Оборудование применяемое при исследовании скважин

ify">   Другие  факторы. Наиболее стойкие эмульсии образуют высоковязкие нефти: повышенная вязкость дисперсионной среды препятствует столкновению глобул воды и их укрупнению.

   Абсолютная  величина обводненности. Нефть с относительно небольшим содержанием воды образует более стойкие эмульсии. С увеличением содержания воды стойкость эмульсий снижается.

   Присутствие газовой фазы: с ростом объемной доли газовой фазы эмульгирование увеличивается лишь до определенных ее значений (газ способствует дроблению капель воды, перемешиванию). Дальнейшее возрастание доли газа в потоке уменьшает эмульгирование. Вероятно, существует связь со структурным режимом потока.

   Маловязкие, малосмолистые, низкокислотные, легкие нефти при движении с нейтральными пластовыми водами образуют нестойкую эмульсию, время существования которой равно времени движения эмульсии в трубопроводе.

   Турбулентность потока - важнейший фактор, влияющий на образование и разрушение эмульсий.

Старение  эмульсий

Адсорбция эмульгаторов на поверхности раздела фаз, формирование защитного слоя, всегда протекает  во времени, (т.е. требуется определенное время). Поэтому эмульсия В/Н со временем становится более устойчивой, т.е. происходит ее «старение» (заканчивается примерно за сутки). Из-за этого свежие эмульсии разрушаются легче и быстрее. Важный практический вывод: чем раньше начать разрушать эмульсию, тем будет легче ее разрушить. 

1.3.3. МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ  НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

   К УПН эмульсия должна подойти подготовленной к  расслоению, т.е. быть агрегативно неустойчивой. Устойчивость нефтяных эмульсий определяется образованием на поверхности капель дисперсной фазы адсорбционных оболочек с высокой структурной вязкостью  из высокомолекулярных ПАВ, присутствующих в нефти и воде – природных  эмульгаторов. Для разрушения нефтяных эмульсий необходимо разрушить структурно-механический барьер на поверхности капель.

   Условно можно выделить 4 группы методов  разрушения нефтяных эмульсий:

• механические;
• химические;
• электрические;
• термические.

   Каждый  из методов приводит к слиянию и укрупнению капель воды, что способствует более интенсивной потере агрегативной устойчивости и расслоению эмульсии.

   Выбор метода определяется типом нефтяной эмульсии и ее стойкостью.

Химические  методы

   Применение  реагентов-деэмульгаторов является самым  эффективным методом разрушения нефтяных эмульсий (НЭ).

   Разрушить бронирующую оболочку на каплях воды можно введением в систему  более поверхностно-активных веществ, чем природные эмульгаторы. Такие вещества называются реагентами-деэмульгаторами.

   Итак, деэмульгатор – это также ПАВ. ПАВ концентрируются  на поверхности раздела фаз, вызывая  снижение поверхностного (межфазного) натяжения. Поверхностная активность реагента-деэмульгатора должна быть много выше поверхностной активности природных эмульгаторов.

   По  типу гидрофильных групп различают  ионогенные и неионогенные деэмульгаторы (ДЭ).

   Ионогенные – диссоциируют в растворе на ионы, один из которых поверхностно-активен, а другой – нет. В зависимости от знака заряда иона ПАВ делят на анионные, катионные и амфотерные.

   Первыми деэмульгаторами  были соли карбоновых кислот, позднее  – сульфопроизводные: НЧК – нейтрализованный черный контакт. Это соли водорастворимых сульфокислот; НКГ – нейтрализованный кислый гудрон. Расход таких деэмульгаторов составляет 3-7 кг/т (нефти).

   Неионогенные – молекулы ПАВ не диссоциируют в растворе и сохраняют электрическую нейтральность. Их получают присоединением окиси этилена CH₂OCH₂ к органическим веществам с подвижным атомом водорода: кислоты, спирты, фенолы и др.

                       RH+CH₂-О-CH₂àR(CH₂-CH₂O)_nH

   Изменяя число присоединенных молекул окиси  этилена или пропилена, т.е. длину  полиоксиэтиленовой или полиоксипропиленовой цепи, можно регулировать деэмульгирующую  способность неионогенных деэмульгаторов, т.к. при удлинении оксиэтиленовой или оксипропиленовой цепи растворимость  ПАВ в воде повышается за счет увеличения гидрофильной (водорастворимой) части  молекулы.

   Таким образом, неионогенные деэмульгаторы  можно получить с любыми свойствами, изменяя соотношение между гидрофобной  и гидрофильной частями деэмульгатора, в т.ч. будет изменяться и его  поверхностная активность. Она также  зависит от соотношения гидрофильной и гидрофобной частей деэмульгатора.

   Замена  окиси этилена окисью пропилена  может повысить растворимость деэмульгатора  в нефти, не нарушая его гидрофильных свойств.

   Расход неионогенных деэмульгаторов не превышает 50 г/т.

   Отечественные деэмульгаторы: проксанолы, проксамины, дипроксамин 157.

   Проксанолы – это продукты последовательного присоединения окиси пропилена, а затем окиси этилена к гидроксильным группам пропиленгликоля:

                       HO-(C₂H₄O)_n-(C₃H₆O)_m-(C₂H₄O)_n-H,

   Т.е. для них характерно сочетание  оксиэтиленовых и оксипропиленовых групп.

