Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий Сладовская Ольга Юрьевна

Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий
<
Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Сладовская Ольга Юрьевна. Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий : диссертация ... кандидата технических наук : 02.00.13.- Казань, 2003.- 166 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/3809-8

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1 Аналитический обзор 7

1.1. Состав, строении и свойства компонентов высоковязких нефтей. 7

1.1.1. Некоторые закономерности в составе и строении асфальтенов и смол. 9

1.1.2.Методы исследования состава и строения основных фрагментов нефтяных дисперсных систем. 13

1.2. Дисперсное строение нефтяных систем . 20

1.2.1.Влияние состава и строения нефтяных дисперсных систем на структурно-механические свойства. 23

1.3. Современные представления о реологии неньютоновских жидкостей . 26

1.3.1. Влияние внешних факторов на реологические свойства нефтяных дисперсных систем. 29

1.4. Методы снижения вязкости нефтей и нефтяных эмульсий 33

1.4.1. Применение ПАВ для снижения вязкости нефтей и нефтяных эмульсий . 36

ГЛАВА 2 Экспериментальная часть 42

2.1. Физико-химические характеристики нефтей 42

2.2. Структурно-групповой состав нефтей 44

2.3. Структурно-динамический анализ нефтей методом импульсного ЯМР 49

2.4. Изучение реологических характеристик нефтей и нефтяных эмульсий 67

2.5. Характеристика выбранных реагентов 75

2.6. Оценка реологических свойств нефтей и нефтяных эмульсий с применением реагентов 79

2.7. Оценка деэмульгирующей эффективности реагентов 83

ГЛАВА 3 Обсуждение результатов 88

3.1. Исследование свойств и состава нефтей 88

3.2 Структурно-динамический анализ нефтей методом импульсного ЯМР 98

3.3. Реологические свойства нефтей 111

3.4. Влияние поверхностно-активных веществ на вязкостные свойства нефтей и нефтяных эмульсий 123

3.5. Оценка влияния композиционных составов на реологические и эмульсационные свойства нефтяных эмульсий 137

3.6. Технологическая часть 148

Выводы 151

Список Использованных Источников 15 2

Приложение 1 166

Введение к работе

Актуальность темы. Мировые геологические ресурсы тяжелых неф-тей оцениваются в 700 млрд. т, что соизмеримо с мировыми запасами обычной нефти [1]. В республике Татарстан на долю высоковязких нефтей приходится значительная часть запасов, а в последние годы за счет выра-ботки активных ресурсов легких нефтей с р<0,870 г/см , намечается тенденция к увеличению количества добычи тяжелых высоковязких нефтей.

В отличие от обычных нефтей, представляющих собой мало- и среднеконцентрированные дисперсные системы, высоковязкие нефти являются высококонцентрированными дисперсными системами, что отражается на эффективности процессов их добычи, транспортировки и переработки. С целью оптимизации этих процессов важное значение приобретает исследование структурно-группового состава и коллоидно-химических свойств высоковязких нефтей.

Наиболее важным является вопрос транспортировки высоковязких нефтей. Протяженность трубопроводов достигает нескольких сотен километров; создать оптимальные термобарические условия для эффективной транспортировки по всему участку трубопровода невозможно, в результате чего высоковязкая нефть претерпевает многократные изменения дисперсности, что отражается на ее вязкостных свойствах. Все это приводит к резким колебаниям гидродинамических сопротивлений трубопроводной аппаратуры.

В связи с этим актуальным становится поиск новых технологических решений в области транспортировки высоковязких нефтей, одним из которых является разработка химических реагентов комплексного действия для снижения их вязкости.

Работа выполнена в соответствии с научным направлением - «Создание научных основ и разработка новых высокоэффективных технологий в химии и нефтехимии» по теме «Изучение природы синергизма межмо- лекулярных взаимодействий в растворах органических соединений» на период 1995-2000 г. г., код темы по ГАСНТИ 61.51.17.61.51.37.

