Лекционный комплекс
Применение мицеллярно-полимерных растворов
жүктеу/скачать 1,16 Mb.
|
Техника и технология
| Применение мицеллярно-полимерных растворов
Одним из вариантов повышения эффективности применения ПАВ в процессах нефтевытеснения является использование так называемых мицеллярных растворов (микроэмульсий) совместно с полимерной (буферной) оторочкой для их защиты от преждевременного разрушения в пластовых условиях. Мицеллярные системы (микроэмульсии) образуются в определенном диапазоне температур и концентраций при смешении воды (определенной минерализации и солевого состава) (10-95%), ПАВ (ионогенных и неионогенных) (4-15%), углеводородной фазы (сжиженный газ, керосин, сырая легкая нефть) (2-80%) и содетергента-стабилизатора (спирты С3 – С7) (до 20%). Мицеллярные растворы представляют собой прозрачные или полупрозрачные жидкости. Они в основном однородны и устойчивы к фазовому разделению, в то время как эмульсии нефти в воде или воды в нефти не являются прозрачными, разнородны по строению глобул и обладают фазовой неустойчивостью. Оптимальные мицеллярные растворы (МР) получаются, когда энергия взаимодействия ПАВ с водой и ПАВ с углеводородной фазой одинаковы и значительны по величине. Это основное условие для образования устойчивых мицеллярных растворов. Однако для повышения их устойчивости в пластовых условиях (состав нефти, пластовой воды, насыщенность и строение пласта и пр.) в растворы добавляется четвертый компонент – стабилизатор. Изменяя содержание ПАВ, стабилизатора, углеводородов и воды можно получить мицеллярный раствор с различными структурами мицелл, устойчивостью и межфазным натяжением на контакте с нефтью и водой (рисунок 9). I – неравновесный мицеллярный раствор с высокой концентрацией ПАВ, растворимый и в воде и в углеводородах; II – мицеллярный раствор с внешней водной фазой (водный, или водонефтяная микроэмульсия), уравновешенный с нефтью и растворимый только в воде. Избыток нефти с течением времени выделяется из раствора и образуется устойчивая граница раздела фаз, но межфазное натяжение на границе с нефтью мало, а на границе с водой равно нулю. Хорошо вытесняется буферной жидкостью, плохо вытесняет нефть, теряет ПАВ, уходящие в воду. III - мицеллярный раствор с внешней углеводородной фазой (углеводородный, или нефтеводяная микроэмульсия), уравновновешенный с водой и растворимый только в нефти. Избыток воды с течением времени выделяется из раствора и образуется устойчивая граница раздела фаз, но межфазное натяжение на границе с водой мало, а на границе с нефтью равно нулю. Плохо вытесняется буферной жидкостью, теряет ПАВ, уходящие в нефть. IV – мицеллярный раствор среднефазный, уравновешенный с нефтью и водой и нерастворимый ни в нефти, ни в воде. Избыток воды и нефти с течением времени выделяется из раствора, и образуются устойчивые границы раздела фаз, но межфазное натяжение на границе с нефтью и водой очень мало, что обеспечивает эффективное вытеснение нефти за счет солюбилизации при отсутствии смешения МР с пластовыми жидкостями. Тип мицеллярного раствора зависит от соотношения компонентов, минерализации воды, температуры, тип ПАВ и других факторов. Возможно совместное существование различных типов и структур МР и их взаимный переход друг в друга (инверсия). Состав нефти так же влияет на выбор ПАВ по причине того, что нефть может иметь значительную долю высокомолекулярных компонентов, таких как смолы и асфальтены. Часть этих компонентов может быть поверхностно-активной, может стабилизировать границу нефти с солевым раствором и «конкурировать» с ПАВ. Например, нефть сама легко формирует (очень стабильные) эмульсии с раствором воды. IV – мицеллярный раствор среднефазный, уравновешенный с нефтью и водой и нерастворимый ни в нефти, ни в воде. Избыток воды и нефти с течением времени выделяется из раствора, и образуются устойчивые границы раздела фаз, но межфазное натяжение на границе с нефтью и водой очень мало, что обеспечивает эффективное вытеснение нефти за счет солюбилизации при отсутствии смешения МР с пластовыми жидкостями. Рисунок 9. Типы мицеллярных растворов: 1 - неравновесный мицеллярный раствор; 2, 3, 4 – равновесные мицеллярные растворы соответствующих типов; 5 – вода минерализованная; 6 – нефть Тип мицеллярного раствора зависит от соотношения компонентов, минерализации воды, температуры, тип ПАВ и других факторов. Возможно совместное существование различных типов и структур МР и их взаимный переход друг в друга (инверсия). Состав нефти так же влияет на выбор ПАВ по причине того, что нефть может иметь значительную долю высокомолекулярных компонентов, таких как смолы и асфальтены. Часть этих компонентов может быть поверхностно-активной, может стабилизировать границу нефти с солевым раствором и «конкурировать» с ПАВ. Например, нефть сама легко формирует (очень стабильные) эмульсии с раствором воды. Для анионных ПАВ, это может быть достигнуто путем изменения концентрации соли в растворе воды. Было найдено, что в повышении поверхностной активности сульфонатов нефти хлорид натрия более эффективен, чем сульфат, карбонат или триполифосфат натрия. Увеличение концентрации соли вызывает более высокое экранирование заряда головной части ПАВ и снижает энергию взаимодействия. Причиной этого является сложная природа сырой нефти и необходимость адаптации ПАВ к сырой нефти. В то время как для чистых алкановых систем многие типы ПАВ демонстрируют великолепную активность и сверхнизкие МФН наблюдаются только для тщательно сформулированной системы ПАВ, как правило, это смеси ПАВ со вспомогательным растворителем. Кроме того, свойства пластовой нефти, которые определяют активность ПАВ, известны в незначительной мере. По этой причине выбор ПАВ для химических МУН, до сих пор в определенной степени, базируется только на лабораторных методах подбора. жүктеу/скачать 1,16 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|