2 Фізико-хімічні основи процесу

2.1 Фізико-хімічні основи процесу знесолення нафти

Процес знесолення як і процес зневоднення , оснований на руйнуванні водяної емульсії , її деемульгування , при якому із емульсійної нафти видаляється пластова вода.

Водо-нафтові емульсії є досить стійкими системами , і як правило під дією одної тільки сили тяжіння не розшаровуються. Щоб їх зруйнувати необхідні певні умови , які сприяють зіткненню і злиттю диспергованих в нафті капель води і виведення їх з неї. Чим кращі умови для руху капель , тим легше руйнуються емульсії. Тому , розглянемо фактори від яких залежить швидкість руху взвішеної в нафті капельки води.

Опинившись під дією певної сили , капля спочатку рухається прискорено , так як діюча на неї сила перевищує гальмуючу силу тертя. По мірі збільшення швидкості рух , сили тертя все більше збільшується , і при певній швидкості дві сили урівноважуються: рух каплі стає рівномірним. Приймаючи в першому припущенні що капля має сферичну форму , скористаємося відомою формулою Стокса. Згідно цієї формули , встановлена під дією сили F і в’язкості рідкого середовища η рівномірна швидкість руху u сферичної каплі радіусом r рівна

u = F / 6πηr

В деякій частині , швидкість осідання в нафті сферичної каплі води під дією сили тяжіння з врахуванням Архімедової втрати в масі складає

u = 4/3πr³(ρ - d)g / 6πηr = 2r²(ρ – d)g/ 9η

де 4/3 πr³ – об’єм каплі ;

ρ і d – відповідно густина води і нафти;

g – прискорення земного падіння.

Як видно швидкість осідання капель води в нафтовому середовищі прямо пропорційна квадрату їх радіусу , різниці густин води і нафти , прискореній силі падіння і обернено пропорційна в’язкості нафти. Як наслідок , розмір капель і різниця густин води і нафти незначні , а в’язкість нафти невисока , то швидкість випадання досить низька , і практично емульсія не розшаровується при довгій тривалості часу. І навпаки , при великому розмірі капель , значної різниці густини і низької в’язкості нафти розшаровування емульсії проходить досить швидко.

Тому для прискорення процесу руйнування емульсії її разом з відстоюванням одночасно піддають і іншим методам: підогрів емульсії (термообробка) , введення в неї деемульгатора (хімічна обробка) , застосування електричного поля ( електрообробка).

При попадання емульсії в змінне електричне поле частинки води , заряджені негативно , рухаються всередині елементарної каплі , надаючи їй грушоподібну форму , гострий кінець якої направлений до позитивно зарядженого електроду. З переміною полярності електродів капля витягується гострим кінцем в протилежну сторону. Якщо частота змінного струму рівна 50 Гц , капля буди змінювати свою конфігурацію 50 раз за секунду. Під дією сил тяжіння окремі каплі , які направляються до позитивного електроду, зіштовхуються одна з другою, і при досить високому потенціалі заряду проходить пробій діелектричної оболонки капель, цьому сприяє деемульгатор, поступово розмиваючи цю оболонку. В результаті дрібні каплі води зливаються і збільшуються, що сприяє їх осадженню в електродегідраторі.