Лекция 9. Эмульсионные растворы.
Это растворы на основе двух несмешивающихся жидкостей.
I тип эмульсионных растворов: растворы «масло в воде» (ЭРВО) – эмульсионные растворы на водной основе.
Эмульсионно-глинистые растворы применяются для бурения во вмещающих породах, глинистых породах, которые при контакте с другими растворами набухают.
Эмульсионно-безглинистые растворы или водноэмульсионные растворы применяются в тех случаях, когда нужно уменьшить трение бурового инструмента о стенки скважины.
II тип эмульсионных растворов: растворы типа «вода в масле». Глинистые растворы на углеводородной основе (ЭРУО).
Безводные ЭРУО, содержащие до 5% воды:
ИБР – известково-битумные растворы и загущенные нефти.
Применяются для бурения в сложных геологических условиях и вскрытия продуктивных залежей.
Обращенные или инвертные РУО, содержащие до 50-60% воды. Применяются для весьма сложных разрезов, представленных хемогенно-терригенными породами:.
ВИЭР - высококонцентрированный инвертный эмульсионный раствор;
ГЭР - гидрофобный эмульсионный раствор;
ТИЭР - термостойкий инвертный эмульсионный раствор. Такие растворы предназначены для перебуривания залежей углеводородов с высокой температурой (свыше 200⁰С).
Процесс эмульгирования – процесс получения эмульсионной жидкости, состоящей из непрерывной дисперсионной среды и раздробленной дисперсной фазы.
Стадии нестабильности эмульсионного раствора:
Стабильный раствор, в котором капельки воды (В) или масла
(М) находятся в диспергированном состоянии равномерно
по объему дисперсионной среды.
Флокуляция – сцепление (агрегатирование) частиц дисперсной
фазы.
Коалесценция – слияние частиц дисперсной фазы.
масло
Расслоение или возможно обращение фаз.
вода
Процесс получения эмульсии делится на 2 этапа:
Эмульгирование
Стабилизация
Способы получения эмульсий.
Механическое перемешивание, для чего применяют:
- глиномешалки;
- ФСМ – фрезерно-струйные мельницы;
- коллоидные мельницы;
2. Гидравлический способ – основан на смешивании потоков воды и эмульсола.
3. Ультразвуковой – позволяет создать высокочастотные колебания, приводящий к возникновению пустот с последующим их захлопыванием, что способствует эффективному перемешиванию воды и масла.
Для облегчения процесса получения эмульсии используют эмульгаторы – это по-своему действию ПАВ-эмульгаторы.
ПАВ-эмульгатор:
- облегчает процесс эмульгирования за счет снижения поверхностного натяжения на границе раздела «масло-вода»;
- стабилизирует получаемые эмульсии.
По агрегатному сотсоянию ПАВ-эмульгаторы бывают жидкие или твердые:
Мыла – это жидкие эмульгаторы.
жирная
кислота NaOH
(
RCOOH)
вода
углеводородная
жидкость
RCOONa (ПАВ), адсорбированное на границе раздела масло-вода.
Омыление:
RCOOH + NaOH → RCOONa – натриевая соль жирной кислоты.
Поэтому жидкое ПАВ (мыло) облегчает эмульгирование, а затем способствует стабилизации полученной эмульсии.