ИЗМЕРЕНИЕ СОСТАВА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД

эмульсия (масло в воде)
Обратная эмульсия (вода в масле)
Множественная эмульсия

– 20 мкм)
Среднедисперсные (20 – 50 мкм)
Грубодисперсные (50 – 300

мкм)

ПОЛИДИСПЕРСНАЯ

Эмульсия – термодинамически неустойчивая система

Устойчивость эмульсии – ее способность не разрушаться и не разделяться на 2 несмешивающиеся фазы

Влияющие факторы
1) время существования эмульсии;
2) наличие эмульгаторов, их состав и концентрация

парафины) Соли (в составе пластовых вод)
Нефтяной газ

ПАВ (деэмульгаторы, присадки и т.п.)

– 1200 (О -, SO3 -, N - соединения нефти)
АСФАЛЬТЕНЫ

- наиболее высокомолекулярные вещества из всех выделенных компонентов нефти (молекулярные массы колеблются в пределах 600-1600). При нагревании не плавятся, при температурах выше 300 °С разлагаются с образованием газов и трудно сгорающего кокса
ПАРАФИНЫ - смесь твёрдых углеводородов метанового ряда преимущественно нормального строения с 18-35 атомами углерода в молекуле (С18Н38 до С35Н72) и температурой плавления 45-65 °C (содержание в эмульсии от долей % до 20%)
АССОЦИАТЫ – надмолекулярные углеводородные группы, пространственные структуры из углеводородных молекул, удерживаемых силами Ван-дер-Ваальса
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИМЕСИ – вещества различной химической природы (песок – кварц; глина - каолинит; продукты коррозии - окислы железа; частицы почвы; CaCO3; MgCO3; CaSO4 и др.)

(H+, Na+, K+, Ca2+, OH-, Cl- и т.д.), микроэлементы (Br,

J), коллоидные частицы (SiO2, Fe2O3, Al2O3), растворенные газы (CO, CO2, H2S, CH4) и др.
В зависимости от соотношения ионов определяется тип пластовых вод – кальциевые, карбонатные и т.д.

ряда от С1 до С4 и неуглеводородных компонентов (N2, CO2,

H2S, H2, He, Ar и т.п.), доля которых составляет от 1,5 до 30%

Классификация по содержанию углеводородов С3 и выше

Легкие (бедные) менее 50 г/м3

Средние от 50 до 400 г/м3

Жирные свыше 400 г/м3

ОСЛОЖНЯЮЩИЕ ФАКТОРЫ:
- неопределенность дисперсного состава;
- неравномерность распределения частиц в объеме контролируемой среды, обусловленная особенностями структуры потоков.

3) диаметра трубопровода; 4) его расположения в пространстве
Вертикальные промысловые трубопроводы
Сплошная

жидкость

Пузырь-ковая

Пузырьково-снарядная

Пробковая

Снарядно-кольцевая

Кольцевая

Дисперсно-кольцевая

Дисперсная

Сплошной газ

Пузырьковая
Пузырьково-снарядная
Магистральные трубопроводы
Послойная (концентрация, вязкость и дисперсность

равномерно возрастают от верхних слоев к нижним)
Однородная
С миграцией капель внутренней фазы к центру трубопровода (центр параболы может смещаться в обе стороны в зависимости от режима движения эмульсии и соотношения в ней фаз)

химическом строении
Наличие инородных включений
Многообразие условий существования контролируемых сред
Постоянное изменение реологических

параметров и физико-химических свойств вследствие изменения давления, температуры и расхода потока

сферы W = (4/3)πR3ρ

не совпадают; количество частиц среднего размера очень мало или они

вообще не представлены в распределении

фаза существенно отличаются по плотности, размер частиц 0,1 – 300

мкм)

В ПОЛЕ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СИЛ (дисперсная среда и дисперсная фаза имеют близкие значения плотности, размер частиц 1 нм – 1 мкм)

РЕГИСТРАЦИЯ КИНЕТИКИ МАССООБМЕННОГО ПРОЦЕССА, ОБУСЛОВЛЕННОГО ДВИЖЕНИЕМ ЧАСТИЦ (КАПЕЛЬ) В ПОЛЕ ВНЕШНИХ СИЛ

- датчик микроперемещений;
4 - чашка сбора осадка;
5 -

устройство ввода;
6 - блок связи;
7 – компьютер

- вес частиц, полностью осевших к данному времени ti, т.е.

имеющих радиус больший ri = K(H/ti)1/2;
- скорость накопления осадка в момент времени ti ,которая определяется оседанием частиц с размером, меньшим ri.

Уравнение накопления осадка

Величина qi численно равна отрезку, отсекаемому на оси ординат касательной, проведенной к седиментационной кривой в точке, соответствующей времени ti.