Работа выполнялась также по программе «Фундаментальные основы химии и разработка новых высоких химических технологий» в рамках проекта Академии наук РТ и фонда НИОКР РТ по теме: "Разработка композиционных реагентов для снижения вязкости нефтей и нефтяных эмульсий" № 07-7.6-132/2002 (Ф).

Цель работы: Разработка композиционных реагентов комплексного действия, эффективно снижающих вязкость нефтей и водонефтяных эмульсий и обладающих деэмульгирующими свойствами с целью их использования в нефтепромысловой практике.

Научная новизна: впервые изучен структурно-групповой состав пяти высоковязких нефтей, определена молекулярная подвижность их групповых компонентов, изучены реологические характеристики нефтей и их водонефтяных эмульсий; впервые исследовано влияние ПАВ и ароматических углеводородов на времена релаксации групповых компонентов НДС; установлено, что введение концентрата ароматических углеводородов (ПАБС) изменяет молекулярную подвижность групповых компонентов НДС, что приводит к снижению вязкости и агрегативной устойчивости НДС; выявлены синергетические эффекты межмолекулярных взаимодействий между ароматическими углеводородами и ПАВ в НДС, на основе которых разработаны новые химические реагенты для снижения вязкости нефтей и разрушения водонефтяных эмульсий.

Практическая значимость. Разработаны композиционные реагенты комплексного действия, снижающие вязкость тяжелых нефтей и разрушающие их водонефтяные эмульсии. Для реагента под торговой маркой «ИНТА-12» разработаны технические условия, технологическая карта на выпуск его опытной партии на АО «Казаньоргсинтез», получено санитарно-эпидемиологическое заключение и сертификат ТЭК системы «ТЭКСЕРТ», допускающий применение его в технологических процессах добычи и транспорта нефти на территории Российской Федерации.

Реагент «ИНТА-12» прошел опытно-промысловые испытания на объектах Демкинского месторождения ЗАО «ТАТЕХ». Акт проведения испытаний прилагается.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на научно-практической конференции «Высоковязкие нефти, природные битумы и остаточные нефти разрабатываемых месторождений» в рамках VI международной специализированной выставки «Нефть, газ - 99», Казань, 1999 г., на научно-практической конференции «Новейшие методы увеличения нефтеотдачи пластов - теория и практика их применения» в рамках VIII международной специализированной выставки «Нефть, газ. Нефтехимия - 2001», Казань, 2001 г., на всероссийской конференции «Актуальные проблемы нефтехимии», Москва, 2001 г., на всероссийской научно-технической конференции «Большая нефть: реалии, проблемы, перспективы», Альметьевск, 2001 г., на отчетных научно-практических конференциях, КГТУ, Казань, 1999-2001 г.

По результатам исследований вошедших в диссертацию опубликовано 4 статьи, 10 тезисов докладов, получено положительное решение о выдаче патента.

Автор выражает большую благодарность за содействие и научную консультацию при выполнении и оформлении диссертационной работы доценту каф. химической технологии переработки нефти и газа КГТУ к. т. н. Башкирцевой Н. Ю.