   Проксамины – продукты последовательного оксипропилирования, затем оксиэтилирования этилендиамина: 

   H-(C₂H₄O)_n-(C₃H₆O)_m                               (C₃H₆O)_m -(C₂H₄O)_n-H

   NCH₂CH₂N

   H-(C₂H₄O)_n-(C₃H₆O)_m                               (C₃H₆O)_m -(C₂H₄O)_n-H 

   Проксанолы 146 и 186 при обычной температуре  – мазеобразные светло-желтые пасты, при легком нагреве переходят  в вязкие жидкости, растворимы в  воде. Применяют в виде 2-3%-ных  водных растворов.

   Проксанол 305 – маслянистая жидкость, слаборастворимая в воде, керосине; хорошо растворим  в спирте, толуоле и др. органических растворителях.

   Наиболее  эффективен дипроксамин 157: продукт последовательного оксиэтилирования, затем оксипропилирования этилендиамина: 

   H-(C₃H₆O)_m -(C₂H₄O)_n                               (C₂H₄O)_n-(C₃H₆O)_m-H

    NCH₂CH₂N

   H-(C₃H₆O)_m -(C₂H₄O)_n                               (C₂H₄O)_n-(C₃H₆O)_m-H 

   Он  плохо растворим в воде, хорошо растворим в ароматических углеводородах  и нефти, имеет низкую температуру  застывания (-38°С), поэтому его можно транспортировать в чистом виде в цистернах, в то время как, застывающие при обычных температурах, проксанол 305 и проксамин 385 транспортируют в виде раствора в смеси метанола с водой.

   Задача  деэмульгатора – разрушить бронирующие оболочки на глобулах воды. Каков механизм его действия?

   Адсорбируясь  на коллоидных или грубодисперсных  частицах природных эмульгаторов, молекулы деэмульгаторов изменяют их смачиваемость, что переводит эти частицы  с границы раздела в объем  водной или нефтяной фазы, занимают их место на границе раздела фаз. Поверхностное натяжение при  этом понижается. Образующиеся адсорбционные  слои из молекул деэмульгатора практически  не обладают заметными структурно-механическими  свойствами, что способствует быстрой  коалесценции капель воды с такими оболочками при их столкновениях  друг с другом.

   Таким образом, процесс разрушения нефтяной эмульсии деэмульгатором зависит от:

• компонентного состава и свойств защитных оболочек природных эмульгаторов нефтяных эмульсий;
• типа, коллоидно-химических свойств и удельного расхода применяемого деэмульгатора;
• температуры, интенсивности и времени перемешивания нефтяных эмульсий с реагентом и т.д.

   При подготовке нефтей важно найти для  деэмульгатора оптимальной режим  применения.

   Теоретически  деэмульгатор может быть эффективным  только для какой-то одной эмульсии, имеющей определенное соотношение  жидких фаз, определенную степень  дисперсности, определенное количество эмульгатора  определенного состава. Следовательно, деэмульгатор в процессе разработки нефтяного месторождения теоретически должен заменяться по мере изменения  состава эмульсий и их физических свойств.

   Каковы  критерии для выбора деэмульгатора? Лучшим для конкретной нефтяной эмульсии считается тот деэмульгатор, который при минимальной температуре обработки и расходе быстрее обеспечит максимальную глубину обезвоживания и обессоливания нефти.

   Производственными показателями эффективности деэмульгатора  являются:

• расход;
• качество подготовленной нефти: содержание остаточных хлористых солей, воды и механических примесей;
• минимальная температура и продолжительность отстоя нефти;
• качество деэмульгированной воды, т.е. содержание в ней нефти.

   Деэмульгатор  не должен приводить к повышению  скорости коррозии внутренней поверхности  труб, т.е. должен обладать определенными  ингибирующими свойствами или сочетаться с добавками соответствующих  ингибиторов коррозии.

   Единственным  способом выбора оптимального деэмульгатора  является экспериментальная проверка деэмульгирующей способности на модельной эмульсии.

   Представляет  интерес сравнить по названным критериям  ионогенные и неионогенные деэмульгаторы.

   Ионогенные:

   1) при взаимодействии с пластовой  водой образуют вещества, выпадающие  в осадок (CaSO₄×2H₂O, Fe(OH)₃ и др.);

   2) являются эмульгаторами  эмульсий  типа Н/В, что ведет к повышенному  содержанию нефти в отделенной  воде;

   3) большой удельный расход (см ранее).

   Поэтому в настоящее время деэмульгаторы  данного типа почти не используются.

   Неионогенные:

   1) не взаимодействуют с растворенными  в пластовой воде солями и  не образуют твердых осадков;

   2) удельный расход мал (см ранее);

   3) неионогенные деэмульгаторы применяют  исключительно для разрушения  эмульсий типа В/Н, и они  не образуют при этом эмульсии  Н/В;

   4) стоимость неионогенных деэмульгаторов  выше стоимости ионогенных деэмульгаторов, но расход меньше в сотни раз.

   В настоящее время предложен широкий  ассортимент деэмульгаторов.

   Новые деэмульгаторы - это не индивидуальные вещества, а смесь полимеров разной молекулярной массы с различными гидрофобными свойствами. Поэтому они обладают широким диапазоном растворимости в различных нефтях или в пластовых водах различной минерализации.

   Водорастворимые отечественные деэмульгаторы типа: проксанол (185, 305) и проксамин (385).

   Нефтерастворимые отечественные деэмульгаторы: дипроксамин (157).

   Импортные реагенты-деэмульгаторы:

   Водорастворимые: дисольван 4411(ФРГ), R-11(Япония);

   Нефтерастворимые: дисольван (4490), сепарол 5084 (ФРГ), виско-3 (Италия), серво 5348 (Голландия), доуфакс (США), С-V-100 (Япония).

   Относительно  влияния растворимости деэмульгатора  в воде или нефти на качество разрушения эмульсии нет единого мнения.