1. Дисперсностью:

• мелкодисперсная r_к 0,2 - 20 мк

• средне дисперсная r_к 20 - 50 мк

• грубодисперсная r_к 50 – 100 мк

В нефтяных эмульсиях как правило содержаться частицы всех трех видов т.е. нефтяная эмульсия - полидисперсная система. Чем выше дисперсность, тем устойчивее эмульсия.

При образовании эмульсии, вследствии большого увеличения поверхности раздела между двумя жидкостями, система получает и большой запас свободной энергии:

(5.11)

где F - запас свободной энергии, σ - поверхностное натяжение, S - свободная энергия единицы поверхности

В силу наличия F система термодинамически неустойчива и стремится перейти в устойчивое состояние. В нефтедобывающей промышленности все действия по разрушению эмульсии направлены на уменьшение F.

2. На устойчивость влияют эмульгаторы, образующие на поверхности капель адсорбционные защитные оболочки, препятствующие слиянию этих капель. К эмульгаторам относятся вещества с высокой поверхностной активностью (асфальтены, смолы, нафтены, комплексы с металлами (V, Ni, Zn, Fe, Ti) и тонкодисперсные неорганические вещества (глины, песок, горные породы), механические примеси. Гидрофильные эмульгаторы (глина, мел, гипс).

3. Устойчивость зависит от электрических зарядов на поверхности частиц, глобул. В водной среде вокруг глобулы создается так называемый двойной защитный слой. Частицы, имеющие отрицательные заряды будут отталкиваться. Если такую эмульсию поместить в электрическое поле, то капельки Н₂О располагаются вдоль его силовых линий, это используется для разрушения нефтяных эмульсий.

4. Устойчивость зависит от температуры. Чем ниже t, тем устойчивее эмульсия, увеличивается броуновское движение, способствующее слипанию капель, при повышении t, уменьшается μ, уменьшается прочность адсорбционных оболочек.

5. Влияние рН среды: с увеличением рН снижаются реологические свойства поверхностных слоев на границе нефть-вода, что приводит к расслоению слоев добавлением в эмульсию щелочи.

Разрушение эмульсий описывается законом Стокса:

Шарообразная частица, диаметром d, V = πd³/6, плотности ρ_ч подвергается действию силы тяжести

(5.12)

где P - сила тяжести, g - ускорение свободного падения.

Этой силе противостоит сила сопротивления

(5.13)

где є - коэффициент сопротивления среды = f(Re), v_ч - линейная скорость частицы, f -поперечное сечение частицы = πd² / 4

При равномерном движении сила сопротивления равна массе частицы.

(5.14)

Для ламинарного течения при (Re = 1)

(5.15)

(5.16)

(5.17)

где V - скорость оседания шарообразной частицы, ρ_ф - вязкость среды, g = 9,81 м/сек²

Для разрушения нефтяной эмульсии необходимо:

• столкновение глобул (частиц) воды,

• слияние глобул в капли,

• выпадение укрупнившихся капель под действием силы тяжести.

В промышленной практике применяются следующие методы разрушения эмульсий:

1. механические,

2. термические,

3. химические,

4. электрические.

К механическим методам относятся отстаивание, центрифугирование и фильтрование. Процесс отстаивания применяется для отделения основной массы воды в сырьевых резервуарах промысловых систем сбора нефти. Термический основан на применении теплоты. При нагревании эмульсии пленка эмульгатора расширяется и лопается, а капельки жидкости сливаются друг с другом. Химический - обработка деэмульгаторами - веществами, которые ослабляют структурно-механическую прочность слоев обволакивающих капли воды. Они как бы вытесняют с поверхности капелек воды эмульгаторы - естественные ПАВ, содержавшиеся в нефти и пластовых водах, (асфальтены, нафтены, смолы, парафины).