Приготовление нефтяной эмульсии

 

Получение  эмульсий различных типов

 

  1.          Эмульсии представляют собой термодинамически неустойчивые дисперсные системы, образованные двумя (и более) взаимнонерастворимыми друг в друге  жидкостями. Различают эмульсии первого рода или прямые (масло в воде, обозначаются м/в) и второго рода или обратные (вода в масле, обозначаются в/м). 
  2. Множественные эмульсии представляют собой эмульсию одного рода, в которой может быть диспергирована эмульсия другого рода без изменения дисперсности последней. Такая эмульсия может быть образована при постепенном введении в стабильную обратную эмульсию эмульгаторов прямой эмульсии, стабильной прямой эмульсии или загущенной полимерами непрерывной фазы.

         В зависимости от объемного содержания дисперсной фазы Сд эмульсии подразделяются на три класса: разбавленные (Сд < 0,1%), концентрированные

( 0,1%< Сд < 74%) и высококонцентрированные (Сд >74%).

В настоящее время эмульсионные составы широко используются в различных процессах нефтедобычи: 

  • в процессах первичного и вторичного вскрытия продуктивных пластов,  
  • при глушении скважин, 
  • при обработках призабойной зоны  пласта и в процессах повышения нефтеотдачи. 

При этом в каждом конкретном случае используются определенные типы эмульсий и специально подобранные с учетом необходимых физико-химических свойств эмульсионные составы. 

В связи с этим необходимо знать общие принципы приготовления и определения физико-химических свойств различных типов эмульсий.

Часть 1. Получение  эмульсий различных типов.

Методика выполнения работы

Аппаратура

1)    Лабораторная мешалка  со скоростью вращения 300-600  об/мин;

2)    Фарфоровая кружка на 250 мл;

3)    Подставочный столик с регулятором высоты;

4)    Мерный цилиндр на 200 мл;

5)    Шприц на 5 мл.

1. Приготовление  эмульсии прямого типа

         Материалы:

1)    Вода пресная;

2)    Водорастворимый ПАВ – Нефтенол ВВД;

3)    Дизельное топливо.

     Цилиндром отмеряют 38 мл пресной воды и выливают ее в фарфоровую кружку. Устанавливают кружку на столик и опускают в нее мешалку, так чтобы ее лопасти покрылись водой, не касаясь при этом дна кружки. Вращением регулятора скорости устанавливают минимальную скорость перемешивания и включают мотор.

         При минимальном перемешивании (во избежание вспенивания) вводят шприцом в воду 2 мл Нефтенола ВВД, а после его растворения вводят в раствор ПАВ углеводородную жидкость – дизельное топливо. Количество дизельного топлива, которое необходимо ввести в раствор ПАВ для получения высококонцентрированной эмульсии, составляет 160 мл (80 об. %). Для получения высокодисперсной эмульсии первую порцию - 1/4 часть от всего количества дизельного топлива - нужно вводить тонкой струйкой при максимальном перемешивании (см. примечание). Максимальное перемешивание устанавливают (во избежание вспенивания) только после введения первых капель дизельного топлива; для этого, при включенном моторе, устанавливают такую скорость перемешивания, при которой эмульсия не разбрызгивается.

     Оставшиеся 3/4 дизельного топлива можно ввести быстрее – примерно за 2-3 мин. После введения всего количества дизельного топлива необходимо продолжать перемешивание эмульсии еще в течение 10 мин, после чего приступают к ее исследованию под микроскопом. Зарисовывают увиденную картинку.

         Эмульсии, приготовленные подобным образом, могут использоваться в качестве жидкостей разрыва, а менее вязкие (с меньшим содержанием дисперсной фазы) - для промывки призабойной зоны от асфальто-смоло-парафиновых отложений.

2. Приготовление эмульсии обратного типа

         Материалы:

1)    Дизельное топливо;

2)    Нефтерастворимый ПАВ – Нефтенол НЗ-40;

3)    25%-й раствор хлористого кальция.

 Методика приготовления эмульсии аналогична предыдущему описанию. В фарфоровую кружку, содержащую 27 мл дизельного топлива, при минимальном перемешивании, используя шприц, вводят 3 мл Нефтенола НЗ-40. После его растворения начинают введение в раствор ПАВ раствора хлористого кальция в количестве 170 мл (85%). Дисперсную фазу вводят порционно, учитывая особенности предыдущей методики (см. примечание).. После введения всего количества раствора хлористого кальция необходимо продолжить перемешивание эмульсии еще в течение 10 мин, после чего приступают к ее исследованию под микроскопом. Зарисовывают увиденную картинку.

