Внешний вид эмульсионных систем зависит  от соотношения компонентов и  изменяется от молочно-белого до коричневого  цвета. Основными параметрами приготавливаемых эмульсий является вязкость и стабильность. 

Таблица 4

Рекомендуемые составы эмульсий 

 

                                                                                                                                         Таблица 5

Поверхностно-активный состав для четочной обработки 

околоскважинной зоны пласта*

 
 

* - применяются  путем поочередной закачки этого  состава и кислоты (соляной,  смеси соляной и фтористоводородной  кислот) 

3. Нефтяные эмульсии  и их свойства

   Скважинная  продукция представляет собой смесь  газа, нефти и воды. Вода и нефть  при этом образуют эмульсии.

   Эмульсией называется дисперсная система, состоящая  из 2-х (или нескольких) жидких фаз, т.е. одна жидкость содержится в другой во взвешенном состоянии в виде огромного  количества микроскопических капель (глобул).

   Жидкость, в которой распределены глобулы, называются дисперсионной средой или  внешней фазой.

   Жидкость, которая распределена в дисперсионной  среде, называется дисперсной или внутренней фазой.

   Условием  образования дисперсной системы  является практически полная или  частичная нерастворимость вещества дисперсной фазы в среде. Поэтому  вещества, образующие различные фазы, должны сильно различаться по полярности. Наибольшее распространение получили эмульсии, в которых одной из фаз является вода. В этих случаях вторую фазу представляет неполярная (или малополярная) жидкость, называемая в общем случае маслом. В нашем случае – это нефть. 

1. Типы  эмульсий

 

   Существуют  два основных типа эмульсий: дисперсии  масла в воде (М/В) и дисперсии  воды в масле (В/М).

   Нефтяные  эмульсии:

4. Первый тип – прямые эмульсии, когда капли нефти (неполярная жидкость), являются дисперсной фазой и распределены в воде (полярная жидкость) – дисперсионной среде. Такие эмульсии называются «нефть в воде» и обозначаются Н/В.
5. Второй тип – обратные эмульсии, когда капельки воды (полярная жидкость) – дисперсная фаза – размещены в нефти (неполярная жидкость), являющейся дисперсионной средой. Такие эмульсии называются «вода в нефти» и обозначаются В/Н.
6. Множественная эмульсия – это такая система, когда в сравнительно крупных каплях воды могут находиться мелкие глобулы нефти, или в крупных каплях нефти находятся мелкие глобулы воды. Дисперсная фаза сама является эмульсией, и может быть как прямого, так и обратного типа. Такие эмульсии обычно имеют повышенное содержание механических примесей. Они образуются в процессе деэмульсации нефти и очистки сточных вод на границе раздела фаз нефть-вода и составляют основу так называемых ловушечных (или амбарных) нефтей, чрезвычайно плохо разрушаемых известными методами. Поэтому в настоящее время актуальна разработка эффективных методов разрушения множественных нефтяных эмульсий.

   Свойства  нефтяных эмульсий влияют на технологические  процессы добычи нефти, внутрипромыслового транспорта, сепарации, предварительного обезвоживания, деэмульсации (разрушения эмульсий), очистки и подготовки нефтепромысловых сточных вод.

   Вплоть  до объемной доли дисперсной фазы Cd =74%, соответствующей плотнейшей упаковке шаров, частицы дисперсной фазы могут сохранять сферическую форму.

   Поэтому увеличение Cd выше этой величины связано с деформацией частиц дисперсной фазы и, как следствие, появлением новых свойств.

   Тип эмульсии устанавливается по свойствам  ее дисперсионной среды.

   Эмульсии  типа Н/В (вода - внешняя фаза) смешиваются  с водой в любых соотношениях и обладают высокой электропроводностью.

   Эмульсии  В/Н смешиваются только с углеводородной жидкостью и не обладают заметной электропроводностью.

   Тип эмульсий в разбавленных эмульсиях  определяется чаще всего объемным соотношением фаз – дисперсную фазу образует вещество, находящееся в системе  в меньшем количестве.

   В промысловых условиях о количестве воды в эмульсиях судят обычно по их цвету: эмульсии, содержащие до 10% воды, по цвету не отличаются от безводной  нефти; эмульсии, содержащие 15-20% воды, имеют цвет от коричневого до желтого; эмульсии содержащие более 25% воды, –  желтые. 
 

