РАЗРУШЕНИЯ СТОЙКИХ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ С ПОМОЩЬЮ БИНАРНЫХ КОМПОЗИЦИЙ ПАВ

АННОТАЦИЯ

В этой статье были изучены состав нефтей, которые добываются на местных месторождениях Узбекистана и сравнены показатели качества с требованием стандарта O’zDSt 3032:2015. На основе изученных данных можно оценить товарную нефть по её маркам.

ABSTRACT

In this article, the composition of the oils produced in the local fields of Uzbekistan was studied and the quality indicators were compared with the requirements of the O'ZDST 3032:2015 standard. Based on the studied data, it is possible to evaluate commercial oil by its brands.

Ключевые слова: сырая нефть, содержание воды, качество, стандарт, месторождение, подготовка, товарная нефть.

Keywords: crude oil, water content, quality, standard, field, preparation, commercial oil.

Введение. При извлечении смеси нефти с пластовой водой образуется эмульсия, которую следует рассматривать как механическую смесь двух нерастворимых жидкостей, одна из которых распределяется в объеме другой в виде капель различных размеров [1].

Многолетняя практика показывает, что для разрушения каждого вида устойчивой водонефтяной эмульсии требуется индивидуальный подход по  подбору эффективного деэмульгатора или их композиций с определением оптимальных условий их применения. Поэтому решение такой сложной задачи достигается использованием комплексного подхода, включающего в себя ряд физико–химических, технологических и других видов исследований.

Методы исследования. Деэмульгаторы т.е. поверхностно – активные вещества (ПАВ) обладают способностью понижать поверхностное натяжение в межфазном слое, т.к. они избирательно растворяются в одной из фаз – дисперсионной среде, концентрируются на границе раздела фаз и образуют там адсорбционный слой в виде плёнки. Снижение поверхностного натяжения при этом способствует увеличению дисперсности дисперсной фазы [2].

Смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды, соли нафтеновых кислот, а также различные органические примеси, сопутствующие нефти, т.е. полярные вещества обычно могут служить эмульгаторами. В образовании устойчивых водонефтяных эмульсий принимают участие также парафины и церезины [3].

На практике чаще образуются гидрофобные эмульсии, в которых в качестве эмульгаторов действуют смолы, асфальтеновые вещества, соли органических кислот и т.п. Особенно наличие солей нафтеновых кислот и асфальто – смолистых веществ приводит к образованию эмульсий, отличающихся высокой устойчивостью [3,4].

Причем используемые сегодня на практике с целью повышения добычи нефти методы и приемы увеличения нефтеотдачи пластов, путем закачки в продуктивные горизонты растворов ПАВ, углекислоты, растворов полимеров, мицеллярных систем, вызывают изменения состава и свойств стабилизаторов образующихся эмульсий [5,9].

Нефтяная эмульсия стабилизируется адсорбционными пленками, которые и являются физическим барьером контакта между диспергированными капельками воды. Эти пленки состоят из сложных по составу природных эмульгаторов нефти, которые действуют в сочетании с неактивными компонентами. Главными компонентами граничной пленки являются: комплексы порфирина, асфальтены, смолы, ионы, минеральные частицы (глина, ил, песок, соли), микрокристаллы парафина. По данным [6] толщина этих пленок (так называемых чёрных пленок) в равновесии составляет 300 Å.

Как видно, большое разнообразие природных эмульгаторов в составе нефтей, структурированность и достаточно высокая механическая прочность образуемых ими защитных слоев затрудняют создания универсальных деэмульгаторов для разрушения эмульсий. Необходимый комплекс свойств для разрушения сложных водонефтяных эмульсий могут обеспечить проявляющие синергетический эффект композиции деэмульгаторов на основе ПАВ различной химической структуры, т.е. веществ, имеющих высокую поверхностную активность, индекс диспергирующей способности, соответствующую геометрию молекул, способность хорошо смачивать гидрофобную поверхность (инверсионное действие), и хорошие пептизирующие (дефлокулирующие) свойства. Совокупное действие этих факторов приводит к адсорбционно – вытесняющему эффекту, который способствует полному разрушению устойчивых водонефтяных эмульсий[3-5].

Маслорастворимые деэмульгаторы содержат гидрофобные группы в сочетании с гидрофильными и поэтому они всегда распределяются между углеводородной и водной фазами в соотношении, обусловленном свойствами деэмульгатора и фаз эмульсии.

