УСТОЙЧИВОСТЬ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

Самым важным показателем для нефтяных эмульсий является их устойчивость (стабильность), т.е. способность в течение опреде­ленного времени не разрушаться и не разделяться на нефть и воду.

Устойчивость эмульсии определяется временем ее существо­вания и выражается очень простой формулой τ = Н/υ, где Н - вы­сота столба эмульсии, см; v - средняя линейная скорость расслоения эмульсии, см/с.

Различают также агрегативную и кинетическую устойчивость. Первая характеризует способность глобул к укрупнению, а вторая - расслоение эмульсии на нефть и воду.

Мерой общей устойчивости эмульсии может служить изменение ее плотности за определенный промежуток времени в определенном слое или        количество выделившейся воды при отстое.

На устойчивость нефтяных эмульсий большое влияние оказывают:

1) дисперсность системы; 2) физико-химические  свойства эмульгаторов, образующих на поверхности раздела фаз адсорбционные защитные оболочки; 3) наличие на глобулах дисперсной фазы двойного элёктрического заряда;  4) температура смешивающихся жидкостей; 5) величина рН эмульгированной пластовой воды.

Кратко остановимся на этих факторах:

1) По дисперсности нефтяные эмульсии подразделяются на: мелкодисперсные с размером капель воды от 0,02 до 20 мк; средней дисперсности, с водяными капельками размером от 20 до 50 мк; грубодисперсные - с каплями воды размером от 50 до 300 мк. В нефтя­ных эмульсиях практически содержатся водяные капли, соответст­вующие всем трем видам. Такие эмульсии называются полидисперс­ными.

Чем выше дисперсность эмульсии, тем она устойчивее при всех прочих равных условиях. Однако вследствие огромного увели­чения поверхности раздела между двумя жидкостями система, полу­ченная диспергированием, приобретает большой запас свободной поверхностной энергии А и становится термодинамически неустойчивой:                     А=σ · S

где А- свободная энергия единицы поверхности; S - суммарная пло­щадь поверхности раздела.

Такая система будет стремиться самопроизвольно перейти в устойчивое  состояние,  уменьшая  запас  свободной   поверхностной энергии А, что, в свою очередь, может осуществляться двояко: за счет уменьшения  или площади S или поверхностного натяжения σ  в результате  введения  в эмульсию ПАВ.

2) Ha устойчивость эмульсий большое влияние оказывают стабилизирующие        вещества,        называемые        эмульгаторами образующие   на   поверхности   капель   адсорбционные   защитные оболочки (''брони"), которые препятствуют слиянию этих капель.

3) Устойчивость   нефтяных  эмульсий   в   большой   степени зависит  также   от  электрического   заряда   на   поверхности   частиц (глобул).   Образующийся   двойной   электрический   слой   защищает    частицы эмульсии от слипания подобно адсорбционным оболочкам. Происхождение двойного электрического заряда на границе раздела фаз можно объяснить следующим образом. В гомогенной (однородной) фазе при равновесных условиях электрический потенциал любого компонента имеет постоянную величину во всем объеме.

Водная фаза нефтяной эмульсии - это хороший электролит, диссоциирующий  на положительные Н⁺ и отрицательные ОН^- ионы.

На границе раздела фаз (нефти и воды) ионы эти адсорбируются. На адсорбции ионов существенным образом сказывается природа адсорбента, т.е. веществ, растворенных в воде и нефти, которые называются естественными ПАВ. Ионы, способные поляризоваться, адсорбируются только на поверхностях, состоящих из полярных молекул. Микроучастки поверхности капельки полярной воды, несущие определенный заряд, адсорбируют (сгущают) противоположно заряженные ионы. При этом ионы электролита, имеющие противоположный знак, не адсорбируются, но под действием сил электростатического притяжения остаются вблизи адсорбционных ионов, образуя с ними на поверхности адсорбента двойной электрический слой. Частицы, имеющие на своей поверхности одинаковые заряды, взаимно отталкиваются.

Адсорбция диспергированных особенно твердых эмульгаторов на водонефтяной поверхности и утолщение межфазного бронированного слоя на этой поверхности всегда протекает во времени, поэтому эмульсия В/М со временем становится более устойчивой, т.е. происходит ее старение. В начальный период старение происходит весьма интенсивно, затем постепенно замедляется и часто уже через сутки прекращается. Следует отметить, что свежие эмульсии разрушаются значительно легче и быстрее.