Transcript Файл в формате PPT (2,7 МB)

Лекционный курс
«Производственные
водонефтяные
эмульсии»
Часть 1. Классификация эмульсий. Основные
типы структур дисперсной фазы.
Тема 1-4
Механизмы диспергирования в смесях воды
и нефти.
Механическое диспергирование
водонефтяных эмульсий
По существующим представлениям,
в пластовых условиях не происходит
диспергирование смесей нефть-вода
(водонефтяные эмульсии не образуются)
Считают, что водонефтяные эмульсии
формируются исключительно
в результате подвода к потоку
механической энергии в стволе скважины, при
прохождении штуцеров, сужений колонны НКТ,
клапанов глубинных насосов и т.п.
Механическое диспергирование в турбулентных
потоках двух несмешивающихся жидкостей
Возможные структуры потока воды и модельной нефти,
не содержащей природных ПАВ, (масла) при различных
скоростях течения в горизонтальном трубопроводе.
Схемы «инерционного»
и «вязкостного» режимов
диспергирования жидкостей
в турбулентном потоке
Академик А.Н. Колмогоров теоретически доказал,
что при механическом диспергировании возникает
логнормальное распределение капель по размерам:
где d0 — медианный диаметр,
 — параметр распределения
Точки – экспериментальное распределение числа
«крупных» капель по размерам в эмульсии
с водосодержанием =0,36.
Сплошная кривая — аппроксимация данных
логнормальным распределением
Механическое диспергирование при малых
объемных долях одной из жидкостей 1
Вверху — высокая полидисперсность при очень малых 1.
Внизу — механизм снижения полидисперсности при росте 1
за счет формирования удлиненных «нитей» («шнуров»).
Механическое диспергирование при малых
объемных долях одной из жидкостей 1
Формирование бимодальных распределений капель при
доминирующей роли процессов образования удлиненных
«нитей» («шнуров») диспергируемой жидкости
Условие «эквивалентности фаз» условие «инверсии фаз»
в нестабильных ДИСПЕРСИЯХ
  ЭКВ
В/Н
  ЭКВ
Н/В
Метод предсказания
«точки инверсии»
из публикации (Ngan, 2010)
В промысловых
водонефтяных ЭМУЛЬСИЯХ,
стабилизированных
природными ПАВ,
«инверсия фаз»
НЕ ПРОИСХОДИТ !
Механическое диспергирование при
близких («эквивалентных»)
объемных долях обеих жидкостей 1  2
Причина отсутствия
«инверсии фаз»
в промысловых
водонефтяных эмульсиях
НЕФТЬ
ВОДА
НЕФТЬ
Точки – молекулы и частицы
«природных эмульгаторов»
в нефти
Сформированная
В/Н
эмульсия
Нерешенная проблема формирования В/Н эмульсий
с большой объемной долей дисперсной фазы
По существующим представлениям,
в пластовых условиях не происходит
диспергирование смесей нефть-вода
(водонефтяные эмульсии не образуются)
??????
СПОНТАННОЕ ЭМУЛЬГИРОВАНИЕ
Микрофотография
жидкокристаллического слоя
на межфазной границе
вода - нефть
Схема
упорядоченного
расположения
молекул в
жидкокристаллическом
слое
Возможный механизм
самопроизвольного
формирования капель воды
в жидкокристаллическом
слое
Микрофотография «вулкана» спонтанного эмульгирования
воды вблизи неоднородности жидкокристаллического
слоя на границе раздела нефть-вода.
Длина белого отрезка — 50 микрон
Спонтанное образование В/Н эмульсии на границе воды
с природной Ромашкинской нефтью.
Длина белых отрезков – 10 микрон.
10 секунд
3 часа
Время контакта
Спонтанное образование В/Н эмульсии на границе воды
с природной нефтью Канады.
Для системы спонтанно образовавшихся капель,
эволюционирующей путем последовательности
событий коалесценции характерны экспоненциальные
распределения по размерам:
где постоянная  имеет смысл
вероятности коалесценции в единицу времени
Распределение числа капель по размерам в эмульсии
на основе Ромашкинской нефти.
Точки — экспериментальные данные.
Сплошные линии — лог-нормальные функции.
Пунктир – экспоненциальная функция.
СПОНТАННОЕ
ЭМУЛЬГИРОВАНИЕ (?)
МЕХАНИЧЕСКОЕ ДИСПЕРГИРОВАНИЕ
КОНЕЦ
ЛЕКЦИИ