в) адсорбция частиц на поверхности капель воды с дальнейшим их  слиянием частиц и образованием адсорбционной пленки. Дальнейшее уплотнение адсорбционного слоя под действием внешних возмущений и химических превращений способствуют увеличению плотности слоя и «старению» эмульсий. Несмотря на незначительную толщину адсорбционного слоя по сравнению с размером капли, их прочность на поверхности капель для различных нефтей колеблется в пределах 0.5 – 1.1  ; с) десорбция  и разрушение адсорбционного слоя с участием поверхностно-активных веществ. Если скорость адсорбции и десорбции мала по сравнению со скоростью подачи вещества к поверхности капли, то процесс образования адсорбционного слоя лимитируется процессами адсорбции и десорбции. Предположим, что концентрация адсорбированного вещества в объеме , а на поверхности . По аналогии с выводом уравнения Лангмюра, если положить, что скорость адсорбции вещества на поверхности капли равна и скорость десорбции равна , то в равновесном состоянии , имеем

    (25)

где  некоторые постоянные, зависящие от температуры, ,  , максимальное насыщение поверхности капли. Уравнение (25) хорошо согласуется со многими экспериментальными данными для нефтей различного месторождения. На рис.6 представлены изотермы адсорбции (Т=40С) асфальтенов на поверхности капель воды [20] для Северо-Кавказских нефтей и расчетные значения по уравнению (25), где . Очевидно механизм адсорбции частиц асфальтенов на поверхности капли, приведенный  в виде (25), является не единственным и, в целом, определяется  поверхностной  концентрацией  асфальтенов. 

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

РИС.6

Механизм разрушения адсорбционных пленок состоит  в увеличении напряжения сдвига, действующего на поверхность капли  в результате  диффузионного  переноса  ПАВ–деэмульгатора к поверхности пленки, с дальнейшей адсорбцией и проникновением в ее объем пленки. Эти явления способствуют образованию дефектов и трещин в  структуре адсорбционной пленки,  изменению поверхностного натяжения и  снижению прочностных свойств, что качественно меняет реологические свойства пленок на границе раздела нефть-вода.

АНАЛИЗ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Коагуляция и дробление частиц асфальтенов, смол и парафина существенно меняет структуру нефти, ее подвижность, текучесть. вязкость и многие другие параметры. Рассмотренные в данном исследовании  функция распределения вероятности (8) позволяет определить распределение концентрации асфальтенов в нефти в результате их коагуляции и дробления, что важно для анализа состояния структурированной нефти. Следуя выражению (3) можно отметить, что чем больше вязкость нефтяной системы, тем меньше скорость коагуляции частиц асфальтенов. Отмечено, что от вязкости нефти обратно зависит ее подвижность. Предложенные модели (15) и (20) для фильтрации нефти в пористой среде позволяют, согласно экспериментальным данным, описать их течение как бингамовской жидкости. Наличие в составе нефти определенной концентрации асфальтенов, смол и парафинов (при низких температурах), их коагуляция с образованием прочных структур между собой и твердой поверхностью придает нефтям неньютоновский характер.

  Интенсификация процессов разделения и течения  нефтяных систем связана, прежде всего, с турбулизацией потока, поскольку турбулентные пульсации скорости способствуют ослаблению и разрушению межмолекулярных связей между адсорбированными компонентами бронирующих оболочек и агрегатов в коагуляционных структурах, вследствие чего, структурированной нефти придается характер ньютоновской жидкости. Проблемы коагуляции частиц асфальтенов и дробления агрегатов, характеризующиеся сложным случайным скачкообразным поведением, таят в себе много сложностей и тонкостей, хотя они являются существенным препятствием течению нефтей, разделению нефтяных эмульсий и т. д.  Более глубокий анализ этих явлений на основе математических закономерностей явлений переноса позволяют  стандартным образом рассчитывать коагуляционные системы в некотором приближении, как непрерывные, с бесконечно малым скачком параметров.

ОБОЗНАЧЕНИЯ

диаметр капель;

концентрация;

коэффициент молекулярной диффузии;

функция вероятности распределения капель или частость;

поток массы на поверхность капли в единицу времени;

коэффициент проницаемости;

коэффициент дробления;

коэффициент коагуляции;

радиус межфазной пленки;

радиус капли;

давление;

температура;

скорость фильтрации нефти через пористую среду;

скорость движения частицы;

среднеквадратичная скорость потока;

время;

толщина адсорбированного слоя;

концентрация адсорбированного вещества;

градиент скорости;

пористость;

удельная диссипация энергии в единице массы;

масштаб турбулентных пульсаций;

плотность среды;

плотность капли;

поверхностное натяжение;

предел текучести;

напряжение сдвига;

кинематическая вязкость среды;

динамическая вязкость среды;

динамическая вязкость асфальтенов;

пластическая вязкость;

объемная доля капель в потоке;

частота столкновения частиц.

  СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1., , Аномальные нефти. М.:

  Недра, 1975.

2. , Вязкость и структура дисперсных систем//

  Вестн. Моск. Ун–та, сер.2, Химия. 2011. Т.52. №4. С.243.

3.  Физико-химическая гидродинамика. М: Издательство Физико- 

  математической литературы, 1962.        

4. Soo S. L. Fluid Dynamics of multiphase systems. London:  Blasdell Publishing, 

  1970.

5. Hirschberg A., DeJong N. L., Schipper B. A., Meijer J. G., Influence of

  Temperature and Pressure on Asphaltene flocculation // Society of Petroleum

  Engineers. 1984. V.3. N24. P.283.

6. Laux H., Rahiman I., Browarzik D., Flocculation of asphaltenes at high

  pressure. I. Experimental determination of the on set of flocculation // 

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5