Дисперсное строение нефтяных систем

В свете исследований последний лет, основанных на коллоидно-химических представлениях, нефть следует рассматривать как дисперсную систему, различающуюся качеством и соотношением компонентов, находящихся в надмолекулярных структурах, сольватных оболочках и молекулярном состоянии. Нефтяные системы можно отнести к молекулярным растворам, если они содержат смешивающиеся на молекулярном уровне компоненты. При изменении условий фазового равновесия нефтяные системы подвержены расслоению на макрофазы, а при достижении критических значений P-V-Т-параметров способны перейти в критическое состояние, в котором жидкая и газовая фаза неразличимы между собой. В практике добычи и переработки подобные состояния нефтяных систем - вполне обычное явление [48]. Таким образом, нефтяные системы, учитывая их двойственную природу - с одной стороны, это растворы высокомолекулярных соединений в низкомолекулярном растворителе, а с другой стороны - микрогетерогенные системы, и их можно рассматривать как с позиций теории растворов, так и с позиций дисперсных систем. Классическим признаком любых дисперсных систем, в том числе и нефтяного происхождения, служит обычно различие агрегатных состояний дисперсной фазы и дисперсионной среды. Нефтяные дисперсные системы (НДС) - это олеодисперсные системы, дисперсионная среда которых неполярна или малополярна, а в качестве дисперсной фазы выступают CAB, кристаллы парафинов, пузырьки газа, глобулы воды, частицы механических примесей и т.д. Дисперсные системы, состоящие из двух фаз, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды можно разделить на 8 типов [49]. Однако надо заметить, что в большинстве случаев реальные нефтяные системы в процессах добычи, транспортировки, переработки и применения являются полигетерогенными, т. е. состоят из трех и более фаз. Причем НДС различаются между собой по степени диспергирования одной фазы в другой: размер дисперсных частиц может колебаться от нескольких нанометров до долей микрона. Для обозначения элемента дисперсной структуры НДС принят термин «сложная структурная единица» (ССЕ). ССЕ являются фазовыми частицами и к ним применим фазовый подход.

В составе ССЕ различают внутреннюю часть (ядро) и сольватную оболочку, окружающую ядро. ССЕ, образующиеся в нефти из CAB и других нефтяных гетероорганиче-ских компонентов, характеризуются убыванием плотности энергии ММВ от центра частицы к ее периферии. На первый взгляд может показаться, что ССЕ это есть модель ас-фальтеновой мицеллы, предложенная Пфайфером. Действительно у них много общего, однако главное отличие мицеллы от ССЕ состоит в том, что в образовании последней могут принимать участие углеводороды любого строения, в том числе и дифильного, обладающие различным потенциалом межмолекулярного взаимодействия. Во-вторых, размеры ядра и адсорбционно-сольватного слоя ССЕ могут быть переменными. Участие дифильных молекул смол, тяжелых ареновых и гетероорганических соединений в построении ССЕ состоит в том, что они соответствующим образом ориентируются по адсорбционному механизму на границе раздела ядра и адсорбционно-сольватного слоя [2]. Адсорбционно-десорбционное равновесие приводит к перераспределению соответствующих соединений между дисперсионной средой и дисперсной фазой. В общем случае ССЕ, состоящая из ядра и сольватного слоя, находится в динамическом равновесии со средой. При определенной концентрации первичных ССЕ в НДС, когда вероятность их столкновения достаточно высока, в системе образуются вторичные ССЕ. Авторами работы [50] рассматриваются условия формирования вторичных ССЕ, одно из которых отсутствие стерических затруднений к сближению первичных ССЕ. Кроме того, кинетическая энергия молекул НДС должна быть меньше энергии парного взаимодействия молекул, входящих в состав сольват-ных слоев сближающихся первичных ССЕ. Таким образом, в реальных НДС ССЕ могут находиться в начальной стадии фазообразования в виде первичных, а в дальнейшем и в виде вторичных образований. Сольватные оболочки ССЕ представляют собой поверхность раздела фаз в нефтяной системе, в зависимости от внешних условий и состава среды их толщина может меняться, а сами ССЕ, как лабильные образования, могут деформироваться. В связи с этим, в системе происходит непрерывное изменение свойств от значений близких к свойствам слоя на поверхности ядра до значений, характерных для дисперсионной среды.

