Нефть и нефтепродукты как дисперсные системы

Вода и нефть часто образуют трудно разделяемую, нефтяную эмульсию. Эмульсия – это система из двух взаимно не растворяемых жидкостей в которых одна распределена в другой во взвешенном состоянии в виде мельчайших капель. Образуется такая эмульсия за счёт турболизации водонефтяной смеси, при движении её по стволу скважины через задвижки, штуцеры и по трубопроводам от скважины до узла подготовки нефти. Смолистые нефти, содержащие нефтяные кислоты или сернистые соединения, отличаются большей склонностью к образованию эмульсии. Различают два типа эмульсии: нефть в воде (гидрофильная) и вода в нефти (гидрофобная). Та жидкость, которая образует взвешенные капли, называется дисперсной базой, а та, в которой взвешенные капли – дисперсной средой. В первом случае нефтяные капли образуют дисперсную фазу внутри водной среды. А во втором – капли воды образуют дисперсную базу в нефтяной среде.

Основными факторами, определяющими стойкость нефтяных эмульсий, являются физико-химические свойства нефти. Степень дисперсности (размер частиц), температура и время существования эмульсии. Чем выше плотность и вязкость нефти, тем устойчивее эмульсия. Труднее поддаются разрушению мелкодисперсные эмульсии. Чем выше температура, тем менее устойчива нефтяная эмульсия. Эмульсии способны «стареть», т.е. повышать свою устойчивость со временем. Свежие эмульсии легче поддаются разрушению, поэтому обезвоживание и обессоливание необходимо проводить на промыслах.

Существует три разновидности методов разрушения нефтяных эмульсий: механические, химические и электрические. Каждый из методов основан на смягчении и укреплении капель воды, что способствует более интенсивному её оттаиванию.

К механическим способам разрушения эмульсии относятся: отстаивание, центрифугирование и фильтрование. Нагрев эмульсии ускоряет их разрушение, т.к. уменьшается вязкость среды и увеличивается разность плотностей.

Химические методы. Разрушение эмульсий в этих случаях достигается применением поверхностно-активных веществ (ПАВ), действующих как деэмульгаторы. Деэмульгатор вводят в поток нефти в специальные смесители в количестве от 5 до 300 грамм на тонну.

По характеру действия на нефтяные эмульсии деэмульгаторы делятся на:
-электролиты
-неэлектролиты
- калоиды

Электрические методы. При попадании нефтяной эмульсии в переменное электрическое поле частицы воды, заряженные отрицательно начинают передвигаться внутри элементарной капли, придавая ей грушевидную форму, острый конец которой обращен к положительно заряженному электроду. При перемене полярности электродов капля претерпевает новое изменение формы, вытягиваясь острым концом в противоположную сторону. Подобные изменения конфигурация капли претерпевает столь часто, сколь велика частота электрического поля. Под воздействием сил притяжения отдельные капли, стремясь передвигаться в электрическом поле по направлению к положительному электроду, сталкиваются друг с другом и при достаточно высоком потенциале заряда наступает пробой оболочки диэлектрика, в результате чего мелкие капли воды укрупняются, что и облегчает их осаждение. Этот процесс проводят в аппаратах называемых электродегидраторы.

ПРОМЫСЛОВАЯ ПОДГОТОВКА НЕФТИ И ГАЗА.

Добываемая из нефтепромысловых скважин нефть, нефтью является лишь частично, поскольку вместе с ней из скважины выносятся:

1. углеводородистый газ, называемый попутным газом, он растворен в нефти и механически смешан с нею, и называют его газовым фактором скважины.

2. пластовая вода в количестве от 5 до 90% на нефть, сильно минерализованная, до 10г/л минеральных солей. Чем дольше эксплуатируется скважина, тем больше воды содержит добываемая нефть.

3. механические примеси, до 1%на нефть, состоящие из песчинок пластовой породы выносимые нефтью из пласта, кристаллы мин.солей, окалины и т.д.

В задачи промысловой подготовки нефти входят отделения от нефти основной части этих примесей и доведение её качества по содержанию примесей до требования ГОСТа на нефть готовую к переработке. По ГОСТу содержание воды не более 1%, мин.солей от 20 до 300 млг/л.