Эмульсия

Эмульсия - дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде).
Эмульсии могут быть образованы 2^мя любыми несмешивающимися жидкостями.
В большинстве случаев одной из фаз эмульсий является вода, а другой - вещество, состоящее из слабополярных молекул (например, нефть или газ).
2 фазы нефтяных эмульсий:

• внутренняя - дисперсной фазой, и она разобщена;
• внешняя - дисперсионной средой (постоянная фаза), представляющей собой сплошную неразрывную фазу.

Жидкость, образующая взвешенные капли, - это дисперсная фаза, а та, в которой взвешены капли, - постоянной фазой (дисперсионной средой).
Эмульгированию нефти способствует:

• наличие нафтеновых кислот или сернистые соединений в смолистой нефти;
• интенсивное перемешивание ее с водой при добыче.

2 типа эмульсий:

• нефть в воде - гидрофильная эмульсия, когда нефтяные капли образуют дисперсную фазу внутри водной среды. Содержание нефти: менее 1 %.
• вода в нефти - гидрофобная эмульсия, когда капли воды образуют дисперсную фазу в нефтяной среде. Содержание воды: 0,1 - 90 % и более.

Тип эмульсии зависит от соотношения объемов нефти и воды: дисперсионной средой стремится стать жидкость, объем которой больше.
Определение типа эмульсии путем определения свойств ее дисперсионной среды:

• в эмульсии нефть/вода дисперсионной средой является вода, и поэтому такая эмульсия смешивается с водой в любых соотношениях и обладают высокой электропроводностью,
• в эмульсии вода /нефть дисперсионной средой является нефть, и эмульсия смешиваются только с углеводородной жидкостью и не обладают достаточной электропроводностью.

В настоящее время эмульсионные составы применяются в различных процессах добычи нефти и газа:

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

В каждом случае используются определенные типы эмульсий и специально подобранные с учетом необходимых физико-химических свойств эмульсионные составы.


Основные физико-химические свойства нефтяных эмульсий.

Дисперсность эмульсии - это степень раздробленности дисперсной фазы в дисперсионной среде.
Дисперсность - основная характеристика эмульсии, определяющей их свойства.
Размеры капелек дисперсной фазы в нефтяных эмульсиях 0,1 - 100 мкм.

Вязкость эмульсии - зависит от

- вязкости самой нефти,
- температуры, при которой получается эмульсия,
- количества воды, содержащейся в нефти,
- степени дисперсности,
- присутствия механических примесей (особенно сульфида железа FeS),
- рН воды.

Вязкость нефтяных эмульсий не обладает аддитивным свойством, т. е. вязкость эмульсии не равна сумме вязкости нефти и воды.
При содержании воды в нефти свыше 20 % вязкость эмульсии резко возрастает.
Максимума вязкость достигает при критической концентрации воды, характерной для данного месторождения. При дальнейшем росте концентрации воды вязкость эмульсии резко уменьшается.


Эмульсия типа нефть /вода транспортируется при меньших энергетических затратах, чем эмульсия типа вода/нефть.

Электрические свойства эмульсий.
Нефть и вода в чистом виде - хорошие диэлектрики.
Электропроводимость нефти (удельная) 2∙10⁻¹⁰ - 0,3∙10⁻¹⁸ Ом⁻¹∙см⁻¹, а воды 10⁻⁷ - 10⁻⁸ Ом⁻¹∙см⁻¹.
Наличие в воде растворенных солей или кислот увеличивает электропроводимость в 10^ки раз.
В нефтяных эмульсиях, помещенных в электрическом поле, капли воды располагаются вдоль его силовых линий, что приводит к резкому увеличению электропроводимости этих эмульсий. поскольку капли воды имеют в 40 раз большую диэлектрическую проницаемость, чем нефти.
Этот метод используется для разрушения нефтяных эмульсий.

Устойчивость нефтяных эмульсий и их старение (стабильность) - способность в течение определенного времени не разрушаться и не разделяться на нефть и воду.
В процессе перемешивания нефти с пластовой водой, вода дробится на мелкие капельки (глобулы), на поверхности которых адсорбируются частицы эмульгатора и образуют пленку, препятствующую слиянию глобул.
Устойчивость нефтяных эмульсий зависит:

• дисперсность системы,
• физико-химические свойства эмульгаторов, образующих на поверхности раздела фаз адсорбционные защитные оболочки;
• наличие на глобулах дисперсной фазы двойного электрического заряда;
• температура смешивающихся жидкостей;
• величина рН эмульгированной пластовой воды.