Внутренние силы упругости стремятся вернуть ССЕ первоначальную форму. От величины сил сцепления между ядрами ССЕ, числа связей в объеме структуры и ее размеров зависит прочность связей нефтяной дисперсной системы, а следовательно и ее структурно-механические свойства. С позиций коллоидной химии принято выделять свободнодисперс-ные и связнодисперсные системы [51]. По мере перехода из молекулярного в свободнодисперсное, а затем и в связнодисперсное состояние непрерывно изменяется структурно-механическая прочность. На первом этапе формирования первичных ССЕ толстые адсорбционно-сольватные слои, а также отсутствие связи между ССЕ обусловливает свойства НДС: сравнительно низкую механическую прочность, структурную вязкость, высокую кинетическую устойчивость. Низкая механическая прочность НДС обусловлена тем, что силы ММВ в дисперсных частицах действуют через ад-сорбционно-сольватный слой, ССЕ находятся друг от друга на значительном расстоянии, поэтому силы взаимодействия между дисперсными частицами ослаблены. Разнообразие структур в реальных дисперсных системах не позволяет четко разделить их на два указанных выше вида. Безусловно, существует множество промежуточных состояний систем [52]. Одним из наиболее распространенных промежуточных видов дисперсионных систем являются водонефтяные эмульсии, которые представляют собой высоко агрегатированными дисперсионными системами. Причиной высокой устойчивости нефтяных эмульсий является образование на поверхности капель воды со стороны нефтяной фазы, защитных слоев из содержащихся в нефти природных стабилизаторов, в качестве которых выступают нафтеновые кислоты, смолы, асфальтены, парафины, церезины, порфирины, металлпорфириновые комплексы [53]. Природные поверхностно-активные вещества адсорбируются на поверхности капель воды со стороны нефтяной фазы, образуя защитные

Современные представления о реологии неньютоновских жидкостей

Одной из наиболее характерных особенностей жидкостей является способность изменять свою форму под действием внешних сил. Это свойство жидкости объясняется силой межмолекулярного взаимодействия или подвижностью (скольжением) молекул жидкости относительно друг друга. Реакция жидкости на внешнее воздействие, выраженная в сопротивлении движению одной части жидкости относительно другой части, характеризуется напряжением сдвига и вязкостью. Сила внутреннего трения, или вязкость, существует у всех реальных жидкостей и газов. Она прямо пропорциональна градиенту скорости, направленного по нормали к движению [57]. Жидкости, которые при изменении скорости сдвига имеют постоянную вязкость, т. е. обладают прямо пропорциональной зависимостью между скоростью сдвига и приложенным напряжением сдвига, принято называть ньютоновскими. Ньютоновская вязкость зависит только от температуры и давления и не зависит от скорости сдвига. Во всех остальных случаях жидкости относятся к неньютоновским. Неньютоновские жидкости обычно определяются как жидкости, не обладающие прямой пропорциональностью между скоростью сдвига и приложенным напряжением сдвига, иными словами их вязкость зависит от скорости сдвига [58].

Несмотря на то, что только ньютоновским жидкостям присуще свойство, называемое вязкостью, для неньютоновских жидкостей коэффициент пропорциональности между напряжением сдвига и скоростью сдвига принято также называть вязкостью. Вязкость неньютоновской жидкости не остается постоянной при заданных температуре и давлении, а зависит от других факторов, таких как скорость деформации сдвига, конструктивные особенности аппаратуры, в которой находится жидкость, и от предыстории жидкости. Реальные жидкости с нелинейной кривой течения (неньютоновские) принято делить на три основных типа [59]. 1. Жидкие системы, для которых скорость сдвига в каждой точке кривой течения представляет некоторую функцию только напряжения сдвига в той же точке - пластичные и псевдопластичные (дилатант-ные) жидкости. 2. Более сложные по реологическим свойствам жидкости, в которых зависимость между напряжением и скоростью сдвига определяется временем действия напряжения и предысторией деформирования -тиксотрпные, реопектические жидкости. 3. Системы, обладающие свойством как твердого (упругого) типа, так и жидкости и частично проявляющие упругое восстановление формы после снятия напряжения - упруговязкие. К неньютоновским жидкостям относятся нефти и нефтяные эмульсии. Их вязкость при изменении скорости течения значительно меняется, т. к. в этом случае частицами, которые перемещаются относительно друг друга в потоке, являются не молекулы, как в ньютоновских жидкостях, а коллоидные частицы, способные дробиться и деформироваться при увеличении скорости или изменении условий потока. При определении вязкостных свойств ньютоновских и неньютоновских жидкостей различают следующие понятия: динамическая, кинематическая и условная вязкость. Исходя из физической сущности определений общей характеристикой вязкости как для ньютоновской, так и для неньютоновской жидкости является понятие динамической вязкости, которое определяется как сопротивление оказываемое жидкостью при относительном перемещении двух ее слоев площадью 1 м2, отстоящих друг от друга на расстоянии 1 м, под влиянием внешней силы ВІН при скорости перемещения в 1м/с. Таким образом для определения динамической вязкости требуется источник постоянного давления (постоянно приложенного напряжения) на жидкость. Это условие предопределяет дополнительные технические трудности, сложность воспроизведения и трудоемкость анализа. Поэтому в технике весьма употребимо понятие о кинематической вязкости.

