Влияние ультразвукового воздействия на разрушение стабильных водонефтяных эмульсий

UDK: 665.614: 534.8

DOI: 10.24887/0028-2448-2021-2-96-98

Ключевые слова: модельная эмульсия, нефтяной парафин, нативная водонефтяная эмульсия, ультразвуковая обработка

Авт.: Г.И. Волкова (Институт химии нефти СО РАН), к.х.н., Н.В. Юдина (Институт химии нефти СО РАН), к.т.н.

Для повышения нефтеотдачи пластов активно используются технологии заводнения залежей. Эмульсии, которые формируются при движении нефти и воды по стволу скважины и трубопроводам, особенно стабильны в случае нефтей с высоким содержанием смолисто-асфальтеновых компонентов. Поэтому весьма актуальна разработка новых технологий обезвоживания высокосмолистой нефти. Важно задачей при использовании физических методов воздействия на водонефтяные эмульсии является выявление оптимальных условий проведения обработки.

В статье рассмотрены результаты исследований влияния времени, температуры и интенсивности ультразвуковой обработки на устойчивость модельной и нативной эмульсий. В качестве модельной эмульсии использована смесь, содержащая (по массе) 80 % раствора нефтяного парафина в керосине (6%-ный раствор), 10 % дистиллированной воды и 10 %высокосмолистой нефти. Модельную эмульсию готовили перемешиванием компонентов смеси при температуре 20 °С в течение 10 мин. Нативная эмульсия содержала 19 % (по массе) пластовой воды. Ультразвуковую обработку эмульсий проводили при частоте поля 22 кГц, интенсивности 2, 6 и 18 Вт/см² в течение 1-15 мин при температуре бани 0 и 20 °С. Последствия ультразвукового воздействия оценивали по количеству выделившейся воды (методика «bottle test») и содержанию воды в нефтяном слое (ГОСТ 2477-65). Микроструктуру эмульсий исследовали с использованием оптического микроскопа AXIO LAB.A1 Carl Zeiss. Показано, что низкочастотный ультразвук (22 кГц) вызывает деэмульсацию модельной эмульсии при оптимальных параметрах ультразвукового воздействия: температура внешнего контура - 20 °С, время - 10 мин, интенсивность поля - 18 Вт/см². Максимальное обезвоживание стабильной нативной эмульсии (до 3 % остаточной воды) достигается при более низкой интенсивности поля – 2 Вт/см². Низкочастотный ультразвук может быть перспективной технологией для транспорта сырой обводненной нефти.

Список литературы

1. Al-Otaibi M., Elkamel A., Al-Sahhaf T. Experimental investigation of crude oil desalting and dehydration // Chem. Eng. Commun. – 2003. – P. 6–82. 2003. – V. 190 (1). -  P. 65–82, – DOI: 10.1080/00986440302094.

2. Ezzati A., Gorouhi E., Mohammodi T. Separation of water in oil emulsions using microfiltration // Desalination. – 2005. – V. 185. – P. 371–382.

3. Separation of heavy crude oil emulsions using microwave radiation for further crude oil analysis / L.O. Diehl, D.P. Moraes, F.G. Antes [et al.] // Sep. Sci. Technol. – 2011. – V. 46 (8). – P. 1358–1364. – DOI: 10.1080/01496395.2011.560590.

4. Исследование интегрированного воздействия сверхвысокочастотного электромагнитного излучения в поле центробежных сил на водонефтяные эмульсии / Л.А. Ковалева, Р.З. Миннигалимов, Р.Р. Зиннатуллин  [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2017. – № 2. – С. 100–103.

5. Мордвинова Ю.Н., Лоскутова Ю.В. Влияние условий низкочастотного акустического воздействия на стабильность водонефтяных эмульсий // Проблемы геологии и освоения недр. Труды XXIII Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 120-летию со дня рождения академика К.И. Сатпаева, 120-летию со дня рождения профессора К.В. Радугина. – Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2019. – С. 344–346.

6. Pretreatment of crude oil by ultrasonic electric united desalting and dewatering / G. Ye, X. Lu, F. Peng [et al.] // Chin. J. Chem. Eng. – 2008. – V. 16. – P. 564–569.

7. Desalting and dewatering of crude oil in ultrasonic standing wave field / G. Ye, X. Lu, P. Han, X. Shen // J. Petrol. Sci. Eng. – 2010. – V. 70. – P. 140–144.

8. Schoeppel R.J., Howard A.W. Effect of ultrasonic irradiation on coalescence and separation of crude oil-water emulsions // SPE-1507-MS. – 1966. –  https://doi.org/10.2118/1507-MS

9. Nii S., Kikumoto S., Tokuyama H. Quantitative approach to ultrasound emulsion separation // Ultrason. Sonochem. – 2009. – V. 16. – P. 145–149.

10. Nasiri H.G. Demulsification of gas oil/water emulsion via high-intensity ultrasonic standing wave // J. Dispersion Sci. Technol. – 2013. – V. 34. − P. 483–489.

11. Gardner E.A., Apfel R.E. Using acoustics to study and stimulate the coalescence of oil drops surrounded by water // J. Colloid Interface Sci. – 1993. – V. 159. − P. 226–237.

12. Yang X.-G., Tan W., Tan X.-F. Demulsification of crude oil emulsion via ultrasonic chemical method // Petrol. Sci. Technol. – 2009. – V. 27. – P. 2010–2020.

13. Feasibility of low frequency ultrasound for water removal from crude oil emulsions / F.G. Antes, L.O. Diehl, J.S.F. Pereira [et al.] // Ultrason. Sonochem. – 2017. – V. 35. – P. 541–546.

14. Volkova G.I., Yudina N.V. Effect of resin-asphaltene substances on the stability of inverted emulsions // AIP Conference Proceeding. – 2018. – V. 2051. – P. 020323. – https://doi.org/10.1063/1.5083566