1.4. Нефтяные эмульсии

Эмульсией обычно называют дисперсную систему, состоящую из двух взаимнонерастворимых или малорастворимых жидкостей, одна из которых распределена в другой в виде капель различного диаметра.

Нефтяные эмульсии – это эмульсии, в которых нефть является или дисперсионной (внешней, сплошной) средой, или дисперсной (внутренней, разобщенной) фазой. Эмульсии, в которых вода является дисперсионной средой, принято называть прямыми (например нефть в воде, водоэмульсионная краска, молоко). Эмульсии, в которых вода является дисперсной фазой, принято называть обратными (например вода в нефти).

На нефтяных промыслах образуются как прямые, так и обратные эмульсии (рис. 1.3). Тип эмульсии в основном зависит от соотношения объемов нефти и

17

воды: дисперсионной средой (внешней) обычно стремится стать та жидкость, объем которой больше.

Рис. 1.3. Типы эмульсии: Н/В – нефть в воде, эмульсия прямого типа; В/Н – вода в нефти, эмульсия обратного типа

Особенностью промысловых эмульсий является то, что в них еще содержатся механические частицы и пузырьки газа различного размера. Основными условиями образования нефтяных эмульсий являются:

• турбулентность движения скважинной продукции в трубах, установках, оборудовании;

• наличие в скважинной продукции поверхностно-активных веществ и взвешенных частиц, называемых в данном случае природными эмульгаторами.

Существенное влияние на образование эмульсий оказывают также следующие факторы:

• состав и свойства жидкостей, образующих эмульсию;

• разгазирование нефти;

• температурный режим.

Нефтяные эмульсии могут быть устойчивыми (медленно разрушающимися) и неустойчивыми (быстро разрушающимися). Устойчивые эмульсии требуют значительно больших затрат на подготовку нефти до товарной кондиции.

Образование эмульсий происходит при движении обводненной нефти от забоя до устья скважин, при прохождении через устьевую арматуру, при движении по трубопроводам внутрипромысловой сборной сети и в сепараторах во время разгазирования нефти.

Степень дисперсности и степень устойчивости образующихся эмульсий существенно зависят от способа эксплуатации скважин. Такие осложнения в работе скважин, как отложение на поверхности оборудования асфальтосмолопарафиновых веществ, минеральных солей и т.п., существенно интенсифицируют процесс образования эмульсии, поскольку любые сужения потока продукции скважин оказывают диспергирующее действие. Исключительно интенсивно эмульсии образуются при эксплуатации скважин электроцентробежными и штанговыми скважинными насосами. В насосной

18

скважине, с точки зрения образования эмульсий, условно можно выделить следующие три области: от забоя до приема насоса, от приема до выкида насоса, от выкида насоса до устья скважины. Механизм образования эмульсий в каждой из выделенных областей своеобразный. Это необходимо учитывать при выборе технологии сбора и подготовки нефти на промыслах.

Движение продукции скважин в промысловых трубопроводах сопровождается дальнейшим снижением давления и температуры потока, разгазированием нефти, дальнейшей концентрацией природных эмульгаторов на границах раздела жидкостей. Все это способствует образованию и упрочнению эмульсий. Однако следует учитывать, что в промысловых трубопроводах одновременно с процессами образования также могут происходить процессы разрушения эмульсий. Процессы разрушения эмульсий желательно интенсифицировать, чтобы повысить эффективность подготовки нефти на промыслах.

В сепараторах происходит интенсивное разгазирование нефти, что ведет к интенсивному дроблению дисперсной фазы. По оценке некоторых исследователей степень дробления, например, капель воды в сепараторах, может увеличиваться в десятки и в сотни раз.

Современный этап разработки нефтяных месторождений характеризуется добычей высокообводненной нефти. Нефтяные скважины продуцируют, как правило, нефтяными эмульсиями различной устойчивости. Эффективное отделение воды от нефти в этих условиях возможно только после разрушения эмульсии. Процесс разрушения эмульсии называется деэмульсацией.