Сущность метода определения кинематической вязкости заключается в замене постоянного давления (внешней силы) давлением столба жидкости, равным произведению высоты столба жидкости, плотности жидкости и ускорения силы тяжести. Эта замена привела к значительному упрощению и распространению метода определения кинематической вязкости в стеклянных капиллярных вискозиметрах. Динамическая и кинематическая вязкости - это вполне определенные физические характеристики, которые, как и все другие величины, выражены в абсолютных единицах и могут быть подставлены в те или другие расчетные формулы. В случаях, когда вязкость применяется не как расчетная величина, а как практическая характеристика продукта, ее принято выражать не в абсолютных, а в относительных, или условных единицах. Способы определения кинематической и условной вязкости основаны на истечении жидкости под влиянием силы тяжести - постоянной внешней силы, а способ определения динамической вязкости основан на измерении скорости течения под влиянием переменного внешнего сдвигающего усилия. Поэтому для определения реологических характеристик неньютоновских жидкостей, вязкость которых изменяется от приложенного напряжения сдвига, единственно верной является динамическая вязкость.

Оценка реологических свойств нефтей и нефтяных эмульсий с применением реагентов

С целью снижения вязкости нефтей и нефтяных эмульсий было исследовано влияние реагентов различных классов на их реологические свойства. Пробы нефти или эмульсии готовили следующим образом. В емкость к образцам нефти или эмульсии при температуре 20С микропипеткой добавляли расчетное количество раствора реагента. Пробы с реагентами интенсивно перемешивали на лабораторном перемешивающем устройстве ПЭ-6410 при температуре 20С в течение 15 минут. Для измерения реологических свойств из емкости отбирали необходимое количество образца и переносили в измерительный цилиндр ротационного вискозиметра РЕОТЕСТ 2.1. Для проведения испытания образцы нефти или нефтяной эмульсии с реагентом готовили в количестве от 50 до 200 мл. Проведение испытания осуществляли сразу же после приготовления образца, что было вызвано необходимостью исключения влияния реагентов на процессы седиментации, происходящие в любой нефтяной системе. Количество реагента, вводимое в пробу в зависимости от объема пробы приведено в табл. 2.28. Реологические параметры нефтей и нефтяных эмульсий с добавкой различных реагентов при различной температуре приведены в табл. 2.29-2.33. Исследования реологических и эмульсионных свойств нефтяных эмульсий проводились на искусственных эмульсиях сырых нефтей. Для приготовления нефтяной эмульсии применялась модель пластовой воды, приготовленная растворением 55 г хлорида натрия в 1 литре дистиллированной воды.

