Реферат по предмету "Химия"


Водонефтяные эмульсии

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:
КЛАССИФИКАЦИЯНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
ДИСПЕРСНОСТЬЭМУЛЬСИЙ
ВЯЗКОСТЬЭМУЛЬСИЙ
ВЛИЯНИЕДИСПЕРСНОСТИ ГЛОБУЛ ВОДЫ НА ВЯЗКОСТЬ
ЭМУЛЬСИЙ
ПРОГНОЗИРОВАНИЕВЯЗКОСТИ ДЕГАЗИРОВАННЫХ ЭМУЛЬСИЙ
КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
В эмульсиях,т.е. механических смесях нерастворимых друг в друге жидкостей (бываютгазожидкостные эмульсии), различают две фазы — внутреннюю и внешнюю.
Лиофобные,т.е. термодинамически неустойчивые, эмульсии классифицируют по полярностидисперсной фазы и дисперсионной среды, а также по концентрации дисперсной фазыв системе:
Согласнопервой классификации, различают эмульсии:
— неполярной жидкости(нефти) в полярной воде -эмульсии первого рода, или прямые (М/В),;
— эмульсии полярной жидкостив неполярной средеэмульсии второ­го рода, или обратные (В/М).
Жидкость, в которойсодержатся мелкие капли другой жидко­сти,называют дисперсионной средой(внешней, неразрывной, сплошной), а капли жидкости, размещенные вдисперсионной среде,
— дисперсной фазой (внутренней, разобщенной).
В эмульсиях М/В внешнейфазой является вода, и поэтому они смешиваются с водой в любых отношениях иобладают высокой электропроводностью, в то время как эмульсии В/М смешиваютсятолько с углеводородной жидкостью и не обладают заметной элек­тропроводностью.Установлено, что тип образующейся эмульсии в основном зависит от соотношенияобъемов нефти и воды; дисперси­онной средой (внешней) обычно стремится стать тажидкость, объем которой больше.
Иногда нефтяные эмульсииклассифицируют по концентра­ции дисперсной фазы в дисперсионной среде, в связис чем они под­разделяются на три типа: разбавленные, концентрированные и высо­коконцентрированные.
К разбавленным эмульсиямотносят системы жидкость — жид­кость, содержащие до 0,2. объем. % дисперснойфазы; к концентри­рованным эмульсиям — с содержанием дисперсной фазы до 74объем. %; к высококонцентрированным — с содержанием дисперсной фазы свыше, чем74 объем. %.
 
 
Особенности разбавленныхэмульсий:
1)  незначительный диаметркапель дисперсной фазы (10'5 см);
2) наличиена каплях элек­трических зарядов;
3) низкаявероятность их столкновения;
4) высо­каястойкость.
Особенностиконцентрированных эмульсий:
1)капли имеют относительнобольшие размеры и могут седиментировать;
2) могут быть какустойчивыми, так и неустойчивыми.
Особенностивысококонцентрированных эмульсий:
1)    капли (одиночные) дисперснойфазы практически не способны к седимен­тации;
2)    вследствие большойконцентрации могут быть деформиро­ваны.
Размеры капель дисперснойфазы в эмульсиях могут быть са­мыми разнообразными и колебаться в пределах от0,1 до 100 и более
мкм. Нефтяные эмульсииотносятся к полидисперсным системам, т.е. к системам, содержащим частицы самыхразных размеров. Нефтяные эмульсии характеризуются следующими основны­мифизико-химическими свойствами: дисперсностью, вязкостью, плотностью иэлектрическими свойствами. Кратко остановимся на этих свойствах эмульсий.
ДИСПЕРСНОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ
Поддисперсностью эмульсий понимаютстепень раздроб­ленности дисперсной фазы вдисперсной среде. Дисперсность явля­ется важной характеристикой эмульсий,определяющей их свойства. Дисперсность эмульсий характеризуется тремявеличинами: диамет­ром капелек d, обратной величиной диаметра капельки D= 1/d, назы­ваемой обычно дисперсностью,удельной межфазной поверхностью, т.е. отношением суммарной поверхности глобул кобщему их объему. Все эти величины взаимосвязаны.
Чем больше удельнаяповерхность, чем более стойкой являет­ся эмульсия, тем будет больше расходдеэмульгатора для разрушения бронирующихоболочек на глобулах воды.
   Дисперсные системы,состоящие из капель различного диаметра называютсяполидисперсными.Нефтяные эмульсии относятся к полидисперсным системам.
Удельная поверхностьдисперсной системы Sудравна общей поверхности между фазами S, деленной на объем дисперсной фазы V. Удельнуюповерхность эмульсий, содержащих в дисперсной фазе сферические частицыдиаметромd, определяютпо формуле:
/>
Из формулывидно, что удельная поверхность обратно пропорциональна размеру капель.
ВЯЗКОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ
Вязкость нефтяных эмульсий — не аддитивное свойство, т.е.
/>
где /> и /> — абсолютные вязкости нефтии воды, и она зависит от следующих основных факторов:
1)  вязкости самой нефти;
2)  темпера­туры, при которойформируется эмульсия;
3)  количества содержа­щейсяводы в нефти;
4)  степени дисперсности, илидиаметра капель дисперсной фазы в дисперсионной среде (для эмульсий типа В/Н).
У нефтяных эмульсий, как и упарафинистых нефтей, не под­чиняющихся закону Ньютона, вязкость /> изменяется в зависимости отградиента скорости. В этом случае /> называюткажущейся вяз­костью.
Основной причиной аномалиивязкости эмульсий является деформация диспергированных частиц, возникающая впроцессе уве­личения напряжения сдвига. С возрастанием приложенной силы кап­лиэмульгированной жидкости удлиняются, превращаясь из шариков в эллипсоиды, чтозатрудняет течение и приводит к повышению ка­жущейся вязкости эмульсии.
Над изучением вязкостидисперсных систем и, в частности, эмульсий работали многие исследователи,которые предложили не­сколько уравнений для расчета вязкости систем с различнымсодер­жанием диспергированного вещества.
А. Эйнштейн предложил следующую формулу:
/>
где />-цязкостьэмульсии; /> — вязкость дисперсионнойсреды (неф­ти);/> - коэффициент обводненности- отношение объема дисперс­ной фазы (воды) к общему объему системы (воды +нефти). Формула справедлива только при низких концентрациях диспергиро­ванноговещества (воды).
При выводе формулы предполагалось, чтодиспергированные частицы имеют вид упругих шариков, диаметр которых мал по срав­нениюс расстоянием между ними.
Позднее была установлена возможность использованияфор­мулы Эйнштейна при обводненности нефти до 15%. Тейлор предложил следующуюформулу
/>
где />—вязкость эмульсии; /> — вязкость внутренней фазы; /> - вяз­кость внешней фазы.Но и она не позволяет достаточно точно опреде­лять вязкость эмульсий.
Одной из таких болееуниверсальных формул является фор­мула Монсона, полученная на калифорнийских нефтях:
/>
Однако она применима, как указывает сам автор, для эмуль­сий, вкоторых/>
В формуле не учитывается влияние размеров капельводы на величину вязкости эмульсии, что противоречит выводам, сделанным П.А.Ребиндером.
ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ ГЛОБУЛ ВОДЫ НА ВЯЗКОСТЬЭМУЛЬСИЙ
Уменьшение размера частицпри одинаковой концентрации дисперсной фазы приводит к увеличению вязкостисистемы. Связь эта нелинейна и ослабевает по мере увели­чения размера частиц.Установлено, что при диаметрах частиц более 100 мкм влияние их размера навязкость системы становится пренеб­режимо малым и оно становится весьмаощутимым, когда размер ка­пель достигает 10 и менее мкм.
27
Опираясь на исследования идр. автором в была предложена формула и графики, учитывающие влияние навязкость дегазированных эмульсий размеров глобул воды при раз­личной обводненности.
Из графика видно,что влияние дисперсности на увеличение вязкости эмульсии весьма существенна принебольших размерах капель, но оно быстро ослабевает при увеличении их разме­ровдо 120-160 мкм.
/>
Зависимость />:
1, 2, 3 — соответственно при /> равном0,2; 0,3; 0,4; 4 — экспериментальные данные Б.А. Соломыкова при (/>-0,3; /> - содержание воды в нефти вдолях единицы; а — размер глобул, мкм.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВЯЗКОСТИ ДЕГАЗИРОВАННЫХ ЭМУЛЬСИЙ
При составлении проектовразработки и обустройства нефтя­ных месторождений необходимо располагатьданными о вязкости разгазированных водонефтяных эмульсий при различнойтемпературе в широком диапазоне обводненности (10-60 %). Однако таких дан­ных,как правило, не хватает в связи с неразбуренностью месторож­дения и небольшимчислом скважин, прошедших стадию пробной эксплуатации. Поэтому проблемапрогнозирования вязкости водо­нефтяных эмульсий по ограниченному объемуматериалов и неболь­шому числу параметров всегда весьма актуальна. Наиболеечасто из­вестными параметрами оказываются вязкость безводной нефти понескольким скважинам и заданные значения обводненности и темпе­ратуры.
Особенно важно располагатьпрогнозными данными по ме­сторождениям и залежам тяжелых нефтей плотностью900-930 кг/м3, объем добычи которых постоянно возрастает. Какотмечалось, на вяз­кость эмульсии существенно влияет степень дисперсностиглобул
воды. При проектированиипринимают максимальные значения вяз­кости эмульсий, соответствующие размерамглобул воды в нефти в
промысловых условиях порядка 3-10 мк.
