Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 [ 84 ] 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

Если углеводородная часть молекулы ионогенного ПАВ входит в состав аниона, образующегося в водном растворе, соединение относят к анионо-активным веществам. Типичным анионным ПАВ является стеарат натрия, в водном растворе которого образуются поныК+, и стеарат-анионы С17НзбСОО~ с длинными цепями. По ним п определяется вся поверхностная активность. Соответственно ка-тноно-обменные вещества образуют в водных растворах катионы, содержащие длинные цепи зтлеводородных радикалов. В неионогенных веществах не содержатся неионизирующиеся гидрофильные конечные группы. Поверхностная активность этих веществ, обусловлена своеобразным строением их молекул, которые имеют асимметричную (Дифильную) структуру, состоящую из полярных п неполярных групп. Неполярной и нерастворимой в воде частью молекулы являются гидрофобный алкильный, арильный или алки-ларильный радикал, а полярную водорастворимую группу представляет полиэтиленгликолевый или пропиленгликолевый остаток. Общая формула этих веществ:

R-CHCHjOCHjCHjO . . . CHjCHjOH,

где R - может быть органической группой, например CgHiO", COO", CONH", CON < или атомом кислорода, серы и т. д.

Распространенным неионогенным поверхностно-активным веществом является ОП-10.

Примером катионо-активного поверхностно-активного вещества может являться карбозолин О

С17Н33С

N-CH

\N-CH2 НзС CHjCHjOH

бОзСвН,

который используется для гидрофобизации песчаников.

В лабораторных условиях испытано влияние на нефтеотдачу добавок в воду значительного количества поверхностно-активных веществ - неионогенных типа ОП-10 и КАУФЭ14 (оксиэтил про ванные алкилфенолы); анионо-активных - НЧК, сульфонол, НП-1, азолят А, азолят Б, «Прогресс» (натриевая соль алкилсульфосоеди-нений), а также катионо-активные ПАВ. Лучшие результаты при вытеснении нефти получают с применением растворов неионогенных ПАВ. Установлено также, что ионогенные поверхностно-активные вещества адсорбируются на поверхностях минералов больше, чем неионогенные.

Количественное соотношение между удельной адсорбцией Г в поверхностном слое, изменением поверхностного натяжения с

концентрацией растворенного вещества ~ и концентрацией С устанавливается уравнением Гиббса

Г= -

С да

RT дС

(VIII.1)

где R - универсальная газовая постоянная; Т - абсолютная температура.

Величину характеризующую способность

вещества

понижать

растворенного

поверхностное натяжение раствора, принято поверхностной

называть

активностью G: (VIII.2)

Величину поверхностной активности G можно определить по изотерме адсорбции Г = f {С) и зависимости поверхностного натяжения от концентрации растворенного вещества o=f(C), имеющих вид

0,2 0,3 0,4

Концентрация ПРВ С, %

Рис. VIII.1. Изотермы поверхностного натяжения водных растворов неионогенных ПАВ на границе с нефтью.

I ОП-10; г - ОП-20; З - ОП-45; 4 - ОП-7; 5 - КАУФЭ,. (по данным УфНПП).

графиков, приведенных на рис. VIII.1. Как следует из этого рисунка, величина G изменяется с концентрацией ПАВ в растворе. Вначале поверхностное натяжение падает быстро, а по .мере заполнения поверхностного слоя адсорбируемыми молекулами изменение о с увеличением концентрации поверхностно-активных веществ уменьшается и, наконец, практически прекращается, когда адсорбция достигает постоянного значения, соответствующего полному насыщению слоя молекулами ПАВ. Поэтому поверхностную активность ПАВ оценивают величиной

т. е. начальным значением С,, при концентрации поверхностно-активного вещества, стремящейся к нулю. В системе СИ единицами измерения поверхностной активности являются: 1 Н-м/кмоль и 1 мН-жкмоль . Наиболее подходящие для обработки нагнетаемых вод: поверхностно-активные вещества, значительно снижающие поверхностное натяжение на границе раздела нефть - вода при небольших концентрациях (т. е. имеющие высокие величины Go), улучшающие смачиваемость породы водой в присутствии нефти, мало адсорбирующиеся на поверхности породы, разрушающие водонефтяные эмульсии. Кроме того они должны быть дешевыми, полностью растворимыл1н в пресной и пластовой водах, не разрушаться под действием солей, содержащихся в воде. Лучшими показателями обычно обладают смеси различных ПАВ.

Применение ПАВ в промышленности для улучшения нефтевы-мывающих свойств вод встречает значительные трудности вследствие адсорбции их огромной поверхностью пород. В зоне же водо-нефтяного контакта концентрация ПАВ понижается и действие их уменьшается. Следует, однако, учитывать, что при фильтрации чистой воды в дальнейшем происходят также процессы десорбции. Кроме того, установлено, что адсорбция не одинакова по всему пласту. Фронт предельной адсорбции ПАВ (т. е. равновесной, более неувеличивающейся адсорбции) отстает от фронта нагнетаемого раствора. Причем это отставание настолько велико, что к концу разработки не будет достигнут предел адсорбции по всему пласту. Наконец, полную потерю ПАВ вследствие адсорбции, по-видимому, можно избежать, если вводить в пласт первые порции воды с повышенным содержанием ПАВ, поверхностно-активных веществ, которые будут в дальнейшем продвигаться по пласту необработанными, пресными водами («метод оторочки»).

Некоторые исследователи полагают, что вследствие возникновения перед нагнетаемой в нефтяную часть пласта раствора ПАВ вала остаточной воды, которая, как известно, во многих месторождениях представляет собой концентрированный раствор солей, применение ПАВ не даст положительных результатов. Предполагается, что нефть при этом вытесняется не растворами ПАВ, нагнетаемыми в пласт, а оторочкой минерализованной хлоридами воды с плохими нефтевы-мывающими свойствами. Многие исследователи, однако, считают такой довод против применения ПАВ недостаточно обоснованным. Некоторые пласты содержат незначительное количество остаточной воды (4-6% от объема пор), и быстрое возникновение вала при этом затрудняется. Наконец, установлено, что даже если образуется вал остаточной воды при значительном ее содержании в пласте (20- 30% от объема пор), вода перемешивается с нагнетаемой в пласт и обработанной ПАВ. В таком случае нефтевымывающие свойства смесей оказываются достаточно хорошими.

11 Гиббс = 1 : = 10-3 Н : == 1 : = i мН.м2/кмоль.

см дмЗ м ыЗ м мЗ