3.3. Углеводородная фазы промывочных жидкостей

Нефть и дизельное топливо почти всегда присутствуют в про­мывочных жидкостях на водной основе и используются в качестве дисперсионной среды растворов на углеводородной основе. Однако сложный химический и групповой состав используемых углеводо­родных жидкостей, недостаточная изученность их физических и физико-химических свойств не позволяют достаточно полно оцени­вать их действие в промывочных жидкостях.

Нефть представляет собой сложную природную смесь углево­дородов различных классов, а также многочисленных сернистых, азотистых, кислородных, и некоторых других органических соеди­нений. Ее элементарный состав колеблется в довольно узких пре­делах: С = 83,5-7-87%, Н= 11,5-7-14%, остальное - S, N и О. В очень малых количествах присутствуют металлы (V, Cr, Ni, Fe. Mg, Ti, Na), а также Si и Р, составляющие так называемую золу. С элементарным составом нефти связаны ее плотность и теку­честь - чем легче и текучее нефть, тем она при прочих равных условиях содержит меньше С и больше Н. Плотность нефти колеб­лется от 790 до 930 кг/м³.

Являясь неполярными, углеводородные жидкости слабо раство­ряются в воде. Возможность растворения в воде углеводородов, как и других неполярньгх веществ, определяется числом льдоподобных структур. Чем больше этих структур, тем больше полостей, куда могут внедриться неполярные молекулы, и тем больше вели­чина их растворимости, Эти факторы редко учитывают, например, при бурении в интервалах многолетнемерзлых пород, когда при повышении температуры водородные связи молекул замерзшей во­ды разрываются, уменьшая число льдоподобных образований, и изменяют адгезионные характеристики углеводородных пленок. Большое значение при этом имеет соотношение размеров молекул углеводородных жидкостей и пустот в льдоподобных структурах, наличие в воде органических и неорганических веществ, стабили­зирующих ее структуру и приводящих к возникновению в системе процессов высаливания и всаливания неполярных молекул. Эти явления, кажущиеся несущественными на первый взгляд, оказы­вают большое влияние на процессы, происходящие на различных поверхностях раздела в промывочных жидкостях.

Элементарный и групповой состав углеводородных жидкостей определяют их физические свойства, а также поведение дисперс­ной фазы и различных добавок, регулирующих свойства углеводо­родных суспензий и эмульсий. Изменяя групповой состав, в част­ности, дизельного топлива, можно регулировать дисперсность би­тумной твердой фазы и тем самым изменять технологические ха­рактеристики углеводородных суспензий. В низкомолекулярной части нефти с молекулярной массой не более 250 и перегоняющей­ся при температуре 623 К присутствуют наиболее простые по строению углеводороды.

1. Алканы (метановые углеводороды) - С_nН_2n+2.

2. Циклоалканы (нафтеновые углеводороды): моноциклические — С_nН_2n; бициклические — С_nH_2n-2 трициклические — С_nН_2n-4

3. Ароматические углеводороды: моноциклические (бензольные) — С_nН_2n--6 бициклические — СnН_2n-12.

Причем в бензиновой фракции (до 478 К) практически присут­ствуют только классы С_nН_2n+2, С_nН_2n, С_nН_2n--6. В керосиновом и дизельном дистиллятах (473—623 К) вместе с указанными (только с С₁₁—C₁₆) значительную долю составляют би- и трициклические углеводороды. Помимо углеводородов в низкомолекулярной части нефти присутствуют в незначительных количествах также кисло­родные (нафтеновые кислоты, фенолы), сернистые (меркаптаны, сульфиды) и азотистые соединения.

Для приближенной оценки группового состава углеводородов и содержания в них соединений кислотного характера (нафтено­вых и карбоновых кислот, фенолов) используют метод анилиновых точек и определяют кислотность.