Для определения деэмульгирующей способности и сравнения эффективности различных композиционных составов использовалась эмульсия содержащая 80% об. нефти и 20% об. пластовой воды. Нефть и пластовую воду заливали в гомогенизатор и перемешивали в течение 10 минут. Количество воды и нефти, заливаемых в гомогенизатор, оставались постоянными в каждом опыте для исключения влияния объема перемешиваемого вещества на интенсивность перемешивания. В конические колбы объемом 250 мл помещали 60 мл эмульсии, затем пипеткой добавляли рассчитанное количество 1%-ного раствора реагента, соответствующего расходу в г/т, согласно табл. 2. и встряхивали на лабораторном перемешивающем устройстве ПЭ-6410 в течение 10 минут. Содержимое конической колбы переливали в цилиндр на 50 мл и отстаивали в течение двух часов в водяной бане при температуре 50 С. Степень разрушения эмульсии контролировали визуально по количеству выделившейся воды. Показания снимали через 5, 10, 20, 30, 60. 90, 120 минут от начала опыта. Для точного определения остаточного содержания воды в нефти после отстоя определяли остаточное содержание воды по методу Дина и Старка [117]. Для определения устойчивости эмульсии параллельно ставили холостой опыт без добавления реагента.

Для более точного сравнения эмульсию также встряхивали в течение 10 минут, затем в цилиндре помещали в водяную баню на 2 часа. По количеству отделившейся воды в холостом опыте давали заключение об устойчивости используемой эмульсии. Все приготовленные эмульсии отличались высокой агрегативной устойчивостью и без реагента в течение двух часов при t = 50 С не расслаивались. Выбор температуры процесса 50С обусловлен, прежде всего, технологическими параметрами проведения процесса на промысле и связан с высокой устойчивостью образовавшихся эмульсий. Для сравнения результатов в каждом опыте проводили исследования действия сепарола на процесс разрушения нефтяной эмульсии. Результаты исследования деэмульгирующей эффективности композиционных составов и индивидуальных реагентов приведены в табл. 2.35-2.38. Таблица 2.37 - Деэмульгирующая эффективность композиционного состава Синтанол ЭС-3-ПАБС при обезвоживании искусственной эмульсии Степноозерской нефти (скв. №655)

Влияние поверхностно-активных веществ на вязкостные свойства нефтей и нефтяных эмульсий

Анализ патентных исследований в области подготовки высоковязких нефтей показал [88-95], что на сегодняшний день остро стоит проблема выбора эффективного способа снижения вязкости нефтей и эмульсий. Высокая вязкость сильно осложняет процессы транспортировки нефтей, за счет увеличения гидродинамических сопротивлений трубопроводной аппаратуры, увеличиваются нагрузки на насосное оборудование, при этом часто происходит разрыв магистральных трубопроводов, сопровождающийся значительными разливами нефти. Все это усугубляет и без того сложную экологическую обстановку. Неуклонный рост добычи высоковязких нефтей послужил толчком для разработки новых направлений в области их подготовки и переработки. Изначально проблемы транспортировки высоковязких нефтей решались в основном путем использования различных растворителей или тепловых воздействий, за счет которых происходит разжижение среды и снижение ее вязкости. Однако такие методы существенно увеличивают себестоимость перекачки.

