Реферат по химии на тему: «водонефтяные эмульсии» icon

Реферат по химии на тему: «водонефтяные эмульсии»



НазваниеРеферат по химии на тему: «водонефтяные эмульсии»
Будкевич Р.Л
Дата конвертации13.05.2013
Размер105.74 Kb.
ТипРеферат
скачать >>>

Министерство образования РТ


АГНИ


Кафедра химии


РЕФЕРАТ

по химии


на тему: «водонефтяные эмульсии»


Выполнил: ст.гр. 11-11

Жирнов А.Е

Проверил: Будкевич Р.Л.


Альметьевск 2003


Содержание:


КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ


ДИСПЕРСНОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ


ВЯЗКОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ


ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ ГЛОБУЛ ВОДЫ НА ВЯЗКОСТЬ

ЭМУЛЬСИЙ


ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВЯЗКОСТИ ДЕГАЗИРОВАННЫХ ЭМУЛЬСИЙ


^ КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

В эмульсиях, т.е. механических смесях нерастворимых друг в друге жидкостей (бывают газожидкостные эмульсии), различают две фазы - внутреннюю и внешнюю.

Лиофобные, т.е. термодинамически неустойчивые, эмульсии классифицируют по полярности дисперсной фазы и дисперсионной среды, а также по концентрации дисперсной фазы в системе:

Согласно первой классификации, различают эмульсии:

- неполярной жидкости (нефти) в полярной воде - эмульсии первого рода, или прямые (М/В),;

- эмульсии полярной жидкости в неполярной среде эмульсии второ­го рода, или обратные (В/М).

Жидкость, в которой содержатся мелкие капли другой жидко­сти, называют дисперсионной средой (внешней, неразрывной, сплошной), а капли жидкости, размещенные в дисперсионной среде,

- дисперсной фазой (внутренней, разобщенной).

В эмульсиях М/В внешней фазой является вода, и поэтому они смешиваются с водой в любых отношениях и обладают высокой электропроводностью, в то время как эмульсии В/М смешиваются только с углеводородной жидкостью и не обладают заметной элек­тропроводностью. Установлено, что тип образующейся эмульсии в основном зависит от соотношения объемов нефти и воды; дисперси­онной средой (внешней) обычно стремится стать та жидкость, объем которой больше.

Иногда нефтяные эмульсии классифицируют по концентра­ции дисперсной фазы в дисперсионной среде, в связи с чем они под­разделяются на три типа: разбавленные, концентрированные и высо­коконцентрированные .

К разбавленным эмульсиям относят системы жидкость - жид­кость, содержащие до 0,2. объем. % дисперсной фазы; к концентри­рованным эмульсиям - с содержанием дисперсной фазы до 74 объем. %; к высококонцентрированным - с содержанием дисперсной фазы свыше, чем 74 объем. %.


Особенности разбавленных эмульсий:

  1. незначительный диаметр капель дисперсной фазы (10'5 см);

  2. наличие на каплях элек­трических зарядов;

  3. низкая вероятность их столкновения;

  4. высо­кая стойкость.

Особенности концентрированных эмульсий:

1)капли имеют относительно большие размеры и могут седиментировать;

2) могут быть как устойчивыми, так и неустойчивыми.

Особенности высококонцентрированных эмульсий:

  1. капли (одиночные) дисперсной фазы практически не способны к седимен­тации;

  2. вследствие большой концентрации могут быть деформиро­ваны.

Размеры капель дисперсной фазы в эмульсиях могут быть са­мыми разнообразными и колебаться в пределах от 0,1 до 100 и более

мкм. Нефтяные эмульсии относятся к полидисперсным системам, т.е. к системам, содержащим частицы самых разных размеров. Нефтяные эмульсии характеризуются следующими основны­ми физико-химическими свойствами: дисперсностью, вязкостью, плотностью и электрическими свойствами. Кратко остановимся на этих свойствах эмульсий.

^ ДИСПЕРСНОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ

Под дисперсностью эмульсий понимают степень раздроб­ленности дисперсной фазы в дисперсной среде. Дисперсность явля­ется важной характеристикой эмульсий, определяющей их свойства. Дисперсность эмульсий характеризуется тремя величинами: диамет­ром капелек d, обратной величиной диаметра капельки D= 1/d, назы­ваемой обычно дисперсностью, удельной межфазной поверхностью, т.е. отношением суммарной поверхности глобул к общему их объему. Все эти величины взаимосвязаны.

Чем больше удельная поверхность, чем более стойкой являет­ся эмульсия, тем будет больше расход деэмульгатора для разрушения бронирующих оболочек на глобулах воды.

Дисперсные системы, состоящие из капель различного диаметра называются полидисперсными. Нефтяные эмульсии относятся к полидисперсным системам.

Удельная поверхность дисперсной системы Sуд равна общей поверхности между фазами S, деленной на объем дисперсной фазы V. Удельную поверхность эмульсий, содержащих в дисперсной фазе сферические частицы диаметром d, определяют по формуле:



Из формулы видно, что удельная поверхность обратно пропорциональна размеру капель.

^ ВЯЗКОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ

Вязкость нефтяных эмульсий - не аддитивное свойство, т.е.



где и - абсолютные вязкости нефти и воды, и она зависит от следующих основных факторов:

  1. вязкости самой нефти;

  2. темпера­туры, при которой формируется эмульсия;

  3. количества содержа­щейся воды в нефти;

  4. степени дисперсности, или диаметра капель дисперсной фазы в дисперсионной среде (для эмульсий типа В/Н).

У нефтяных эмульсий, как и у парафинистых нефтей, не под­чиняющихся закону Ньютона, вязкость изменяется в зависимости от градиента скорости. В этом случае называют кажущейся вяз­костью.

Основной причиной аномалии вязкости эмульсий является деформация диспергированных частиц, возникающая в процессе уве­личения напряжения сдвига. С возрастанием приложенной силы кап­ли эмульгированной жидкости удлиняются, превращаясь из шариков в эллипсоиды, что затрудняет течение и приводит к повышению ка­жущейся вязкости эмульсии.

Над изучением вязкости дисперсных систем и, в частности, эмульсий работали многие исследователи, которые предложили не­сколько уравнений для расчета вязкости систем с различным содер­жанием диспергированного вещества.

А. Эйнштейн предложил следующую формулу:




где -цязкость эмульсии; - вязкость дисперсионной среды (неф­ти); - коэффициент обводненности - отношение объема дисперс­ной фазы (воды) к общему объему системы (воды + нефти). Формула справедлива только при низких концентрациях диспергиро­ванного вещества (воды).

При выводе формулы предполагалось, что диспергированные частицы имеют вид упругих шариков, диаметр которых мал по срав­нению с расстоянием между ними.

Позднее была установлена возможность использования фор­мулы Эйнштейна при обводненности нефти до 15%. Тейлор предложил следующую формулу




где —вязкость эмульсии; - вязкость внутренней фазы; - вяз­кость внешней фазы. Но и она не позволяет достаточно точно опреде­лять вязкость эмульсий.

Одной из таких более универсальных формул является фор­мула Монсона, полученная на калифорнийских нефтях:



Однако она применима, как указывает сам автор, для эмуль­сий, в которых < 0,5

В формуле не учитывается влияние размеров капель воды на величину вязкости эмульсии, что противоречит выводам, сделанным П.А. Ребиндером.


^ ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ ГЛОБУЛ ВОДЫ НА ВЯЗКОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ

Уменьшение размера частиц при одинаковой концентрации дисперсной фазы приводит к увеличению вязкости системы. Связь эта нелинейна и ослабевает по мере увели­чения размера частиц. Установлено, что при диаметрах частиц более 100 мкм влияние их размера на вязкость системы становится пренеб­режимо малым и оно становится весьма ощутимым, когда размер ка­пель достигает 10 и менее мкм.

27

Опираясь на исследования и др. автором в была предложена формула и графики, учитывающие влияние на вязкость дегазированных эмульсий размеров глобул воды при раз­личной обводненности.

