Молекулярно-кинетические I свойства дисперсных систем
Лиофильные: термодинамически и, следовательно, кинетически устойчивы Лиофобные
Stability of dispersed systems
- Бұл бет үшін навигация:
- ПОНЯТИЕ КОАГУЛЯЦИИ
- Первая стадия
- Вторая стадия
| Лиофильные: термодинамически и, следовательно, кинетически устойчивы
|
|
Лиофобные: термодинамически неустойчивы, для них различают понятия агрегативная и кинетическая устойчивость |
Можно считать, что нефть в пластовых условиях, при которых она пребывает неограниченное время, обладает высокой агрегативной и седиментационной устойчивостью.
ПОНЯТИЕ КОАГУЛЯЦИИ
Коагуляция в широком смысле включает в себя все процессы, идущие в результате потери системой агрегативной устойчивости. Она может закончиться как разрушением системы, так и образованием в ней структур - структурообразованием.
Высокодисперсная система может быть получена в результате конденсации из истинного раствора и является устойчивой к седиментации, но агрегативно неустойчива. Полученная дисперсная система может быть разрушена путем агрегирования до макрочастиц, или, в зависимости от условий, подвержена структурообразованию (часто желательному и полезному процессу).
Оба эти процесса: разрушение и структурообразование протекают в две стадии.
Первая стадия состоит в сближении частиц дисперсной фазы и фиксации их на некоторых расстояниях. Такие агрегаты называются флокулами, а сам процесс - флокуляцией. Аналогичный процесс в структурообразовании называется коагуляционным структурообразованием. Эта стадия обратима, обратный процесс носит название пептизации и может протекать самопроизвольно, под влиянием ряда факторов.
Коагуляционные структуры характеризуются повышенной вязкостью и пластичностью, они обладают тиксотропными свойствами, т. е. способностью восстанавливать структуру после механического воздействия. Однако они не прочные, так как образованы за счет ван-дер-ваальсовских сил взаимодействия.
Вторая стадия является более глубоким процессом, который ведет к разрушению прослоек дисперсионной среды и образованию непосредственного контакта между частицами дисперсной фазы. В системах образуются жесткие агрегаты из твердых частиц, а для систем с жидкими и газообразными фазами происходит процесс полного слияния частиц - коалесценция.
В структурообразовании из подвижных коагуляционных структур (гелей) при удалении прослоек дисперсионной среды образуются жесткие конденсационные структуры, или конденсационно-кристаллизационные структуры, представляющие из себя связно-дисперсные системы.
Этот процесс носит название синерезиса.
Обратный процесс - превращение в свободнодисперсную систему - возможен, если вновь затратить работу на разрушение системы, то есть путем несамопроизвольного диспергирования. Конденсационные структуры образуются за счет химических связей и обладают упругими, но хрупкими свойствами. Под действием нагрузки они разрушаются.
Общая схема коагуляции как общего процесса потери системой агрегативной устойчивости, связанной с уменьшением свободной поверхностной энергии Gs
Нефть в резервуары поступает с большим количеством диспергированной твердой фазы, которая может состоять из выкристаллизовавшегося из раствора парафина, парафиновых стружек, удаленных после очистки труб скребками, а также парафиновой массы после различных пропарок и промывок горячей нефтью нефтепромыслового оборудования. Вся эта диспергированная масса в период хранения в резервуаре подвергается седиментации и осаждается в виде рыхлой массы, постепенно уплотняясь у днища. Слой, отложившийся у днища, за несколько месяцев обычно достигает 1,8-2 м и занимает до 10% резервуара. Отложения парафина сокращают их полезный объем, приводят к искажению данных замера и осложняют эксплуатацию.
Одним из основных факторов, определяющих природу устойчивости свободнодисперсных нефтяных систем, является тепловое движение, которое может оказывать, кроме стабилизирующего, и дестабилизирующее влияние.
НДС будет седиментационно устойчивой (при условии малых размеров частиц), если под действием теплового движения частицы равномерно распределены по объему дисперсионной среды и способны преодолеть действие силы тяжести.
Дестабилизирующее влияние теплового движения значимо для седиментационной устойчивости нефтяных суспензий и прежде всего связано с тем, что оно препятствует коагуляции частиц дисперсной фазы.
Явление пептизации, или самопроизвольного диспергирования, наблюдается в асфальтеносодержащих системах при введении соответствующего растворителя, добавок диспергаторов и при увеличении температуры. Яркий пример самопроизвольного диспергирования – образование глинистых дисперсий, составляющих основу буровых промывочных растворов и способствующих кольматации пласта.
Процессы, вызывающие потерю устойчивости дисперсных систем.
Различают термодинамические и кинетические факторы агрегативной устойчивости дисперсных систем. Так как движущей силой коагуляции является избыточная поверхностная энергия, то основными факторами, обеспечивающими устойчивость дисперсных систем (при сохранении размера поверхности), будут те, которые снижают поверхностное натяжение. Эти факторы относят к термодинамическим. Они уменьшают вероятность эффективных соударений между частицами, создают потенциальные барьеры, замедляющие или даже исключающие процесс коагуляции. Чем меньше поверхностное натяжение, тем ближе система к термодинамически устойчивой.
жүктеу/скачать 1,63 Mb.
Достарыңызбен бөлісу:
