Нефтяные эмульсии, их характеристика

РАЗРУШЕНИЕ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ РЕАГЕНТОВ-ДЕЭМУЛЬГАТОРОВ

Методические указания

Казань - 2004

Составители: доц. А.А. Гречухина

асс. Л.Р. Кабирова

Разрушение водонефтяных эмульсий с применением реагентов-деэмульгаторов. Методические указания / Казан. гос. технол. ун-т; Сост.: АА. Гречухина, Л.Р. Кабирова. Казань, 2004. 34 с.

Рассмотрены условия образования нефтяных эмульсий, их устойчивость и механизм разрушения с помощью реагентов-деэмульгаторов. Представлен ассортимент применяемых реагентов, технология применения их. Приведена методика получения неионогенных ПАВ посредством оксиэтилирования и определения эффективности реагентов-деэмульгаторов в процессе разрушения водонефтяных эмульсий.

Предназначены для студентов специальности 250400.

Подготовлены на кафедре «Химическая технология перера-ботки нефти и газа».

Печатаются по решению методической комиссии

института нефти и нефтехимии

Рецензенты: доц. Н.Ю. Башкирцева

доц. И.В. Цивунина

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В процессе добычи нефти и совместного движения ее с пластовой водой образуются устойчивые нефтяные эмульсии с различным содержанием в ней воды.

Использование добываемой нефти возможно при условии удаления из нее эмульгированной воды, так как присутствие со­лей в пластовой воде способствует коррозии оборудования, ней­трализует катализаторы нефтехимических процессов, повышает зольность концевых продуктов переработки нефти. Присутствие воды в нефти нарушает технологический режим работы ректи­фикационных колонн, требует дополнительных затрат энергии на нагрев, испарение, конденсацию обводненных продуктов нефтепереработки. Кроме того, при содержании в нефти воды сокращается пропускная способность трубопроводов, увеличи­ваются энергетические затраты, снижается грузоподъемность транспортирующих сырую нефть средств.

Основным методом очистки нефти от эмульгированной минерализованной воды является химический способ, основан­ный на применении специальных химических реагентов - по­верхностно-активных веществ. Это общепринятый в мире спо­соб разрушения водонефтяных эмульсий. В настоящее время имеется широкий ассортимент отечественных и импортных де­эмульгаторов. Рациональный подбор реагента-деэмульгатора для конкретной нефтяной эмульсии определяет эффективность разрушения эмульсии, технико-экономические показатели про­цесса.

В настоящее время не существует изданной учебной литературы по механизму действия реагентов-деэмульгаторов, основным требованиям к ним. В основном материал изложен в монографиях различных авторов, большая часть которых на английском языке. В данном методическом указании собраны воедино теоретические основы по способам синтеза реагентов-деэмульгаторов, по технологии применения, предполагаемые механизмы их действия на нефтяную эмульсию.

Нефтяные эмульсии, их характеристика

Эмульсия - это гетерогенная система, состоящая из двух несмешивающихся или малосмешивающихся жидкостей, одна из которых диспергирована в другой в виде мелких капелек (глобул). Жидкость, в которой содержатся мелкие капли другой жидкости, называют дисперсной средой (внешней, непрерыв­ной, сплошной), а капли жидкости в дисперсной среде называют дисперсной фазой (внутренней, разобщенной).

Водонефтяные эмульсии, представляющие собой дис­персные системы с большой межфазной поверхностью, облада­ют большой свободной поверхностной энергией и с термодина­мической точки зрения должны быть неустойчивыми, т.е. само­произвольно расслаиваться на нефть и воду. Однако на практике нефтяные эмульсии, образующиеся при добыче и транспортиро­вании обводненных нефтей, являются устойчивыми системами.

Причиной образования нефтяных эмульсий является эф­фективное перемешивание нефти с пластовой водой в стволе скважин при подъеме ее на поверхность земли и при дальней­шем движении по промысловым коммуникациям. Наиболее ус­тойчивые эмульсии получаются при способе эксплуатации скважин с применением электроцентробежных насосов (ЭЦН), способствующие усиленной турбулизации потока при движении от забоя до устья скважин.

По характеру дисперсной фазы и дисперсионной среды различают эмульсии трех типов:

- эмульсии обратного типа - полярной жидкости в неполярной (вода в нефти). В таких эмульсиях содержание дисперсной фазы (воды) в дисперсионной среде (нефти) может колебаться от сле­дов до 90-95%. Такой тип эмульсии охватывает диапазон раз­бавленных и высококонцентрированных эмульсионных систем, где в большей степени проявляются различия в факторах стаби­лизации.

- эмульсии прямого типа - неполярной жидкости в полярной во­де (нефть в воде). Образуются они в процессах разрушения об­ратных эмульсий, т.е. при деэмульсации нефти. Такие эмульсии могут добываться, если низкая минерализация пластовых вод и нефти содержат повышенное количество нафтеновых кислот.

- «множественные» эмульсии, в которых дисперсная фаза сама является эмульсией, содержащей глобулы другой фазы. Такие эмульсии характеризуются повышенным содержанием различ­ных механических примесей. Такие эмульсии очень трудно раз­рушаются и накапливаются на границе раздела фаз в отстойни­ках.

Основная масса добываемых нефтяных эмульсий пред­ставляет собой эмульсию первого типа. Нефтяные эмульсии от­носятся к полидисперсным системам, т.е. к системам, содержа­щим глобулы самых разных размеров - от 0,1 до 100 и более мкм (10^-5 – 10^-2 см). Это зависит от неравномерной пульсации нефтяного потока в турбулентном режиме. Различие градиента скоростей движущегося потока способствуют дроблению капель воды или слиянию их. Существование в нефти капель воды са­мого различного диаметра и является одной из основных причин неоднородности нефтяных эмульсий.

Одним из основных показателей нефтяных эмульсий яв­ляется их устойчивость, т.е. способность в течение длительного времени не разрушаться и не разделяться на две несмешиваю­щие фазы.