Эмульгаторы

Основной задачей эмульгаторов является диспергирование эмульгирующей фазы. В эмульсионных буровых растворах основным эмульгатором является твердая фаза, особенно глинистая (> 20%), что зачастую позволяет получать и без химической обработки и введения специальных эмульгаторов. При низком содержании твердой фазы и в минерализованных средах суспензия начинает сразу разделяться, при прекращении ее перемешивания из-за очень высокого поверхностного натяжения на границе раздела «нефть-вода», стремясь к уменьшению площади поверхности раздела. Практически все химреагенты в той мере, в которой они пептизируют или стабилизируют глинистую фазу, являются активными эмульгаторами. Но для повышения стабильности и дисперсности эмульсий требуются специальные эмульгаторы (ПАВ), которые снижают поверхностное натяжение на границе раздела, способствуя образованию устойчивой дисперсной системы мельчайших капелек одной жидкости в другой. Причем, чем ниже поверхностное натяжение на границе раздела фаз, тем мельче эти капельки и тем более устойчивая эмульсия. Поверхностное натяжение на границе раздела «нефть-вода» составляет около 50 мН/м, а эффективный эмульгатор снижает его примерно до 10 мН/м и менее. В большинстве эмульсий нефть является дисперсной фазой, а вода дисперсионной средой, однако с помощью подходящего эмульгатора можно приготовить «инвертную эмульсию», где дисперсной фазой является вода. Помимо снижение поверхностного натяжения на границе раздела, эмульгатор стабилизирует эмульсию, так как его молекулы адсорбируются на границе раздела нефти  и воды, образуя поверхностную пленку вокруг капелек. Эта пленка действует как физический барьер, препятствующий слиянию капелек при их соприкосновении. Капельки эмульсии могут нести небольшой электростатический заряд, сохраняющийся только при низкой минерализации (т.е. слабой электрической проводимости) воды. Устойчивость эмульсии возрастает с повышением вязкости дисперсионной среды, так как при этом уменьшается число столкновений между капельками и снижается, с повышением температуры в связи с увеличением числа таких столкновений. Минимальное содержание дисперсионной фазы (нефти), при котором поддерживается стабильность эмульсии, составляет 40%, а максимальное 75%. Ниже или выше этих значений стабильность эмульсии сохранить очень трудно. Следует учесть, что при очень сильном эмульгирующем действии ПАВ, не будет облегчена смачиваемость поверхности нефтью, а при очень сильном гидрофобизирующем действии будут большие потери нефти

Гидрофильные эмульгаторы, растворяющиеся в воде, образуют эмульсию I рода (нефть в воде), так как они повышают поверхностное натяжение на водной стороне границы раздела нефти и воды. Гидрофобные эмульгаторы образуют эмульсию II рода (вода в нефти). Любую эмульсию можно разрушить путем добавки, например, в эмульсию I рода эмульгатора, растворяющегося в нефти, и наоборот.

Основными эмульгаторами являются мыла жирных, нафтеновых  сульфанефтеновых кислот, анионактивные и неионогенные ПАВ, смазочные добавки (сульфонол, ОП-10, таловое масло, эмультал, полиэтиленимин (ПЭИ) и др.). Краткая информация об эмульгаторах изложена ниже.

Social Like