Из графика видно, что влияние дисперсности на увеличение вязкости эмульсии весьма существенна при небольших размерах капель, но оно быстро ослабевает при увеличении их разме­ров до 120-160 мкм.



Зависимость :

1, 2, 3 - соответственно при равном 0,2; 0,3; 0,4; 4 - экспериментальные данные Б.А. Соломыкова при (-0,3; - содержание воды в нефти в долях единицы; а - размер глобул, мкм.

^ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВЯЗКОСТИ ДЕГАЗИРОВАННЫХ ЭМУЛЬСИЙ

При составлении проектов разработки и обустройства нефтя­ных месторождений необходимо располагать данными о вязкости разгазированных водонефтяных эмульсий при различной температуре в широком диапазоне обводненности (10-60 %). Однако таких дан­ных, как правило, не хватает в связи с неразбуренностью месторож­дения и небольшим числом скважин, прошедших стадию пробной эксплуатации. Поэтому проблема прогнозирования вязкости водо­нефтяных эмульсий по ограниченному объему материалов и неболь­шому числу параметров всегда весьма актуальна. Наиболее часто из­вестными параметрами оказываются вязкость безводной нефти по нескольким скважинам и заданные значения обводненности и темпе­ратуры.

Особенно важно располагать прогнозными данными по ме­сторождениям и залежам тяжелых нефтей плотностью 900-930 кг/м3, объем добычи которых постоянно возрастает. Как отмечалось, на вяз­кость эмульсии существенно влияет степень дисперсности глобул

воды. При проектировании принимают максимальные значения вяз­кости эмульсий, соответствующие размерам глобул воды в нефти в

промысловых условиях порядка 3-10 мк.

Для приготовления искусственных эмульсий безводные нефти скв. 1, 2, 3 плотностью соответственно 910, 913 и 930 кг/м3 и вязко­стью 74, 90, 144 мПа-с при температуре 20°С использовалась лабора­торная четырехлопастная мешалка и соленая пластовая вода плотно­стью 1,17 кг/м3 обеспечивающая дробление капель пластовой воды до размера 3-10 мк. Стабильность приготовленных эмульсий проверяли путем статического отстоя при температуре 20-22°С в течение 120 мин. Они считались стабильными, если количество выделившейся свободной воды не превышало 0,5% ее исходного содержания.

Вязкость безводных нефтей и искусственных эмульсий опре­деляли на ротационном вискозиметре типа ФАНН, где их выдержи­вали при заданной температуре в течение 10 мин. Показания снимали после включения ротора при частотах вращения п, равных 600, 300, 200 и 100 мин"1. Так как способы эксплуатации скважин, количество извлекаемой жидкости и обводненность нефти в процессе разработки месторождений постоянно изменяются, что влияет на скорость дви­жения жидкости и степень дисперсности эмульсий, пропускную спо­собность трубопроводов обычно рассчитывают по усредненным зна­чениям вязкости эмульсий в диапазоне градиентов скоростей 0,2-1,2 м/с. Усредненный расчетный градиент скорости был принят равным

0,56м/с.

Кажущуюся динамическую вязкость нефти и эмульсий опре­деляли по формуле

=SФfc

где S - фактор скорости (для n, равной 600, 300, 200 и 100 мин-1 S со­ответственно равен 0,5; 1; 1,5 и 3); Ф - показание шкалы вискозимет­ра; f- коэффициент пружины (1 и 10); с = 1 - коэффициент ротора.

Закономерности изменения вязкости эмульсий в зависимости от обводненности при температуре процесса 30-50°С оказались прак­тически одинаковыми. Из этого следует, что вязкость свежесформи­рованных эмульсий различной обводненности при прочих равных условиях (температура и др.) определяется в основном вязкостью безводных нефтей. Следовательно, в первом приближении темп уве­личения вязкости эмульсии можно считать пропорциональным коэф­фициенту обводненности , равному отношению вязкости эмульсии , замеренной при температуре t, к вязкости безводной нефти г|о(ф определенной при той же температуре.