Для приготовленияискусственных эмульсий безводные нефти скв. 1, 2, 3 плотностью соответственно910, 913 и 930 кг/м3 и вязко­стью 74, 90, 144 мПа-с при температуре20°С использовалась лабора­торная четырехлопастная мешалка и соленая пластоваявода плотно­стью 1,17 кг/м3 обеспечивающая дробление капельпластовой воды до размера 3-10 мк. Стабильность приготовленных эмульсийпроверяли путем статического отстоя при температуре 20-22°С в течение 120 мин.Они считались стабильными, если количество выделившейся свободной воды непревышало 0,5% ее исходного содержания.
Вязкость безводных нефтей иискусственных эмульсий опре­деляли на ротационном вискозиметре типа ФАНН, гдеих выдержи­вали при заданной температуре в течение 10 мин. Показания снималипосле включения ротора при частотах вращения п, равных 600, 300, 200 и 100мин"1. Так как способы эксплуатации скважин, количествоизвлекаемой жидкости и обводненность нефти в процессе разработки месторожденийпостоянно изменяются, что влияет на скорость дви­жения жидкости и степеньдисперсности эмульсий, пропускную спо­собность трубопроводов обычнорассчитывают по усредненным зна­чениям вязкости эмульсий в диапазоне градиентовскоростей 0,2-1,2 м/с. Усредненный расчетный градиент скорости был принятравным
0,56м/с.
Кажущуюсядинамическую вязкость нефти и эмульсий опре­деляли по формуле
/>=SФfc
где S — фактор скорости (для n, равной 600, 300, 200 и 100мин-1 S со­ответственно равен 0,5;1; 1,5 и 3); Ф — показание шкалы вискозимет­ра; f- коэффициент пружины (1 и10); с = 1 — коэффициент ротора.
Закономерностиизменения вязкости эмульсий в зависимости от обводненности при температурепроцесса 30-50°С оказались прак­тически одинаковыми. Из этого следует, чтовязкость свежесформи­рованных эмульсий различной обводненности при прочихравных условиях (температура и др.) определяется в основном вязкостью безводныхнефтей. Следовательно, в первом приближении темп уве­личения вязкости эмульсииможно считать пропорциональным коэф­фициенту обводненности />, равному отношению вязкостиэмульсии />, замеренной при температуреt, к вязкости безводной нефти г|о(ф определенной при той же температуре.
Значения /> при температуре t = 20-60°Си обводненности w= 0-60%, рассчитанные по экспериментальным данным. Cредние значения /> для различных типов нефтейпри одном и том же w для всех скважин достаточно хо­рошо совпадают иувеличиваются с повышением w. Аналогичные за­кономерности изменения /> и /> в зависимости от wполучены и для эмульсий, сформированных опресненными водами.
Для исключения промежуточныхзамеров вязкости безводной нефти при разных температурах был введен поправочныйбезразмер­ный коэффициент/>, равный отношению вязкостибезводной нефти при t = 20°С к вязкости этой же нефти при температуре t(x). Значения коэффициентов /> рассчитанные поэкспериментальным данным. После соответствующих преобразований линейнойзависимости />, от t(x) получена формула
/> = 0,0733t(x) — 0,632.
С учетом этоговыражения можно ориентировочно рассчиты­вать прогнозные значения вязкостиобводненной нефти при заданных температурах по известной вязкости безводнойнефти при фиксиро­ванной температуре t(x) и значению параметра />.
Анализ показал, чторассматриваемая методика оценки про­гнозной вязкости приемлема для w


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Екатерина II – личность и государственный деятель
Реферат Nixon Essay Research Paper In June 1970
Реферат Управление производством и реализацией информационных ресурсов
Реферат Girl Power Essay Research Paper Girl Power
Реферат 1 день. Прибытие в Тбилиси, трансферт с аэропорта в Бакуриани и размещение в гостинице
Реферат Органи внутрішніх справ України
Реферат Фінансова підтримка як складова частина розвитку сільськогосподарських підприємств
Реферат Иммунодефицитные состояния
Реферат Вариационный подход к сглаживанию и определению характерных точек черно-белых изображений
Реферат История исследования змиевых валов Среднего Поднепровья
Реферат Экзистенциалистские мотивы в творчестве Андрея Тарковского
Реферат "Жизнь - это свобода". По произведениям В.Гроссмана "Жизнь и судьба" и Ю.Домбровского "Факультет ненужных вещей"
Реферат Death Penalty Essay Research Paper Persuasive
Реферат The Scarlet Letter Scaffol Scenes Essay Research
Реферат Финансовая ответственность предприятий за нарушение налогового законодательства