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

ниск граничит с водой, значительно меньше, чем когда он граничит

спарами керосина.

Уплоской границы раздела А кристаллы парафина, обладаю­ щие, по-видимому, наибольшими скоростями движения, проскаки­ вают через нее в воду, чего не наблюдается при выпуклом ме­ ниске.

Причиной интенсивного движения кристаллов парафина у гра­ ницы раздела является, очевидно, броуновское движение. Харак­ тер движения кристаллов и их скорости у границы мениска керо­ син— его насыщенные пары и керосин — вода можно объяснить конденсацией паров керосина у границы раздела. Скорость броу­

новского движения кристаллов парафина с повышением тем­

фина на границе с прослойкой электролита и толщины последней. Проскакивания кристаллов через водную прослойку почти не вид­ но, что, по-видимому, связано с увеличением толщины пленки.

Была проведена серия опытов с фракциями твердых парафино­ вых углеводородов, выделенных при температуре +20° С по стан­ дартной методике [79] из парафиновых отложений скважин Туймазинского месторождения. Температура плавления парафина 56° С, молекулярный вес 452. Физико-химические характеристики приме­ нявшихся в опытах растворов приведены в табл. 29 и 30. Выде­

138

ленные фракции парафинов очищены от активных компонентов нефти. В экспериментах использованы ионогенное нефтераствори­ мое ПАВ диаминдиолеат и неионогенное водорастворимое ПАВ ОП-10. Раствор парафина использовали 5%-ный, как дающий наименьшую толщину прослойки.

Растворение парафина в керосине значительно снижает поверх­ ностное натяжение на границе с электролитом, что указывает на наличие в парафине примесей, адсорбирующихся на границе раз­ дела электролит — углеводородная жидкость. Нетрудно заметить,

Рис. 74. Кинетика утончения водной прослойки (5%-ный керосиновый раствор парафина, ПАВ ОП-Ю; /=20° С).

Числа на кривых — содержание ПАВ, %.

что ионогенное нефтерастворимое ПАВ диаминдиолеат при прочих равных условиях активнее, чем неионогенное водорастворимое ПАВ ОП-10.

На рис. 74 и 75 показана кинетика утончения пленки при 20°С и добавке ионогенного и неионогенного ПАВ. Аналогичные зави­

При добавке нефтерастворимого ПАВ диаминдиолеата с повы­ шением температуры время достижения /гр уменьшается. Так же, как и в случае ОП-Ю, с ростом концентрации увеличиваются зна­ чение Ар и время ее достижения, что связано с’уменьшением вели­ чины капиллярного давления.

На рис. 76 показано изменение hp в зависимости от температу­ ры при добавке ОП-Ю и диаминдиолеата (температура 20 и 50°С). Точки соединены линиями для наглядности. Равновесная толщина прослойки при 20° С для диаминдиолеата значительно больше, чем для ОП-Ю, а при 50°С меньше. В случае ОП-Ю с ростом темпе­ ратуры толщина прослойки почти не претерпевает изменений, а в случае диаминдиолеата она сильно убывает. Поэтому вряд ли диаминдиолеат может быть рекомендован для гидрофилизации

139

Рис. 75. Кинетика утончения водной прослойки (5%-ныіі кероси­ новый раствор парафина, ПАВ дпаминдиолеат; ?=20° С).

Числа на кривых — концентрация ПАВ, %.

Лр, мк

достигается при меньших концентрациях (около 0,02%) и не зави­ сит от температуры, в случае диаминдиолеата — при больших кон­ центрациях и сильно зависит от температуры. Диаминдиолеат при незначительных концентрациях дает сильное увеличение толщины водной прослойки, особенно при низких температурах.

По полученным данным видно, что смолы в керосине более поверх­ ностно-активны, чем асфальтены в ксилоле. При одном и том же содержании в керосине и ксилоле парафина, смол и асфальтенов поверхностное натяжение в первом случае снижается больше, что связано с большей растворимостью парафина в керосине.

Была исследована кинетика утончения водной прослойки при различном содержании смол в капле 5%-ного раствора парафина в керосине при температурах 20 и 50° С. С повышением темпера­ туры время достижения /гр уменьшается. При 20° С значение /гр воз-

141

концентрации толщина прослойки вначале убывает, доходит до некоторого минимума, и вновь возрастает.

Кинетика утончения прослойки при 20 и 50°С для раствора па­ рафина в ксилоле при добавке асфальтенов и изменение равновес­ ной толщины прослойки в зависимости от их концентрации ана­ логичны наблюдаемым в опытах с растворами парафина в керо­ сине при добавке смол при 50° С (рис. 78). При высоких темпера­ турах ftp больше для раствора парафина в ксилоле с добавкой асфальтенов, чем для раствора парафина в керосине с добавкой смол.

На рис. 79 показано изменение /гр водной прослойки в зави­ симости от температуры за 10 ч при различной концентрации смол в растворе парафина в керосине и асфальтенов в растворе пара­ фина в ксилоле. Точки соединены линиями для наглядности. Зна­ чение Лр с повышением температуры во всех случаях уменьшается,, при этом наиболее резко для раствора парафина в керосине при содержании в нем большего количества смол. Уменьшение равно­ весной толщины водной прослойки с повышением температуры объясняется увеличением поверхностного натяжения, что приво­

дит к росту капиллярного давления.

Таким образом, вытеснение тонкого слоя электролита под кап­ лей углеводородной жидкости происходит под действием капил­ лярных сил, развиваемых менисками. Вследствие действия этих сил создается добавочное давление на пленку, равное а/г, в ре­ зультате чего происходит отток жидкости из слоя (а — поверхно­ стное натяжение на границе раздела жидкостей, г — радиус ка­ пилляра). С увеличением о при постоянном г толщина пленки должна уменьшаться, так как при этом увеличивается давление на

142

слой жидкости между каплей и стенкой капилляра. Такое уменьше­ ние действительно наблюдается в опытах в случае введения в ка­ пилляр неполярных углеводородных жидкостей (очищенный керо-

центрация асфальтенов.

сим, вазелиновое и трансформаторное масла). Чем больше о, тем меньше достигнутая за время опыта толщина пленки (табл. 33).

Но полученные результаты показывают, что кроме капилляр­ ных сил на интенсивность утончения пленки значительно большее

143