Значения при температуре t = 20-60°С и обводненности w = 0-60%, рассчитанные по экспериментальным данным. Cредние значения для различных типов нефтей при одном и том же w для всех скважин достаточно хо­рошо совпадают и увеличиваются с повышением w. Аналогичные за­кономерности изменения и в зависимости от w получены и для эмульсий, сформированных опресненными водами.

Для исключения промежуточных замеров вязкости безводной нефти при разных температурах был введен поправочный безразмер­ный коэффициент , равный отношению вязкости безводной нефти при t = 20°С к вязкости этой же нефти при температуре t(x). Значения коэффициентов рассчитанные по экспериментальным данным. После соответствующих преобразований линейной зависимости , от t(x) получена формула

= 0,0733t(x) - 0,632.

С учетом этого выражения можно ориентировочно рассчиты­вать прогнозные значения вязкости обводненной нефти при заданных температурах по известной вязкости безводной нефти при фиксиро­ванной температуре t(x) и значению параметра .

Анализ показал, что рассматриваемая методика оценки про­гнозной вязкости приемлема для w <45%. Вместе с тем расчетные значения вязкости эмульсии для нефтей различных скважин обвод-ненностью около 60% изменяются в значительных пределах (рис. 1.7).




Рис. 1.7. Зависимость вязкости эмульсий от обводненности w при температуре 50°С.

кривые: 1, 2 – экспериментальные; 1', 2' -расчетные соответственно для скв. 1 и 2.


Список использованной литературы:

В.П. Тронов «Промысловая подготовка нефти» Казань 2000г 414стр.




Нажми чтобы узнать.

Похожие:

Реферат по химии на тему: «водонефтяные эмульсии» iconДоклад по органической химии ученика 11"А" класса гимназии N1542 Макаровского Александра по теме: "
Получение: в промышленности получают свободорадикальной полимеризацией мономера (метилметакрилата) главным образом в блоке и суспензии,...
Реферат по химии на тему: «водонефтяные эмульсии» iconА. Дореволюционный период
А. Е. Арбузов был в 1911 г избран и являлся (по 1917 г.) заведующим кафедрой химии (по сути – общей химии) и профессором по органической...
Реферат по химии на тему: «водонефтяные эмульсии» iconI. Диеновые углеводороды. Строение и номенклатура
Необходимые знания я получил на уроках химии, но их недостаточно. Поэтому я решил подробно, всесторонне изучить тему «Каучук» по...
Реферат по химии на тему: «водонефтяные эмульсии» iconРеферат по химии на тему " Белковые волокна. Щёлк и шерсть" Подготовлен
Одежда из натуральных волокон полезна для здоровья. Она хорошо смачивается и пропускает пары воды. Натуральные волокна легко окрашиваются....
Реферат по химии на тему: «водонефтяные эмульсии» iconРеферат по химии на тему: " Химия в хозяйстве "
Считают, что жизнь на ней зародилась 800—1000 тыс лет назад. Ученые обнаружили следы деятельности первобытного человека, возраст...
Реферат по химии на тему: «водонефтяные эмульсии» iconРеферат на тему "зарубежные вокальные школы"
Реферат на тему "зарубежные вокальные школы" cтудентки IV курса отделения эстрадного пения Сорокиной А. В., преподаватель Белоброва...
Реферат по химии на тему: «водонефтяные эмульсии» iconПрограмма и правила проведения вступительного испытания по химии
Предмет и задачи химии. Место химии среди естественных наук. Явления физические и химические
Реферат по химии на тему: «водонефтяные эмульсии» iconПрограмма и правила проведения вступительного испытания по химии
Предмет и задачи химии. Место химии среди естественных наук. Явления физические и химические
Реферат по химии на тему: «водонефтяные эмульсии» iconРеферат по истории на тему " Развитие химии в XIX веке"
Аристотеля, Эмпедокла, Левкиппа, Демокрита. Согласно этим учениям, все вещества в природе состоят из более простых частей, называемых...
Реферат по химии на тему: «водонефтяные эмульсии» iconРеферат на тему "Биосфера и экология"
Реферат на тему "Биосфера и экология" по дисциплине Концепции современного естествознания
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы