Файл: Бабалян, Г. А. Физико-химические процессы в добыче нефти.pdf

Было исследовано влияние на коалесценцию капель углеводо­ родной жидкости (смесь цетана с декалином) отдельных фрак­ ций смол, выделенных из дизельного топлива арланской нефти. Опыты проводили по методике П. А. Ребиндера и Е. Е. Венстрем с одинаковыми по размеру каплями, для чего использовались

различные по диаметру капилляры. В целом под действием смол значительного замедления коалесценции не наблюдается. Капли коалесцируют в пределах 10 с.

По описанной методике провели определение времени коалес­ ценции для капель бакинских нефтей, содержащих, помимо смол, нафтеновые кислоты, и для капель трансформаторного масла в пластовой щелочной, морской и дистиллированной воде. В пласто­ вой воде, содержащей соли нафтеновых кислот, время коалеоцен-

100

дни было больше, чем в остальных водах. Особенно большим оно оказалось для некоторых высокоактивных нефтей (в 10 и более раз). В остальных водах время коалесценции капель нефтей мало отличалось от времени коалесценции дибутилфталата и исчисля­ лось максимум несколькими десятками секунд.

По указанной методике опыты проводились и с восточными нефтями, содержащими асфальтены и смолы. Изучалась коалесценция капель, выходящих из капилляров диаметром 0,425, 0,465, 0,500, 0,550 и 0,600 мм.

С уменьшением диаметра капилляра, т. е. размера капли, время коалесценции возрастает экспоненциально, однако не превышает нескольких секунд. Диаметр наименьшего капилляра (0,425 мм) в 20—30 раз больше, чем средний размер пор нефтеносных песча­ ных коллекторов. Очевидно, что в условиях порового пространства капли будут иметь размеры, исчисляющиеся несколькими микро­ нами, и время их коалесценции как с пленочной, так и со свобод-

101

ной нефтью будет больше, причем оно будет зависеть от типа воды и нефти. Увеличение времени коалесценции с уменьшением размеров капель нефти объясняется, по-видимому, уменьшением силы, прижимающей каплю к границе раздела фаз. Для нефтей время жизни капель в 5—12 раз больше, чем для керосина. В целом же время коалесценции находится в пределах от 1 до 35 с.

Было проведено исследование влияния на коалесценцию водо­ растворимого ПАВ (ОП-10). Добавка 0,05% его увеличивает время жизни капли в несколько раз.

При исследовании коалесценции капель воды в нефти наблю­ дали, как капля воды, выжатая в углеводородной жидкости из капилляра, падала на раздел нефть — вода и коалесцировала с ней. Коалесценция в керосине мало зависит от минерализации воды. С увеличением размера капли время коалесценции возрас­ тает, с повышением температуры — убывает (рис. 44). Каплю пластовой воды образовывали с помощью микробюретки, нижний конец которой был погружен в слой нефти на глубину 10 мм. Капля образовывалась за 30—40 с. Объем ее во всех случаях был равен 0,05 см3.

По этой же методике была определена зависимость времени коалесценции капли этой же пластовой воды от времени форми­ рования пограничного слоя на плоской границе раздела нефть — пластовая вода, нефть — дистиллированная вода и нефть — рас­ твор неионогенного ПАВ (4411) различной концентрации (рис. 45). Наиболее сильно время формирования слоя влияет на коалесцен­ цию при дистиллированной воде. При добавке в воду ПАВ свыше

102

0,01 % время формирования не влияет на коалесцекцию. Последнее обстоятельство является весьма важным для различных техноло­ гических процессов, в частности для деэмульсации нефти, приме­ нения эмульсий в технологических процессах добычи нефти, буре­ ния и т. д.

Наблюдения за коалесценцией глобул воды в нефтяной эмуль­ сии проводились и под большим универсальным поляризационным микроскопом МП-3 лабораторного типа. При наблюдении приме­ няли окуляры: широкоугольный Гюйгенса с увеличением в 6 раз, имеющий шкалу, и ортоскопический с увеличением в 12,5 раза. Объектив с увеличением в 60 раз имел апертуру 0,85. При фото­ графировании было выбрано увеличение в 360 раз. В опытах ис­ пользовали обыкновенные предметные стекла без углублений.

Методика приготовления эмульсий сводилась к следующему: 100 см3 нефти и 10 см3 пластовой или пресной воды взбалтывали вручную в делительной воронке в течение 0,5 ч. Затем эмульсия отстаивалась в течение 24 ч. После этого нефть декантировалась, осевшие глобулы воды отмывались полностью от остаточной нефти керосином или вазелиновым маслом. Приготовленная таким обра­ зом гидрофобная эмульсия наносилась стеклянной палочкой на предметное стекло.

Растворы ОП-10 в пресной воде приготовлялись следующих концентраций: 0,05, 0,005 и 0,0005%. В одних случаях эмульсию и раствор ОП-10 наносили на предметное стекло отдельно, так что раствор контактировал с эмульсией на границе раздела, в других — раствор ОП-10 добавляли в эмульсию, которую после перемешивания с ним наносили на предметное стекло. В послед­ нем случае достигалось более полное контактирование раствора ОП-Ю с эмульсией. Опыты вели при комнатной температуре. Наводка микроскопа обеспечивала наблюдение за взвешенными в керосине глобулами воды, в поле зрения не попадали только глобулы, прилипшие к стеклу.

Для опытов использовали туймазинскую девонскую нефть, арланскую нефть нижнего карбона, т. е. нефти, содержащие смо­ лы и асфальтены при отсутствии органических кислот и пластовой воды. Глобулы воды, отмытые керосином от туймазинской нефти (0,01—0,06 мм), оказались меньше глобул воды, отмытых от арланской нефти (0,03—0,12 мм). При отмывке глобул воды от арланской нефти неполярным вазелиновым маслом размеры их почти не отличались от размеров глобул, отмытых керосином. Дифракционные кольца в последнем случае выражены более резко. Сохранность глобул воды при отмывке их от нефти керосином и маслом указывает на то, что адсорбционный слой продолжает препятствовать коалесценции и не смывается полностью с поверх­ ности глобул.

При добавке ОП-10 в эмульсию арланской нефти происходит деформация глобул воды, что является, видимо, следствием не­ равномерного распределения ПАВ на их поверхности. При столкно-

103

вении глобул они коалесцируют в соответствии с описанным выше механизмом. ПАВ вытесняют с поверхности глобул воды адсорб­ ционный слой, состоящий преимущественно из асфальтенов.

Коалесценция глобул воды после отмывки их вазелиновым

15 мин. Глобулы, коалесцируя, увеличивались в размере, в резуль­ тате чего вода отделялась от керосина.

При вводе раствора ОП-Ю непосредственно в каплю керосина, содержащую глобулы воды, наряду с коалесценцией наблюдался самопроизвольный распад отдельных глобул.

Время полной коалесценцин всех глобул воды в эмульсин туймазинской (кривая /) и арланской (кривая 2) нефтей, отмытых керосином, зафиксированное путем наблюдений под микроскопом при различных концентрациях ОП-Ю, приведено на рис. 47. Поле

1-04-