Известно, что при добыче и трубопроводном транспорте высоковязких нефтей и водонефтяных эмульсий ПАВ можно применять для улучшения реологических характеристик самих нефтей и эмульсий, для изменения условий взаимодействия на границах раздела нефтяных потоков с металлом, а также для снижения поверхностного натяжения на границе раздела нефть-вода. Однако, применение ПАВ в качестве реагентов для снижения вязкости нефтей ограничено сложностью состава нефтяных систем, сложностью подбора эффективных реагентов для конкретной нефти, а также возможностью появления отрицательных эффектов, т. е. ухудшением одного из свойств этой системы. Выбор поверхностно-активных веществ в качестве реагентов для регулирования вязкостных свойств обусловлен их способностью адсорбироваться на поверхности раздела фаз. Коллоидно-химический подход к строению нефтяных систем, рассматривающий нефть как дисперсную систему, позволяет выделить основные ее составляющие, которые играют решающую роль в процессах диспергирования, фазообразования и структурирования. Введением ПАВ можно реально воздействовать на процессы структурообразования нефтей путем разрушения пространственного каркаса; в случае нефтяных эмульсий используемые реагенты также должны выполнять роль деэмульгаторов и способствовать снижению степени дисперсности. Среди используемых реагентов в нефтепромысловой химии ранее широко использовались реагенты-деэмульгаторы Р-4В и Д-157. В настоящее время по ряду причин спрос на эти вещества несколько снизился. Однако исследование влияния ПАВ на вязкостные свойства нефтяных систем целесообразнее было начать с более известных реагентов. В ходе изучения реологических свойств ряда нефтей выяснилось, что введение реагентов Р-4В и Д-157 позволяет снизить вязкость и нефтей и нефтяных эмульсий (табл. 3.6). В зависимости от скорости течения депрессия вязкости различна: на начальных скоростях сдвига силы сцепления между конгломератами частиц велики, следовательно уровень вязкости всех нефтей на этом участке высокий. Активные компоненты, проникая в структурный каркас, образуют новые связи, при этом силы взаимодействия уменьшаются, что ведет к уменьшению напряжений сдвига и, следовательно, вязкости.

Постепенное возрастание скорости течения сопровождается разрушением пространственной структуры и разрывом связей между ассоциатами уже под действием механических сил. В этом случае влияние ПАВ ослабляется. Оценивая характер реологических параметров в целом, надо заметить, что эффективность реагентов Р-4В и Д-157 сильнее выражается на нефтяных эмульсиях. Очевидно, наличие в их молекулах гидрофильной (окись этилена) и гидрофобной (окись пропилена) составляющих усиливает поверхностную активность веществ в нефтяных эмульсиях и способствует понижению механической прочности бронирующих оболочек на глобулах воды, что приводит к коалесценции и уменьшению дисперсности эмульсии. В результате вязкость нефтяной эмульсии снижается. Исследованиями аномальных нефтей установлено [62, 64, 152], что присутствующие в НДС парафины в основном представлены в виде мелких кристаллов с адсорбированными на их поверхности смолами. Кристаллы парафинов равномерно распределены по всему объему НДС и об разуют структурную решетку, в ячейках которой иммобилизована дисперсионная среда. Процессы структурообразования в присутствии CAB происходят практически во всех пластовых нефтях и оказывают существенное влияние на подвижность нефти. Комплекс поверхностных и объемных свойств ПАВ играет большую роль в процессах адсорбции на межфазных поверхностях, а смачивающие и дисперсные свойства ПАВ способствуют изменению структуры адсорбционных слоев на границах раздела фаз в объеме нефти, что влечет за собой изменение всей структуры нефтяной дисперсной системы и модификацию ее реологических и вязкостных свойств. Синтанолы ЭС-3 и АЛМ-10, реагенты ОС-20 и ПЭС-20 используются в качестве тесктильно-вспомогательных веществ, что свидетельствует об их высокой смачивающей способности. Вполне вероятно это свойство будет проявляться в процессах адсорбции на границах раздела нефть - металл, нефть - твердая фаза, в результате чего будет изменяться объемные характеристики нефтяной системы и ее вязкость. Частицы асфальтенов, образующие в нефти пространственные структуры взаимодействуют между собой через прослойки дисперсионной среды. Прочность структуры зависит от того, насколько развиты сольват-ные слои, окружающие частицы асфальтенов. Чем тоньше сольватный слой, тем сильнее взаимодействие между частицами и прочнее структура. Среди всего ряда испытанных реагентов полиалкилбензольная смола (ПАБС) - побочный продукт производства изопропилбензола не обладает ярко выраженными поверхностно-активными свойствами. В ее составе содержатся многозамещенные моно- и полиалкилбензолы, что указывает на родственность с химическим составом асфальтеновой мицеллы. В связи с этим при введении добавок ПАБС в нефтяную систему следует ожидать снижения ее вязкости.

Похожие диссертации на Разработка реагентов для регулирования вязкости нефтей и нефтяных эмульсий