Водорастворимым деэмульгатором, соотношение распределения которого сдвинуто в сторону водной фазы, является, например, блок – сополимер окисей пропилена и этилена с двухфункциональным стартовым веществом (Проксанол) [5].

В США защищен патент [7], согласно которому разработана деэмульгирующая композиция для предотвращения образования или разделения эмульсий в водных растворах, которая содержит: (а) 1 солей арилалкилсульфоновой кислоты, эффективных для осуществления деэмульгирования эмульсии; (б) первое стабилизирующее вещество типа неионогенного ПАВ  имеющего формулу: 

R⁶O(CH₂CH[R⁷]O)_xR⁸                                                                     (1)

где R⁶-алкил   С_8-16, R⁷-H алкил С_1-6; x=2-20; (в) второе стабилизирующее вешество, состоящее из взаиморастворяемых растворителей типа водорастворимых простых эфиров гликоля, водорастворимых амидов, кетонов и спиртов типа метанола, этанола, пропанола-1, пропанола-2, причем взаимные растворители солюбилизируют компоненты А и Б.

В патенте России [8] предлагают использовать в качестве деэмульгатора углеводородный растворитель (кроме метил-этил-кетонтолуола), а в качестве комплексообразующей добавки – карбамид или тиокарбамид или их смесь в сухом виде или в виде водного раствора с концентрацией от 0,01 до 6%.

Результаты исследования. Учитывая такой подход перспективным нами, были созданы ряд бинарных композиций ПАВ для деэмульгирования стойких водонефтяных эмульсий. В состав разрабатываемых композиций были включены синтезированные ПАВ из жирных кислот хлопкового соапстока и природные неионогенные.

В табл. 1 представлены основные физико-химические характеристики подобранных композиций ПАВ из выше отмеченных компонентов.

  Таблица 1.

Основные физико-химические характеристики подобранных композиций ПАВ для деэмульгирования стойких водонефтяных эмульсий

Обсуждение результатов. Из табл.1 видно, что полученные композиции деэмульгаторов КД – 1, КД – 2, КД – 3 и КД-4 по своим коллоидно – химическим характеристикам значительно отличаются между собой, несмотря на идентичность исходного сырья. Причем из синтезированных  КД-1 имеет  более предпочтительные показатели , чем остальные.

В табл. 2 представлены результаты деэмульгирования стойких водонефтяных эмульсий месторождений Джаркургана.

Из табл. 2. видно, что разработанные композиции деэмульгаторов КД – 1, КД – 2, КД – 3 и КД-4 являются эффективными ПАВ и вполне могут состезятся с известной КД (Россия). Причем, в отдельных случаях КД-1-КД-4 имеют более лучшие характеристики, чем последний.

Вывод. Таким образом, разработанные бинарные композиции деэмульгаторов из местных сырьевых ресурсов могут вполне заменять известные композиции ПАВ, закупаемые из-за рубежа по дорогой цене.

Таблица 2.

Изменение  времени отстоя  и степени обезвоживания  водонефтяных эмульсий  месторождений  Джаркурган  в зависимости  от  вида  композиций деэмульгаторов (КД)  и  их расхода

Это безусловно способствуют значительному снижению себестоимости подготовки и переработки стойких водонефтяных эмульсий. 

Список литературы:

1. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа. – М.: Химия, 1978. – 208с.
2. Громов В.П. Разрушение эмульсий при добыче нефти. – М.: Недра, 1974. – 241 с.
3. Громов В.П. Промысловая подготовка нефти. – М.: Недра, 1977.-181 с.
4. Поконова Ю. Нефть и нефтепродукты. Справочник. – М.: Химия, 2005. -515 с.
5. Багиров И.Т Современные установки первичной переработки нефти. – Баку: Илим, 1998. – 125 с.
6. Левченко Д.М. и др. Эмульсии нефти с водой и способы их разрушения. – М.: Химия, 1967. – 56 с.
7. Патент 6914036 (США). МПК С 09 К 7/00.
8. Патент 2244733 (Россия), МПК С 106 33/04.
9. Сатторов, М. О., Ямалетдинова, А. А., & Бакиева, Ш. К. (2020). Анализ эффективности деэмульгаторов, применяемых при разрушение местных водонефтяных эмульсий. Universum: технические науки, (4-2 (73)), 52-58.
10. Сатторов, М. О., Ямалетдинова, А. А., & Бакиева, Ш. К. (2020). Применение бинарных систем поверхностно-активных веществ для обезвоживания местных нефтей. Universum: технические науки, (11-4 (80)).