Содержание:

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

ДИСПЕРСНОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ

ВЯЗКОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ

ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ ГЛОБУЛ ВОДЫ НА ВЯЗКОСТЬ

ЭМУЛЬСИЙ

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВЯЗКОСТИ ДЕГАЗИРОВАННЫХ ЭМУЛЬСИЙ

КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

В эмульсиях, т.е. механических смесях нерастворимых друг в друге жидкостей (бывают газожидкостные эмульсии), различают две фазы - внутреннюю и внешнюю.

Лиофобные, т.е. термодинамически неустойчивые, эмульсии классифицируют по полярности дисперсной фазы и дисперсионной среды, а также по концентрации дисперсной фазы в системе:

Согласно первой классификации, различают эмульсии:

- неполярной жидкости (нефти) в полярной воде - эмульсии первого рода, или прямые (М/В),;

- эмульсии полярной жидкости в неполярной среде эмульсии второ­го рода, или обратные (В/М).

Жидкость, в которой содержатся мелкие капли другой жидко­сти, называют дисперсионной средой (внешней, неразрывной, сплошной), а капли жидкости, размещенные в дисперсионной среде,

- дисперсной фазой (внутренней, разобщенной).

В эмульсиях М/В внешней фазой является вода, и поэтому они смешиваются с водой в любых отношениях и обладают высокой электропроводностью, в то время как эмульсии В/М смешиваются только с углеводородной жидкостью и не обладают заметной элек­тропроводностью. Установлено, что тип образующейся эмульсии в основном зависит от соотношения объемов нефти и воды; дисперси­онной средой (внешней) обычно стремится стать та жидкость, объем которой больше.

Иногда нефтяные эмульсии классифицируют по концентра­ции дисперсной фазы в дисперсионной среде, в связи с чем они под­разделяются на три типа: разбавленные, концентрированные и высо­коконцентрированные .

К разбавленным эмульсиям относят системы жидкость - жид­кость, содержащие до 0,2. объем. % дисперсной фазы; к концентри­рованным эмульсиям - с содержанием дисперсной фазы до 74 объем. %; к высококонцентрированным - с содержанием дисперсной фазы свыше, чем 74 объем. %.

Особенности разбавленных эмульсий:

1) незначительный диаметр капель дисперсной фазы (10'5 см);

2) наличие на каплях элек­трических зарядов;

3) низкая вероятность их столкновения;

4) высо­кая стойкость.

Особенности концентрированных эмульсий:

1)капли имеют относительно большие размеры и могут седиментировать;

2) могут быть как устойчивыми, так и неустойчивыми.

Особенности высококонцентрированных эмульсий:

1) капли (одиночные) дисперсной фазы практически не способны к седимен­тации;

2) вследствие большой концентрации могут быть деформиро­ваны.

Размеры капель дисперсной фазы в эмульсиях могут быть са­мыми разнообразными и колебаться в пределах от 0,1 до 100 и более

мкм. Нефтяные эмульсии относятся к полидисперсным системам, т.е. к системам, содержащим частицы самых разных размеров. Нефтяные эмульсии характеризуются следующими основны­ми физико-химическими свойствами: дисперсностью, вязкостью, плотностью и электрическими свойствами. Кратко остановимся на этих свойствах эмульсий.

ДИСПЕРСНОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ

Под дисперсностью эмульсий понимают степень раздроб­ленности дисперсной фазы в дисперсной среде. Дисперсность явля­ется важной характеристикой эмульсий, определяющей их свойства. Дисперсность эмульсий характеризуется тремя величинами: диамет­ром капелек d, обратной величиной диаметра капельки D= 1/d, назы­ваемой обычно дисперсностью, удельной межфазной поверхностью, т.е. отношением суммарной поверхности глобул к общему их объему. Все эти величины взаимосвязаны.

Чем больше удельная поверхность, чем более стойкой являет­ся эмульсия, тем будет больше расход деэмульгатора для разрушения бронирующих оболочек на глобулах воды.

Дисперсные системы, состоящие из капель различного диаметра называются полидисперсными. Нефтяные эмульсии относятся к полидисперсным системам.

Удельная поверхность дисперсной системы Sуд равна общей поверхности между фазами S, деленной на объем дисперсной фазы V. Удельную поверхность эмульсий, содержащих в дисперсной фазе сферические частицы диаметром d, определяют по формуле:

Из формулы видно, что удельная поверхность обратно пропорциональна размеру капель.

ВЯЗКОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ

Вязкость нефтяных эмульсий - не аддитивное свойство, т.е.

где и - абсолютные вязкости нефти и воды, и она зависит от следующих основных факторов:

1) вязкости самой нефти;

2) темпера­туры, при которой формируется эмульсия;

3) количества содержа­щейся воды в нефти;

4) степени дисперсности, или диаметра капель дисперсной фазы в дисперсионной среде (для эмульсий типа В/Н).

У нефтяных эмульсий, как и у парафинистых нефтей, не под­чиняющихся закону Ньютона, вязкость изменяется в зависимости от градиента скорости. В этом случае называют кажущейся вяз­костью.

Основной причиной аномалии вязкости эмульсий является деформация диспергированных частиц, возникающая в процессе уве­личения напряжения сдвига. С возрастанием приложенной силы кап­ли эмульгированной жидкости удлиняются, превращаясь из шариков в эллипсоиды, что затрудняет течение и приводит к повышению ка­жущейся вязкости эмульсии.

Над изучением вязкости дисперсных систем и, в частности, эмульсий работали многие исследователи, которые предложили не­сколько уравнений для расчета вязкости систем с различным содер­жанием диспергированного вещества.

А. Эйнштейн предложил следующую формулу:

где -цязкость эмульсии; - вязкость дисперсионной среды (неф­ти); - коэффициент обводненности - отношение объема дисперс­ной фазы (воды) к общему объему системы (воды + нефти). Формула справедлива только при низких концентрациях диспергиро­ванного вещества (воды).

При выводе формулы предполагалось, что диспергированные частицы имеют вид упругих шариков, диаметр которых мал по срав­нению с расстоянием между ними.

Позднее была установлена возможность использования фор­мулы Эйнштейна при обводненности нефти до 15%. Тейлор предложил следующую формулу

где —вязкость эмульсии; - вязкость внутренней фазы; - вяз­кость внешней фазы. Но и она не позволяет достаточно точно опреде­лять вязкость эмульсий.