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

t, MUH

t, MUH

ее и наличием в нефти веществ, превращающих ее в коллоидный раствор. С повышением температуры вязкость нефти уменьшается, она теряет в определенной степени свои коллоидные свойства, что способствует ускорению процесса растворения.

При дегазации нефти пузырьки газа в ней имели вид размы­ тых желтых пятен на темном фоне. Через 8 мин после появления газовой фазы размеры образовавшихся пузырьков не превышали

'/+ сечения капилляра, и в дальнейшем практически оставались постоянными. Проекция пузырька на вертикальную плоскость представляла эллипс.

С увеличением глубины дегазации нефти в капилляре разме­ ры пузырьков увеличивались, очертания их становились более резкими. Только при снижении давления не менее, чем на 14 кгс/см2 по сравнению с давлением начала выделения газа, пу­ зырьки начинают занимать все сечение капилляра и при этом свет­ леют, становятся прозрачными.

Врастворе углекислого газа в изооктане и в смеси этана с про­ пиленом, этиленом и пропаном пузырьки газа при возникновении мгновенно занимали все сечение капилляра, т. е. процесс отжа­ тая жидкой прослойки из-под пузырька происходил очень быстро. Медленное отжатие пузырьком прослойки нефти объясняется, оче­ видно, высоким предельным напряжением сдвига ее.

Всмесях углекислого газа и изооктана, а также этана, про­

183

пилена, этилена и пропана пузырьки газа появлялись па поверх­ ности ртутных менисков с образованием в последующем прослой­ ки жидкости под пузырьком. В нефти пузырьки газа возникали одновременно и в объеме, что можно объяснить наличием в ней твердых частиц парафинов и асфальтенов, способствующих выде­ лению газа: число центров образования зародышей пузырьков при этом увеличивается. В результате число пузырьков в нефти оказы­ вается большим, а размеры пузырьков малыми.

Из опытов можно сделать вывод, что при прочих равных усло­ виях дисперсность газовой фазы возрастает с увеличением содер­ жания в нефти асфальто-смолистых веществ. Так как увеличивает­ ся время отжатия пузырьком прослойки нефти у стенки, то, следо­ вательно, уменьшается возможность прилипания его к твердой по­ верхности. Все это в конечном итоге требует значительно боль­ шего содержания газовой фазы в поровом пространстве для обра­ щения ее из дисперсной фазы в дисперсионную среду. Если исхо­ дить из этого, то наличие в нефти твердых парафинов и асфальте­ нов улучшает процесс вытеснения ее из пористой среды, так как при обращении газа из дисперсной фазы в дисперсионную среду проскальзывание его относительно нефти в процессе вытеснения резко возрастает. С другой стороны, проскальзывание газа отно­ сительно нефти возрастает с увеличением сопротивления отжатию прослойки нефти, толщина которой увеличивается с возраста­ нием содержания в нефти асфальтенов. В связи с этим для улучше­ ния процесса вытеснения нефти газом необходимо принять меры по уменьшению прочности пристенного слоя нефти перед фронтом вытесняющего его газа. Для этого можно применить оторочки из неполярной или малополярной жидкости перед фронтом газа или оторочку из нефти с добавкой нефтерастворимых ПАВ, возмож­ но сильно снижающих упругость и вязкость пристенного слоя.

Если рассматривать проблему освоения скважин, успешность которого определяется скоростью выделения газовой фазы из неф­ ти, вытеснения ее, то, очевидно, необходима добавка в нефть неф­ терастворимых ПАВ. Они могут быть внесены в призабойную зону различным путем: в виде концентрированных углеводородных растворов ПАВ, водных эмульсий и т. д.

Г л а в а X

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ

1. МЕХАНИЗМ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

На процесс кристаллизации солей из водных растворов влияют растворимые и нерастворимые посторонние включения, а также различного рода внешние воздействия. Теория этого вопроса доста­ точно полно рассмотрена в работе [86]. К включениям, влияющим

184

значительному возрастанию вероятности образования в этих уча­ стках зародышей новой фазы и их роста.

Существенное влияние на скорость образования зародышей новой фазы оказывают твердые включения благодаря наличию самой их поверхности (пристеночный эффект), неоднородности (шероховатости) поверхности, сложности формы и широкому спек­ тру размеров и радиусов кривизны границ раздела раствора с включениями.

Если внутри раствора на границе с включением существует большое число участков с различными радиусами кривизны, то в этих участках удельная свободная энергия больше, чем на плос­ кой поверхности. Поэтому с уменьшением радиуса кривизны увели­ чивается степень пересыщения и уменьшается критический размер зародыша новой фазы; работа образования зародышей соли умень­ шается, а скорость возникновения их возрастает.

Из сказанного непосредственно следует, что при образовании эмульсии из водного раствора соли и нефти вероятность образова­ ния зародышей соли в глобулах раствора может, быть значительно большей, чем при расслоении эмульсии. Когда раствор граничит со стенкой трубы и в последней появляется углубление, то чем мень­ ше радиус его, тем больше скорость возникновения в нем зароды­ шей кристаллов. В пористой среде кристаллы будут образовы­ ваться в первую очередь в порах наименьших размеров, т. е. с наименьшими радиусами кривизны.

2. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СОЛЕЙ В ГЛОБУЛАХ ВОДЫ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ЭМУЛЬСИИ ТИПА «ВОДА В НЕФТИ»

Чтобы установить влияние степени дисперсности пластовой во­ ды в нефти на процесс пересыщения ее солями и возможность об­ разования из-за этого кристаллов, были проведены следующие эксперименты. Приготовляли растворы химически чистой поварен­ ной соли концентрацией 5, 10, 15 и 20% в дистиллированной воде и путем перемешивания этих растворов с туймазинской девонской нефтью получали эмульсию типа «вода в нефти» с содержанием электролита 10%. Перемешивание для образования эмульсии про­ водилось в течение 10 мин при 20° С.

После приготовления эмульсии капли ее наносили на предмет­ ное стекло и через определенные промежутки времени фотогра­ фировали. При этом температуру поддерживали равной 20° С. Чтобы исключить влияние испарения на результаты опытов, каплю накрывали покровным стеклом. В этих условиях если и происхо­ дило испарение, то очень медленное, и существенного влияния на состояние глобул оно оказать не могло. Размеры глобул не пре­

вышали 60 мк.

При 5 % -HQM растворе NaCl образование кристаллов наблюда­

186

растворах NaCl образование кристаллов в них наблюдается по­ всеместно (рис. ПО). Было замечено, что в первую очередь крис­ таллы образуются в глобулах наименьших размеров, сосредоточен­ ных вблизи трехфазного периметра смачивания, затем в глобулах, находящихся в централь­ ной, наиболее выпуклой ча­ сти капли, где вероятность разрыва пленки нефти гло­ булами раствора мала. Кри­ сталлы образуются как в прилипающих к твердой по­ верхности глобулах, так и в несвязанных с нею. В боль­ шинстве случаев наблюдает­ ся образование в них одного кристалла. В больших гло­ булах число их увеличи­

при размерах глобул до 60 мк уменьшается, почти в 5 раз.

На процесс кристаллизации могут оказывать сильное влияние и поверхностно-активные вещества, так как они изменяют состав границы раздела фаз. Теория действия ПАВ на процесс кристалли­ зации основана на уравнении Гиббса

р _ С да

согласно которому концентрация вещества, понижающего поверх-

12* 187