде, образующаяся при конденсации пара в процессе работы паровой машины.

student.zoomru.ru