2. Устойчивость водонефтяной эмульсии. Способы разрушения эмульсий.

Устойчивость водонефтяных эмульсий — способность в течение определенного времени не разрушаться и не разделяться на нефть и воду.

Устойчивость эмульсий зависит от следующих факторов:

1. Средний диаметр глобул воды.

Чем меньше диаметр глобулы, тем медленнее будет глобула оседать в массе нефти и тем более устойчивым будет эмульсия. Согласно формуле Стокса скорость оседания частиц (ω₀, м/с) в спокойной жидкости (Re<1) описывается формулой:

, где (1)

d_k – диаметр капли, м

- плотность воды и нефти, кг/м³

μ – динамическая вязкость нефти, Па·с.

Для того чтобы снизить устойчивость эмульсии и облегчить отделение от нее воды, необходимо, как следует из формулы (1), укрупнить капли воды.

2. Время «жизни» эмульсии.

Чем больше прошло времени с момента образования эмульсии, тем толще сольватный слой. Имеет значение и характер гидродинамических воздействий на поток нефти; чем их больше тем меньше диаметр капель, т.е. устойчивее эмульсия.

3. Физико-химических свойств нефти и химического состава эмульгированнной воды.

Из формулы 1 следует, что скорость осаждения капель при прочих равных условиях зависит от плотности нефти ( чем больше ρ_н, тем меньше ω₀).

Обратно пропорционально влияет на скорость осаждения капель воды вязкость: снижение ее (например, за счет повышения температуры) также увеличивает скорость осаждения.

4. Температура эмульсии.

Она определяет плотность и вязкость нефти. Кроме того, с повышением температуры меняются состав и толщина сольватного слоя вокруг глобул воды (за счет увеличения растворимости в нефти).

Методы разрушения эмульсии:

1. Отстаивание (мех. способ) основан на оседании глобул воды под действием силы тяжести .

2. Термический способ. Нагревание нефти до определенных температур. В результате - ослабление оболочек и хорошие условия для их коалесценции. Температура нагрева нефти ограничена температурой кипения нефти. Температура нагрева нефти на 10-15⁰С ниже чем температура кипения. Давление 0,3-0,4 МПа.

2. Химический способ. Применение деэмульгаторов, а именно ПАВы, которые обладают большей поверхностной активностью, чем эмульгаторы

Механизм:

А) Адсорбируются на защитных оболочках

Б) образуют активный комплекс с молекулами эмульгатора.

В) растворяют защитные оболочки

Г) переводят в растворы

Виды деэмульгаторов:

1. Водорастворимые

2. Водонефтерастворимые

3. Нефтерастворимые - самые лучшие

Это жидкости с низкими температурами застывания. Под эффективностью действия деэмульгатора понимают его расход на одну тонну нефти (сепарол WF 41).

Механизм действия:

А) молекула воды + деэмульгатор

б) действие деэмульгатора

Гидрофобная часть адсорбируется вдоль сольватной оболочки и сильнее на нее влияет.

4. Термохимический способ. Это сочетание химического и термического.

5. Электрический. Пропускание нефти через электрическое поле, преимущественно переменного тока промышленной частоты и высокого напряжения (15 - 44 кВ).

Механизм действия:

Капля воды в нефти имеет форму шара, внутри имеются + и - заряженные ионы. Капля в целом электронейтральна, если ее поместить в электрическое поле то в результате индукции эл.поля, капля воды поляризуется и вытягивается, деформируется с ослаблением сольватных оболочек и образует диполи, в результате частой смены полярности электродов (50раз в секунду) увеличивается вероятность столкновения воды и диполя и происходит укрупнение глобул воды, увеличивается скорость осаждения воды. Образуется отдельная фаза вода.

E = U / L; L - расстояние между электродами.

Конечное содержание воды в нефти после электрообработки можно достичь менее 0,1 масс.%. Однако чем выше глубина обезвоживания тем больше расстояние между каплями воды, и коалесценция замедляется. Ее можно усилить повышением напряженности поля, однако при напряженности более 4-5 кВ/см начинается нежелательный процесс диспергирования капель воды (мелкие капли). Для каждой подбирают оптимальные электроды и расстояния между ними.