3 Мұнай эмульсиялары

3.1 Мұнай эмульсияларының түзілуі

Мұнай эмульсиясы деп бір-бірінде ерімейтін және ұсақ дисперсті бытыраңқы күйде болатын мұнай мен қабат суларының механикалық қоспасын айтамыз.

Қабатта және ұңғы түбінде эмульсия түзілмейді. Олар ұңғы оқпанында түзіледі, сол себепті эмульсияның түзілу қарқынына ұңғыны пайдалану тәсілі әсер етеді.

Фонтанды ұңғыларда, егер ұңғы өнімінде су болса, онда қысымның төмендеуі әсерінен бөлінетін газдыкөбіктер есебінен сұйықтардың қарқынды араласуы байқалады, яғни неғұрлым тұрақты эмульсиялардың түзілуіне жағдай жасайды.

Бұл процесс әсіресе, штуцер арқылы су аралас мұнай өткен кезде қатты жүреді.

Газлифтілі ұңғыларда эмульсиялардың түзілу жағдайы фонтанды ұңғылардыкіне ұқсас, бірақ та эрлифтіні (ауаны) қолданған кезде неғұрлым тұрақты (яғни, берік) эмульсиялар түзіледі, бұл эмульгатор болып табылатын нафтенді қышқылдың тотықтануымен түсіндіріледі (нафтенді қышқылдар ауа оттегісімен тотығып эмульгаторлар түзеді).

Штангілі сораптарды қолдана отырып ұңғыны терең сораптармен пайдалану кезінде эмульсиялардың түзілуіне жағдай жасайтын факторлар: плунжердің жүріс ұзындығы, минуттағы жүріс саны, сорап клапандарының өлшемдері, еркін газдың болуы, сораптың динамикалық деңгейден төмен батырылуы, сораптың толу дәрежесі және т.б.

Электрлі ортадантепкіш сораптарды қолдану кезінде, сораптың әрбір сатысында газдысұйық қоспасының қарқынды араласуы жүреді, осының нәтижесінде эмульсиялар түзіледі. Неғұрлым тұрақты эмульсиялар электрлі ортадантепкіш сорапты қондырғыны қолдану кезінде байқалса, ал тұрақсыз эмульсиялар бұрандалы (винтті) сорапты қолдану кезінде байқалады. Құбырлар бойында эмульсиялардың түзілуіне турбулентті ағын энергиясы себеп болады. Құбырлардағы қысымның үлкен өзгерісі, газдың бүлкілдеуі (пульсациясы), ысырмалардың болуы, бұрылыстар мен басқа да жергілікті кедергілері мұнайдағы су тамшыларының қарқынды ұсақталуына (диспергирленуіне) жағдай жасайды.

Эмульсиялардың түзілуіне сондай-ақ парафиндерде әсер етеді, өйткені олар құбырлардың өту қимасын тарылтып және ағын жылдамдығын арттырады, осыған байланысты сұйықтардың араласуы күшейеді.

Осылайша, мынадай қорытынды жасауға болады, яғни мұнай эмульсиясы келесі түрде көрінетін энергиялар әсерінен пайда болады:

• механикалық энергия;

• газдың ұлғаю энергиясы;

• ауырлық күші әсерінен пайда болған энергия.

Мұнай эмульсиясындағы су тамшыларының өлшемі жұмсалған энергия мөлшеріне кері пропорционал. Ұңғы өнімінің сулануы 40-60% -ке жеткен кезде эмульсияның түзілу процессі қарқынды жүреді, яғни жүйе жоғары тұтқырлық және тиксотроптық қасиеттер әсерінен ағымдылығын жоғалтады. Бұл жағдайларда жүйеге ертерек реагент - деэмульгаторды енгізу ұсынылады.

3.2 Мұнай эмульсиясының жіктелуі

Эмульсияларды екі фазаға бөледі: ішкі және сыртқы. Құрамында басқа сұйықтардың ұсақ тамшылары бар сұйықты дисперсті орта (сыртқы, жалпы фаза) деп, ал дисперсті ортада ұсақ тамшылар түрінде орналасатын сұйықты дисперсті фаза (ішкі, айрылған фаза) деп атайды.

Дисперсті орта мен дисперсті фазаның сипаты бойынша эмульсияларды екі түрге бөледі:

І - тура түрдегі (судағы мұнай), оларды (С/М) деп белгілейді.

ІІ - кері түрдегі (мұнайдағы су), оларды (М/С) деп белгілейді.

С/М - эмульсиясында сыртқы фаза ролін су атқарады, сондықтан олар кез-келген арақатынастағы сумен жақсы араласады және жоғарғы электрөткізгіштікке ие болады, ал М/С эмульсиясы тек қана көмірсутекті сұйықтармен араласады және электрөткізгіштік қасиеті болмайды.

Түзілетін эмульсия түрі мұнай мен су көлемдерінің арақатынасына байланысты және қай сұйықтың көлемі көп болса, сол сыртқы орта болып табылады.

Бірақта, эмульгаторлардың (яғни асфальтендер, нафтендер, шайырлар, парафиндер, тұздар және механикалық қоспалар) қатыстырылуымен мұнай мен судың араласуы кезінде түзілетін эмульсия түрлері өзгереді. Өйткені, гидрофобтық қасиеттері бар эмульгаторлар (яғни суда ерімейтін, ал мұнайда еритін) М/С - (мұнайдағы су) түріндегі эмульсияны түзсе, ал гидрофильді қасиетке ие эмульгаторлар (суда еритін) С/М (судағы мұнай) түріндегі эмульсияны түзеді.

Кәсіпшілік жағдайында, эмульсиядағы судың мөлшерін әдетте олардың түсі бойынша шамалайды:

• құрамында 10%-ке дейін суы бар эмульсияның түсі мұнайдан ерекшеленбейді;

• 15-тен-20% дейін суы бар эмульсияның түсі қоңырдан сарыға дейін өзгереді;

• 25%-астам су болса - сары түске ие болады.