Оборудование применяемое при исследовании скважин

   В данном случае деэмульсация нефтей основана на явлении селективного смачивания.

   Если  взаимодействие молекул жидкости с  молекулами твердого вещества сильнее, чем между собой, то жидкость растекается  по поверхности, т.е. смачивает ее.

   Если  молекулы жидкости взаимодействуют  между собой сильнее, чем с  твердым веществом, то жидкость собирается на поверхности в каплю, т.е. смачивания не происходит.

   Смачивание  жидкостью поверхности твердого тела можно рассматривать как  результат действия сил поверхностного натяжения, т.е. жидкость тем лучше смачивает твердое тело, чем меньше взаимодействие между ее молекулами.

   Неполярные  жидкости (нефть) с малым поверхностным  натяжением (20-30 эрг/см²) обычно хорошо смачивает твердую поверхность. Вода с поверхностным натяжением 72.5 эрг/см² смачивает лишь некоторые тела (стекло, кварц).

   Фильтрующее твердое вещество должно удовлетворять  основным требованиям:

1. иметь хорошую смачиваемость водой, чтобы произошло сцепление глобул воды с фильтрующим веществом, разрыв межфазных пленок, и произошла коалесценция (слияние) капель воды;
2. быть достаточно прочным, чтобы обеспечить длительную эксплуатацию.

   Показания:

1. большая обводненность нефти;
2. малая обводненность, но эмульсия нестойкая.

   Нередко укрупнившаяся вода находится во взвешенном состоянии, что характерно для эмульсий с незначительной разностью  плотностей. Отсюда:

3. незначительная разность плотностей воды и нефти.

   Данный  метод самостоятельного применения не находит из-за громоздкого оборудования, малой производительности, необходимости  часто менять фильтры, но встречается  в сочетании с термохимическими методами. 
 
 
 
 

   5. Разрушение эмульсий 

   Разрушение  эмульсии, т.е. оседание капель воды или  всплытие капель нефти в среде  воды, описывается законом Стокса:

   W_r = d² _*(r_Ч-r_СР) _* g / 18m _СР.

где W_r – скорость оседания шарообразной частицы.

Известно:

   l=4/3*d(r_Ч-r_СР)g/(W²_Ч*r_СР),

   где l - коэффициент гидравлического сопротивления среды.

   Проведем  преобразование:

   d(r_Ч-r_СР)g /r_СР = l _* 3/4 _* W²_Ч                                        (45)

   Для того, чтобы получить обобщенное уравнение  для определения скорости осаждения W_0, перемножим левую и правую части уравнения (1) на d²/n². Получим:

   d³ _* (r_Ч-r_СР) _* g /(n²r) = l*3/4*W²_{0 *} d ²/n ² = Re²            (46)

   или

   Ar = l*3/4 _* Re²                                                                 (47)

где Ar –  критерий Архимеда.

    Ar = d ³ _* r _* (r_Ч-r) g /m²                                                   (48)

   Подставив в уравнение (47) значение l, можно найти W₀ для всех режимов движения частицы: ламинарный, переходный, турбулентный.

   Область ламинарного режима осаждения характеризуется значениями параметра Рейнольдса: 10^-4 £ Re £ 2.

   Коэффициент гидравлического сопротивления  среды движению капли при этом режиме равен:

    l_о = 24 / Re                                                                           (49)

   С учетом уравнения (3):

                Re = Ar / 18                                                                          (50)

   Граничные значения критерия Ar для ламинарного режима осаждения капель:

   18*10^-6 < Ar £ 36                                                                        (51)

   В области переходного режима осаждения:

   2 <  Re £ 500   l₀=18.5 / Re^0.6 – по формуле Аллена, отсюда Re = Ar^0.714 / 6.545

   36 < Ar £  83.3*10³                                                                       (52)

   Т.к. критерий Re:

   Re = W_{0 *} d _* r_СР / m_СР,                                                                       (53)

то при  известном диаметре частицы и Re, скорость осаждения частицы:

   W₀ = Re _* m_СР / (d _* r_СР)                                                                (54)

   Таким образом, в области ламинарного режима скорость осаждения частицы равна:

   W₀ = Ar _* m / (18d _* r_СР) ,                                                             (55)

   в области переходного режима осаждения:

   W₀ = Ar^0.714 _* m / (6.545 _* d _* r_СР)                                                  (56)

     Таким образом, чтобы рассчитать  скорость свободного оседания капель при известном диаметре капель: 1)Ar; 2)W_о по (55) или (56), в зависимости от режима.

   Однако, исследованиями было установлено, что  при содержании дисперсной фазы более 5% об. необходимо учитывать стесненность осаждения (всплытия) капель:

   W_0g  = W_{0  *} (1-j)ⁿ,                                                                        (57)

   где W_0g – скорость стесненного осаждения частицы;

   j - объемная доля дисперсной фазы в системе, т.е., например, обводненность эмульсии;

   W₀ – скорость свободного осаждения частицы;

   n – в первом приближении может  быть принят равным + 4.7.

   Тогда в области ламинарного режима осаждения, относительную скорость оседания капель воды в нефти в зависимости от ее обводненности можно определить:

   W_0g / W₀ = (1-В)^4.7,                                                                       (58)

   где В – обводненность нефти (% объемн.).