– внутренний электрод; 4 – крышка; 5 – отверстие для

заливки исследуемой жидкости; 6 – токосъемные контакты; 7 – измеритель емкости; 8 – регистратор; 9 – винтовой канал; 10 – днище; 11 – кольцевая полость для сбора дисперсной фазы; 12 – привод вращения

Скорости движения твердых и жидких частиц в поле центробежных сил

ρд, µд, ρс, µс – плотность и динамическая вязкость дисперсных частиц и среды соответственно; R - радиус частиц.

на расстояние l2-l1 (l2, l1 – расстояния капли (частицы) от

оси вращения)

1 - седиментационный сосуд; 2 - электропривод; 3 - полупрозрачное зеркало; 4 - зеркало; 5- фотоприёмник запуска; 6 - измерительный фотоприёмник; 7 - источник излучения; 8 - измерительно-вычислительный комплекс

Время анализа от 25 мин до 1 часа, что осложняет любой повторный анализ; с увеличением времени анализа увеличивается возможность агломерации материала
Необходима термостабилизация измерительной системы из-за влияния температуры на вязкость
Ограниченный диапазон измеряемых размеров частиц (от 2 до 30 мкм)

Лазерный центробежный сединтометр

ампула с чистой дисперсной средой; 5 – стакан с анализируемой

жидкостью; 6, 8 – электроды; 7 – кран; 9 – микроотверстие

JД – ток, протекающий в межэлектродном пространстве датчика; V – объем частицы; f – фактор формы и ориентации частицы; rc, rd – удельные сопротивления дисперсной среды и фазы; d0 – диаметр микроотверстия; ξдн – отношения сопротивления датчика к эквивалентному сопротивлению нагрузки

40% диаметра отверстия
Необходимость термостатирования
Трудность подбора размера отверстия для полидисперсных эмульсий

(суспензий)
Оседание частиц с высокой плотностью
Жидкость должна быть электропроводной

рассеивание света (ДРС)
Основано на свойствах рассеивания света
Диапазон измерений от нескольких

нм до нескольких мм

Основано на эффекте Броуновского движения и эффекте Допплера
Диапазон измерений от 1 нм до нескольких мкм

- зависимость углового распределения рассеянного частицами света (индикатриса рассеяния) от

размера частиц. Для больших частиц характерна высокая интенсивность рассеяния в прямом направлении (малые углы рассеяния), а для маленьких – меньшая интенсивность рассеяния в прямом направлении (большие углы рассеяния)

Лазер - источник когерентного света, со стабильной интенсивностью и фиксированной длиной волны

Система подачи образца

Набор светочувствительных детекторов (фотодиодная матрица), использующихся для регистрации интенсивности светорассеяния в широком диапазоне углов рассеяния

Фокусирующие линзы

Дифракционная картинка

при обезвоживании в отстойных аппаратах «множественных» (ловушечных) эмульсий (эмульсий с

повышенным содержанием механических примесей), когда на границе раздела фаз нефть – вода накапливается промежуточный слой, затрудняющий или делающий невозможным автоматическое дренирование воды из отстойного аппарата по уровню раздела фаз; в этом случае непрерывное дренирование воды из аппаратов осуществляется по содержанию нефти в дренируемой воде;

при определении оптимального количества реагента - деэмульгатора, которое нужно подать в водонефтяную эмульсию, поступающую на установку подготовки нефти; при высокой обводненности эмульсии (содержание воды от 50 до 98%) традиционными методами влагометрии невозможно определить содержание в ней нефти, так как существующие диэлькометрические влагомеры не работают при содержании воды в эмульсии выше 60%;

при внутрипромысловом (бригадном) учете нефти;

при контроле воды, прошедшей соответствующую обработку и подготавливаемой для закачки в пласт (вода, подаваемая в систему поддержания пластового давления, должна иметь не более 100 мг/дм3 нефти)

выходной патрубки; 4,5 – медные кольца; 6, 10 – наружный

и внутренний электроды; 7 – корпус из органического стекла; 8 – нефтяное кольцо; 11 – водное кольцо

– 0,8 м3/т растворенного газа
Снижение давления до 0,13 – 0,16

МПа образование пузырьков 0,2 мм

Необходимость измерения:
наличие большого количества свободного газа в потоке нефти может привести к нештатным ситуация (срыв работы насосных агрегатов из-за нарушения плотности потока, потопление понтона при попадании в резервуар с понтоном нефтегазовой смеси и др.);
При использовании турбинных преобразователей расхода, учитывающих свободный газ наравне с нефтью, его появление в потоке нарушает достоверность учета нефти.

ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

Создание в жидкости динамического давления последовательностью одиночных искровых разрядов

Определение содержания свободного газа по максимальному значению амплитуды импульса динамического давления

1 – формирователь импульсов высоковольтного напряжения; 2 – электроды; 3 – жидкость; 4 – пьезодатчик давления; 5 – трубопровод; 6 – преобразователь; 7 - усилитель

излучения; 4 – прижимающие пружины