Эмульсии, приготовленные подобным образом, могут использоваться в процессах повышения нефтеотдачи пласта, а также в качестве нефильтрующихся жидкостей глушения.

 3. Приготовление множественной эмульсии

   Материалы

1)  0,5%-й раствор полиакриламида (ПАА), приготовленный на пресной воде;

2)  Обратная эмульсия, приготовленная, как описано в пункте 2.

Отмеряют мерным цилиндром 180 мл обратной эмульсии и выливают ее в фарфоровую кружку. При минимальном перемешивании вводят в состав эмульсии 20 мл раствора ПАА и продолжают перемешивание еще в течение 5 мин, после чего приступают к ее исследованию под микроскопом. Зарисовывают увиденную картинку.

Эмульсии, приготовленные подобным образом, могут использоваться в качестве высокоэффективных жидкостей для ГРП, они обладают более низкими потерями на трение, чем обратные эмульсии и практически полностью подвержены деструкции в пластах с температурой 40-60°С.

4. Приготовление полиэмульсии

     Материалы

1) 0,5%-й раствор полиакриламида, приготовленный на пресной воде;

2)    Водорастворимый ПАВ – Неонол АФ9-12;

3) Дизельное топливо.

Отмеряют цилиндром 38 мл 0,5%-ного раствора полиакриламида, приготовленного на пресной воде, и выливают его в фарфоровую кружку. При минимальном перемешивании (во избежание вспенивания), используя шприц, вводят в раствор полиакриламида 2 мл неонола АФ9-12 , а после его растворения вводят в раствор  углеводородную жидкость – 160 мл (80 об.%) дизельного топлива. Для получения высокодисперсной эмульсии следуют описанию методики (см. пункт 1 и примечание), дизельное топливо вводят порционно: 1/4 при минимальном перемешивании, оставшиеся 3/4 быстрее – примерно за 2-3 мин. После введения всего количества дизельного топлива необходимо продолжать перемешивание эмульсии еще в течение 10 мин, после чего приступают к ее исследованию под микроскопом. Зарисовывают увиденную картинку.

Эмульсии, приготовленные подобным образом, могут использоваться в качестве высокоэффективных жидкостей для ГРП, так как они обладают низкими потерями давления на трение и устойчивы при пластовых температурах 60-80°С.

         Примечание:

         В процессе эмульгирования дисперсной фазы в дисперсионной среде протекают два диаметрально противоположных процесса: диспергирование и коалесценция. Из анализа процесса  эмульгирования следует, что чем больше энергии  затрачивается во время образования эмульсии, тем более высокодисперсная  система образуется.

         При  получении эмульсии целесообразно максимально использовать физико-химические свойства ПАВ и специфику набора уровня  вязкости эмульсии. Так, в начальный период добавления в раствор ПАВ дисперсной фазы, поверхностное натяжение на границе раздела смешиваемых жидкостей минимально,  поскольку концентрация ПАВ максимальна, в этот период вязкость системы также минимальна ввиду малого содержания дисперсной фазы. Эти два фактора способствуют эффективному перемешиванию взаимнонерастворимых жидкостей , при этом происходит максимальное диспергирование вводимой жидкости и получение мельчайших капелек дисперсной фазы, а высокая скорость перемешивания препятствует коалесценции полученных капель. 

При последующем вводе в систему дисперсной фазы происходит укрупнение полученных капель, так как концентрация ПАВ в системе уменьшается, при этом вязкость эмульсии растет, что, с одной стороны, препятствует эффективному перемешиванию и дроблению капель, а, с другой стороны, препятствует их коалесценции. Поэтому в процессе приготовления эмульсии необходимо определенную (меньшую) часть дисперсной фазы вводить медленно тонкой струйкой при интенсивном перемешивании для образования «затравки» эмульсии (максимальное дробление), а последующие порции дисперсной фазы можно вводить быстрее. 

Если дисперсную фазу ввести слишком быстро, то даже длительное перемешивание при высоких скоростях мешалки не позволит получить высокодисперсную эмульсию.

Ищи здесь, есть все, ну или почти все

Архив блога