4.Деэмульгирование под действием электрического поля 

4.1 Электродегидратор 

   Электродегидратор (ЭДГ) применяют для глубокого  обессоливания средних и тяжелых нефтей. Устанавливают его после блочных печей нагрева или других нагревателей и после отстойников.

   В ЭДГ электроды (1, 2 на рис.2) подвешены  горизонтально друг над другом, имеют  форму прямоугольных занимающих все сечение рам. Расстояние между  электродами – 25-40 см, питаются они  от двух трансформаторов мощностью  по 50 кВт.

   Подача  сырья в ЭДГ осуществляется снизу  – через раздаточный коллектор  с ответвлениями, обеспечивающий равномерное  поступление эмульсии по всему горизонтальному  сечению аппарата под водяную  подушку.

    В ЭДГ эмульсия проходит через три зоны обработки. В первой зоне эмульсия проходит слой отстоявшейся воды, уровень которой поддерживается автоматически на 20-30 см выше раздаточного коллектора. В этой зоне эмульсия подвергается водной промывке, в результате которой она теряет основную массу пластовой воды. Обезвоженная эмульсия, двигаясь в вертикальном направлении с небольшой скоростью, последовательно подвергается обработке сначала в зоне слабой напряженности электрического поля (вторая зона), между уровнем отстоявшейся воды и нижним электродом, а затем в зоне сильной напряженности, между обоими электродами.

   Для разрушения эмульсии и обессоливания  нефтей, содержащих парафин, применяются  ЭДГ, имеющие три электрода. В  этих аппаратах эмульсию вводят через  распределительные головки, помещенные между нижним и средним электродами. 
 
 
 

   Технические характеристики ЭДГ 

    

4.2 Отстаивание

 

   Применимо к свежим нестойким эмульсиям, способным  расслаиваться на нефть и воду вследствие разности плотностей компонентов, составляющих эмульсию. Если размер взвешенных частиц больше 0.5 мкм, то скорость оседания капель воды или подъема частиц нефти  в воде подчиняется закону Стокса, из которого следует, что чем меньше частицы дисперсной фазы и разность плотностей воды и нефти и чем  больше вязкость среды, тем медленнее  протекает процесс расслоения.

   Нагрев  эмульсии при отстое ускоряет их разрушение, т.к. при этом уменьшается прочность  бронирующих оболочек, увеличивается  интенсивность движения, увеличивается  частота столкновения глобул воды, уменьшается вязкость среды и  увеличивается разность плотностей.

   Холодный  отстой нефтяных эмульсий осуществляется под давлением с обращением фаз  и, как правило, с предварительной  обработкой деэмульгатором. Нефтяная эмульсия вместе с необходимым количеством  деэмульгатора и пластовой водой (со ступени обезвоживания) подается в отстойник (может быть резервуар). Подача в эмульсию деэмульгатора  и пластовой воды вызывает инверсию фаз и разложение эмульсии на нефть и воду. Инверсия фаз выгодна, т.к. частицы нефти двигаются в среде меньшей вязкости (вода), чем в противном случае, когда пришлось бы каплям воды оседать в более вязкой среде – нефти.

   Применение  деэмульгатора сокращает время  обработки эмульсии (примерно до 1 часа).

   Показания к применению:

1. высокообводненная эмульсия;
2. высокая газонасыщенность нефти, т.к. газонасыщенная нефтяная эмульсия при дальнейшем движении по трубопроводу не может быть окончательно стабилизирована. Турбулентность потока и разгазирование нефти и пластовой воды приводят к непрерывному дроблению и слиянию капель воды. Поэтому прочный защитный слой на каплях эмульгированной воды не может создаться. Кроме того, действие деэмульгатора препятствует образованию защитных слоев из природных ПАВ. В результате капли воды могут свободно сливаться и выделяться из нефти в виде свободной воды при создании соответствуемых условий.

 

4.3 Фильтрация 

   Нестойкие эмульсии успешно расслаиваются  при пропускании их через фильтрующий  слой, который может быть из гравия, битого стекла, древесины и металлических  стружек, стекловаты и др. материалов.