4. Нефтяные эмульсии

При вытеснении нефти водой из продуктивных пластов в продукции скважин на определенном этапе неизбежно появляется вода. Двигаясь по пласту, вода смешивается с нефтью, поступающей из еще не обводненных интервалов пласта. При совместном движении в пласте, скважине, поверхностных коммуникациях водонефтяная смесь постоянно и интенсивно перемешивается. В результате перемешивания капли нефти и воды измельчаются (диспергируются). На поверхности капель адсорбируются содержащиеся в нефти поверхностно-активные компоненты, кристаллы парафина, механические примеси, образуя бронирующую оболочку, которая препятствует слиянию капель между собой. Результатом диспергирования и адсорбции является нефтяная эмульсия.

В эмульсиях принято различать две фазы: внешнюю и внутреннюю. Жидкость, в которой размещаются капли другой жидкости называют дисперсионной средой (внешней, сплошной фазой), а жидкость, находящуюся в виде мелких капель в дисперсионной среде, — дисперсной (внутренней, разобщенной) фазой. По характеру дисперсной фазы и дисперсионной среды нефтяные эмульсии подразделяют на прямого типа (нефть в воде), если дисперсной фазой является нефть и обратного (вода в нефти), если дисперсная фаза — вода. В скважинах и промысловых коммуникациях чаще образуются эмульсии обратного типа.

Наиболее важные показатели свойств эмульсий — их плотность, вязкость, дисперсность, стойкость. Плотность нефтяных эмульсий определяется плотностью нефти и воды и легко может быть рассчитана по долевому содержанию фаз. Дисперсность эмульсий характеризуется распределением в ней капель дисперсной фазы различного размера. Чем больше плотность нефти, тем больше в ней поверхностно-активных компонентов, чем меньше поверхностное натяжение на границе нефти и воды, чем интенсивнее перемешивание водонефтяной смеси при ее движении, тем меньшего размера частицы составляют основной объем дисперсной фазы.

Стойкость эмульсий во многом зависит от их дисперсности. Наиболее стойкие эмульсии содержат капли размером 0,1— 20 мкм, разрушение их сопряжено с серьезными технологическими и техническими трудностями. Вязкость эмульсий зависит не только от свойств нефти и воды и их количественного соотношения, но и от дисперсности эмульсии. Мелкодисперсные эмульсии могут иметь вязкость, в 100 и более раз превышающую вязкость входящей в ее состав нефти.

Образующиеся при добыче нефти эмульсии вследствие их высокой вязкости и трудности разрушения осложняют процессы транспорта и подготовки нефти на промысле. Вместе с тем высокая вязкость эмульсий, плохая фильтруемость в поровое пространство коллектора позволяют использовать их в качестве рабочих жидкостей при глушении и промывке скважин, проведении работ по интенсификации добычи нефти.

Контрольные вопросы

1. Как определяют пластовое давление и температуру?

2. Какие специальные показатели введены для характеристики свойств нефти в пластовых условиях?

3. Охарактеризуйте конструкцию проточного и непроточного пробоотборников.

4. Объясните как определяются основные свойства пластовой нефти на установке типа ACM.

5. Какими поверхностными явлениями сопровождается движение жидкостей и газов в пористых средах?

6. Чем объясняется образование и устойчивость водонефтяных эмульсий?