Обводнение продуктивных пластов нефтяных месторождений вызывает серьезные осложнения при добыче, сборе и подготовке нефти, связанные с образованием водонефтяных эмульсий [1].
Образование стойких эмульсий снижает показатели безотказности работы насосных установок из-за пробоев электрической части установок центробежного насоса (УЭЦН) и обрыва штанг штанговых глубинных насосных установок (ШГНУ) вследствие перегрузок. Наряду с этим рост давления жидкости в системах сбора нефти влечет за собой прорывы коллекторов, затрудняет сепарацию газа и предварительный сброс воды.
Наибольший эффект, который может быть достигнут в снижении энерго- и материальных затрат в системах сбора и подготовки нефти, связан с применением наиболее экономичных и действенных методов разрушения образующихся в процессе сбора стойких водонефтяных эмульсий.
Поскольку водонефтяная эмульсия представляет собой неустойчивую систему, тяготеющую к образованию минимальной поверхности раздела фаз, вполне естественно ожидать наличия у нее склонности к расслоению. Однако в реальных условиях эксплуатации нефтедобывающего оборудования во многих случаях образуются эмульсии, обладающие высокой устойчивостью. Это в значительной степени определяет выбор технологии их дальнейшей обработки, а также глубину отделения водной фазы от нефти.
Агрегативную устойчивость эмульсий измеряют временем их существования до полного разделения образующих эмульсию жидкостей. В случае эмульсий, полученных из разных нефтей, их устойчивость может составлять от нескольких секунд до года и более. К причинам, обусловливающим агрегативную устойчивость нефтяных эмульсий, относятся:
- образование структурно-механического слоя эмульгаторов на межфазной границе глобул;
- образование двойного электрического слоя на поверхности раздела в присутствии ионизированных электролитов;
- термодинамические процессы, протекающие на поверхности глобул дисперсной фазы;
- расклинивающее давление, возникающее при сближении глобул дисперсной фазы, покрытых адсорбционносольватными слоями.
Устойчивость нефтяных эмульсий зависит от величины глобул воды (дисперсности), плотности и вязкости нефти, содержания в ней легких фракций углеводородов, эмульгаторов и стабилизаторов эмульсии, а также от состава и свойств эмульгированной воды.