Для правильного вибору способів зневоднення нафти (деемульсаціі) необхідно знати механізм утворення емуль-сій і їх властивості. Освіта емульсій вже починається при русі нафти до гирла свердловини і триває при подальшому русі по промисловим комунікацій, тобто емульсії утворюються там, де відбувається безперервне пере-мешіваніе нафти і води. Інтенсивність утворення емуль-сій в свердловині багато в чому залежить від способу видобутку нафти, яка, в свою чергу, визначається характером родовищ в Польщі-дення, періодом його експлуатації та фізико-хімічними властивостями нафти. В даний час будь-родовище експлуатується одним з відомих способів: фонтанні, компресорним або глибинно-насосним.
При фонтанному способі, який характерний для началь-ного періоду експлуатації поклади нафти, відбувається інтенсивний відбір рідини з свердловини. Інтенсивність пере-мешіванія нафти з водою в підйомних трубах свердловини збільшується через виділення розчинених газів, що при-водить до утворення емульсій вже на ранній стадії руху-ня суміші нафти з водою.
У компресорних свердловинах причини утворення емуль-сій ті ж, що і при фонтанної видобутку. Особливо негативні-кові впливає повітря, що закачується іноді замість газу в свердловину, який окисляє частина важких вуглеводнів з утворенням асфальтосмолисті речовин.
При глибинно-насосної видобутку нафти емульгування про-виходить в клапанних коробках, циліндрі насоса, підйомних трубах при зворотно-поступальному русі насосних штанг. При використанні електрозаглибних насосів вода з нафтою перемішується на робочих колесах насоса і в підйом-них трубах.
У емульсіях прийнято розрізняти дві фази - внутрішню і зовнішню. Зовнішня фаза - це рідина, в якій розміщуються дрібні краплі іншої рідини. Зовнішню фазу називають також дисперсійним середовищем, а внутрішня фаза - це рідина, що знаходиться в вигляді дрібних крапель в дисперсійному середовищі [9, 22].
За характером зовнішнього середовища і внутрішньої фази відмінності-ють емульсії двох типів: нафта у воді (н / в) і вода в нафти (в / н). Тип утворюється емульсії в основному залежить від співвідношення обсягів двох фаз; зовнішнім середовищем прагне стати та рідина, обсяг якої більше. На практиці най-більш часто зустрічаються емульсії типу в / н (95%). Рідше, ніж емульсії типу н / в, зустрічаються емульсії третього типу - вода в нафти в воді.
Нафтові емульсії характеризуються в'язкістю, стойкос-ма, щільністю, електричними властивостями і дисперсністю.
В'язкість нафтової емульсії змінюється в широких діапа-зонах і залежить від власної в'язкості нафти, температури утворення емульсії, співвідношення кількостей нафти і води.
Електропровідність чистих нафт коливається від 10 -9 до 10 -14 Ом / м, а електропровідність води в чистому вигляді - від 10 -6 до 10 -7 Ом / м, т. Е. Суміш з цих двох компонентів є хорошим діелектриком. Однак при розчиненні в воді незначної кількості солей або кислот різко підвищується електропровідність води, а отже, і емуль-сі. Електропровідність нафтових емульсій збільшується в кілька разів під час перебування їх в електричному полі. Це пояснюється різною діелектричною проникністю води і нафти і орієнтацією крапель води в нафти уздовж силових ліній електричного поля.
Стійкість (стійкість) емульсій, т. Е. Здатність в протягом певного часу не розділятися на складові компоненти, є найбільш важливим показником для водонафтових сумішей. Чим вище стійкість емульсій, тим важче процес деемульсаціі. Нафтові емульсії володіють різною стійкістю. За інших рівних умов устої-тична емульсій тим вище, чим більше дисперсність. У великій мірі стійкість емульсій залежить від складу компонентів, що входять в захисну оболонку, яка обра-зуется на поверхні краплі.
На поверхні краплі також адсорбуються, покриваючи її бронирующим шаром, що стабілізують речовини, звані емульгаторами. Надалі цей шар перешкоджає злиттю крапель, т. Е. Ускладнює деемульсаціі і сприяє образо-ванию стійкою емульсії. У процесі існування емульсій відбувається зміцнення бронюючої оболонки, так називає-моє «старіння» емульсії. Встановлено, що поверхневі шари мають аномальної в'язкістю і з часом в'язкість бро-нірующего шару зростає в десятки разів. Так, після доби формування поверхневі шари емульсій набували в'яз-кість, відповідну в'язкості таких речовин, як бітуми, які практично за своїми реологическим (текучим) свій ствам наближаються до твердих речовин.
Наявність електричних зарядів на поверхні глобул емуль-сій збільшує їх стійкість. Чим більше поверхневий заряд крапель, тим важче їх злиття і тим вище стійкість емульсії. У статичних умовах дисперсна система елект-річескі врівноважена, що підвищує стійкість емульсії.
З підвищенням температури зменшуються в'язкість нафти і механічна міцність бронюють шару, що знижує стійкість емульсії. Особливо різко простежується впли-яние температури на стійкість емульсій високопарафіністих нафт. Зі зниженням температури в нафти випаду-ють кристали парафіну, які легко адсорбуються на поверхні крапель води, створюючи міцну бронюйте-ющую оболонку.
Суттєво впливає на стійкість нафтових емульсій складу пластової води. Пластові води різноманітні за хімічним складом, але всі вони можуть бути розділені на дві основні групи: перша група - жорстка вода, кото-раю містить хлоркальциевого або хлоркальциевого-магнієві сполуки; друга група - лужна або гідрокарбонатно-натрієва вода. Збільшення кислотності пластових вод призводить до отримання більш стійких емульсій. Змен-шення кислотності пластових вод досягається введенням в емульсію лугу, що сприяє зниженню міцності бро-нірующіх шарів.
Основні із зазначених факторів, що впливають на стійкості-с- емульсій, такі: співвідношення щільності фаз, в'язкість нафти, а також міцність захисних шарів на кап-лях води. Свіжі емульсії легше піддаються руйнуванню, тому зневоднення і знесолення доцільніше про-водити на промислі.
При проектуванні споруд зневоднення нафти для конкретних виробничих умов необхідно мати експериментальні дані про обводнення, якісному і кількісному складі домішок, очікуване стані емульсії. Одночасно з зневодненням нафти відбувається із-дит і її знесолення, оскільки вода відділяється від нафти разом з розчиненими в ній мінеральними домішками. При необхідності, для більш повного знесолення, мож-но додатково в нафту подавати прісну воду, яка розчиняє кристали мінеральних солей, і при подальші-щем відділенні мінералізованої води відбувається углиб-ленне знесолення нафти.