26.Классификация и условия образования нефтяных эмульсий. Основные свойства нефтяных эмульсий.

Нефтяные эмульсии - это механическая смесь нефти и пластовой воды, нерастворимых друг в друге и находящихся в мелкодисперсном состоянии.

Лиофобные, т.е.термодин-ки неустойчивые эм-ии, к которым относ-ся нефтяные.

Нефтяные эмульсии делятся на 3 группы. 1) эмульсии первого рода или прямые (М/В), когда неполярная ж-ть (Н) в полярной воде. Образуются в процессах разрушения обрат.эм-ий, а также при ↑ обвод-ях, в процессах паротепл-го воздействия. 2) эмульсии второго рода или обратные, эм-ия поляр.жид-ти в неполярной жид-ти (Н). При повышенном содерж-ии воды 90-95%. 3) множественная эм-ия (В/Н/В, Н/В/Н). Эм-ия в эмульсиях.

Классификация нефтяных эмульсий.

Нефтяные эмульсии классифицируют по концентрации дисперсной фазы в дисперсионной среде, и подразделяются на три типа: разбавленные, концентрированные и высококонцентрированные.

Особенности разбавленных эмульсий незначительный диаметр капелек дисперсной фазы (10^-5 см); существование электрических зарядов на капельках этих эмульсий, движущихся в дисперсионной среде; отсутствие столкновений капелек, так как вероятность их столкновения очень мала, к тому же они имеют одноименные заряды, и поэтому эмульсии эти весьма стойкие.

Особенности концентрированных эмульсий: возможность осаждения капелек; в завис-ти от св-в эмульгатора эм-ии м.б.весьма устойчивыми.

Особенности высококонцентрированных эмульсий: капельки дисперсной фазы не способны к седиментации; вследствие большой концентрации капельки дисперсной фазы в процессе движения м.деформироваться. Такие эмульсии являются нестойкими.

Размеры капелек дисперсной фазы в эмульсиях могут быть самыми разнообразными и колебаться в пределах от 0,1 до 100 мкм. Дисперсные системы, состоящие из капелек одного и того же диаметра, называются монодисперсными, а дисперсные системы, состоящие из капелек различного диаметра - полидисперсными. Нефтяные эмульсии (НЭ) относятся к полидисперсным системам. НЭ – микрогетерогенные сис-ы.

Образование нефтяных эмульсий.

Нефтяные эмульсии в пластовых условиях отсутствуют. На образование эмульсий требуются большие затраты энергии, поэтому они могут образовываться в ПЗС или в стволе скважины, особенно там, где бурно выделяется газовая фаза, способствующая турбулизации потока.

Образование и стойкость нефтяных эмульсий в основном определяются скоростью движения нефге-водяной смеси, соотношением фаз (нефти и воды), физико-химическими свойствами этих фаз и температурным режимом.

В нефти и пластовой воде всегда содержатся вещества, которые способствуют образованию эмульсий, влияют на их стойкость, они называются естественными эмульгаторами. В нефти это асфальтены нафтены, смолы парафин, в воде - соли и кислоты.

Естественными эмульгаторы м/б: ионогенные и неионогенные.

Наибольшее влияние на поверх.св-ва эм-ий оказ-т нафтеновые кислоты и асфальто-смолистые в-ва.

Нефтяные эмульсии характеризуются следующими основными физико-химическими свойствами

1) Дисперсность эмульсии - это степень раздробленности дисперсной фазы в дисперсной среде. Характеризуется 3-мя вел-ми:1-d_k-диаметр капель; 2- D=1/d_k; 3- S_уд=6/d_k=3/r_k; Дисперсность - основная характеристика эмульсии, определяющей их свойства. Исключительно быстро растет ст.дисперс-ти эм-ии после штуцера, к.устанавливают перед сепаратором.

2) Вязкость эмульсий зависит:

- от вязкости самой нефти, - температуры образования эмульсии, - содержания воды в нефти, - степени дисперсности. При определенном содержании воды в нефти происходит обращение фаз ВН в НВ или инверсия эмульсии.

3) Плотность эмульсии можно рассчитать, зная плотности нефти и воды, образующих эмульсию, и их процентное содержание по следующей формуле

ρ_э=ρ_н*(1-φ)+ρ_в*φ

q= q0/1-0,01х – содерж-ие воды и растворенных солей в эм-ии, р_эм, р_н и р_в - соответственно плотность эмульсии, нефти и воды, кгм3; φ=Qв/ Vн+ Qв – объем.доля дисперсной фазы, q0- содерж-ие чистой воды в эмульсии, х – содерж-ие растворенных солей в воде.

Электрические свойства. Нефть и вода в чистом виде - хорошие диэлектрики. Проводимость Н 10^-10 – 10^-15, В – 10^-7 – 10^-8

При незначительном содержании в воде растворенных солей или кислот электропроводимость ее увеличивается в десятки раз. Электропроводимость нефтяной эмульсии обусловливается: кол-ом содерж-ия воды; степенью ее дисперсности; кол-ом растворенных в воде солей и кислот.

Устойчивость НЭ

Кинематическая устойчивость – способность системы противостоять оседанию или всплыванию дисп.фазы под действием архимедовых сил:

к_у=1/ ν

ν – скорость оседания или всплывания ч-ц дисперс.фазы с радиусом r.

Агрегативная устойчивость – способность глобул дисперс.фазы при их столкновении др.с др.или границей раздела фаз сохранять свой первоначальный размер. Характеризует способность глобул к укрупнению.

Флокуляция – слипание глобул (при столкновении с образованием агрегатов из 2х или более глобул).

Коалесценция – процесс слияния (укрупнения) глобул при столкновении др.с др.или границей раздела фаз.

Τ=Н/V; А_у=W₀ – W/W₀*100

Н – высота слоя; V – ср.скорость самопроизвольного расслоения; W₀ – общ.содерж-ие дисперс.фазы в эм-ии; W – кол-во дисп.фазы, расслоившейся в процессе центрифугирования.

На устойчивость НЭ оказ-т влияние: - 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.

По дисперсности нефтяные эмульсии подразделяются на мелкодисперсные с размером капель воды от 0,2 до 20 мк, средней дисперсности с водяными капельками размером от 20 до 50 мк, грубодисперсные - с каплями воды размером от 50 до 300 мк.

НЭ полидисперсные, чем выше дисперсность эм-ии, тем она устойчивее.