Дисперсность эмульсии. Дисперсность эмульсии - это степень раздробленности дисперсной фазы 2 в дисперсионной среде 1 (рис. 5.1). Дисперсность – основная характеристика эмульсии, определяющей их свойства. Размеры капелек дисперсной фазы в нефтяных эмульсиях изменяются от 0,1 до 100 мкм (10-5–10-2см). Основной характеристикой дисперсности эмульсии является удельная межфазная поверхность (рис. 5.2), определяемая из отношения суммарной поверхности капелек к общему их объему.
Вязкость эмульсии. Вязкость эмульсий зависит от вязкости самой нефти, температуры, при которой получается эмульсия, количества воды, содержащейся в нефти, степени дисперсности, присутствия механических примесей (особенно сульфида железа FeS) и рН воды. Вязкость нефтяных эмульсий не обладает аддитивным свойством, т. е. вязкость эмульсии не равна суммe вязкости нефти и воды
µэм ≠µн+µв, (5.1)
где µн и µв соответственно динамическая вязкость нефти и воды.
Вязкостные свойства эмульсий и жидкостей вообще обусловливают зависимость градиента скорости dv/dr от касательного напряжения сдвига τ (рис. 5.3, а).
Pиc. 5.3. Зависимость напряжения сдвига τ от градиента скорости dv/dr:
1 — ньютоновские жидкости; 2, 3—неньютоновские жидкости.
Плотность эмульсии. Плотность эмульсии можно рассчитать, зная плотности нефти и воды, образующих эмульсию, и их процентное содержание, по следующим формулам:
э
, (5.2)
э=
,
(5.3) э=
.
(5.4)
В формулах (5.2, 5.3 и 5.4) обозначены: Gв, Gн —соответственно объемные расходы воды и нефти, м3/с; ρэ, ρн и ρв—соответственно плотность эмульсии, нефти и воды, кг/м3; W —объемная доля дисперсной фазы (W= Gв/( Gв+ Gн); q—содержание воды и растворенных солей в эмульсии, мас. %.
Величина q определяется из следующего соотношения
q=q0/(1-0,01x), (5.5)
где q0 - содержание чистой воды в эмульсии;x - содержание растворенных солей в воде, %.
Если известна плотность пластовой воды ρв, плотность добываемой нефти ρн и плотность образованной эмульсии ρэ, то обводненность нефти W(%) можно определить по следующей формуле:
W=
.
(5.6)
Электрические свойства эмульсий. Нефть и вода в чистом виде — хорошие диэлектрики. Проводимость нефти колеблется от 10-10 до 10-15(Ом ∙ см)-1, а воды — от 10-7 до 10-8 (Ом ∙ см)-1. Однако дажепри незначительном содержании в воде растворенных солей или кислот электропроводимость ее увеличивается в десятки раз. Поэтому электропроводимость нефтяной эмульсии обусловливается не только количеством содержащейся воды и степенью ее дисперсности, но и количествомрастворенных в этой воде солей и кислот. Экспериментально установлено, что в нефтяных эмульсиях, помещенных в электрическом поле, капельки воды располагаются вдоль его силовых линий, что приводит к резкому увеличениюэлектропроводимости этих эмульсий. Явление это объясняется тем, что капельки воды имеют приблизительно в 40 раз большую диэлектрическую проницаемость, чем капельки нефти.
Устойчивость нефтяных эмульсий и их старение. 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 формулой
τ=Н/υ, (5.7)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.