Углеводороды чаще всего извлекаются из пласта в виде эмульсии – однородной мелкодисперсной смеси с водой. Для разделения эмульсий на соответствующую экспортным показателям качества нефть и подходящую для закачки в пласт попутную воду повсеместно применяется гравитационная сепарация в сочетании со специальными химическими реагентами-деэмульгаторами. Задача последних состоит в вытеснении молекул природных стабилизаторов с поверхности микроскопических капель и облегчении их коалесценции в самостоятельную фазу. Поскольку устойчивость эмульсий определяется целым рядом физико-химических характеристик пластовых флюидов и особенностями технологической схемы, для конкретных условий добычи важно подобрать оптимальный деэмульгатор, обеспечивающий наиболее быструю и полную сепарацию при минимальной дозировке.
Не вдаваясь в детали химической структуры индивидуальных соединений, активную основу деэмульгаторов составляют полимерные неионогенные ПАВ с молекулярной массой несколько тысяч дальтон. Многочисленные исследования показали, что деэмульгирующее действие ПАВ зависит прежде всего от растворимости в воде и углеводородах. Удобной количественной оценкой гидрофобно-липофильного баланса служит коэффициент относительной растворимости (RSN, relative solubility number), определяемый турбидиметрическим титрованием водой раствора ПАВ в ароматическом растворителе.
Для придания химреагенту необходимых товарных свойств активная основа растворяется в смеси воды и органических растворителей – низшие спирты, толуол, ксилолы, этилбензол. Примерный состав современных деэмульгаторов комплексного действия можно представить следующим образом:
- 20% − гидрофобные ПАВ-«дропперы» с RSN < 15, направленные на слияние глобул воды при первичном водосбросе
- 10% − гидрофильные ПАВ-«тритеры» с RSN 10-20 для флокуляция субмикронных капель воды на завершающей стадии подготовки
- 10% − ПАВ-смачиватели для коагуляции и диспергирования мехпримесей: солеотложения, ржавчина, асфальтены и др.
- 60% − растворитель
Оценка эффективности рецептур выполняется согласно методике, известной под названием «бутылочный тест» (bottle test), когда в лабораторных условиях воспроизводятся ключевые параметры технологического процесса: состав и соотношение нефти и воды, температура, время отстаивания и дозировка химреагента. Испытания рекомендуется проводить со свежими пробами эмульсии, отобранными непосредственно на скважине, однако из-за удаленности многих месторождений нередко используют приготовленную в лаборатории искусственную дисперсную систему.
Комплект лабораторного оборудования для выполнения бутылочного теста включает верхнеприводную мешалку, центрифугу с центрифужными пробирками, водяную баню, делительную воронку, плоские медицинские склянки с крышкой, штатив для пробирок, пипетки, микродозаторы и другое общелабораторное оборудование для отбора и измерения объема образцов.
Оборудование для выполнения бутылочного теста
Общепринятого стандарта бутылочного теста не существует и каждая компания адаптирует процедуру с учетом своих особенностей, однако общий ход анализа выглядит следующим образом:
- Отбор/приготовление репрезентативной пробы эмульсии
- Определение обводненности (скважинные пробы)
- Добавление деэмульгатора в дозировке 5-200 г/т нефти при интенсивном встряхивании с последующим отстаиванием образцов эмульсии при заданной температуре
- Отбор аликвоты из верхнего слоя нефти
|
Гомогенизация пробы |
Определение обводненности |
Дозирование деэмульгатора |
|
Отстаивание |
Отбор нефти из верхнего слоя |
|
В ходе бутылочного теста оцениваются:
- Объем и скорость сброса свободной воды – визуально
- Остаточная обводненность слоя нефти – центрифугированием
- Содержание нефтепродуктов в отделившейся воде – фотометрически
- Четкость границы раздела – визуально
В некоторых случаях обращают внимание на цвет нефти, содержание мехпримесей и минерализацию воды.
|
Различная скорость отделения свободной воды |
Несформированная (слева) и четкая (справа) границы раздела фаз |
|
Характерные черный цвет и отражение света безводной нефтью (справа) |
Оптимальные показатели разделения (слева) |
Несмотря на то, что такой метод определяет лишь интегральные и точечные параметры разделения, благодаря простоте и скорости бутылочный тест остается основным инструментом в арсенале разработчиков нефтепромысловых химреагентов, позволяя довольно точно оценить относительную эффективность деэмульгаторов. Опытные специалисты собственной аккредитованной лаборатории ООО «ТюмНТ» используют этот и другие подходы для решения поставленных заказчиком задач в области подготовки скважинной продукции. Сырьевая база деэмульгаторов «ТюмНТ-ДЭ» на 100% состоит из сырья проверенных отечественных поставщиков: полиэфиры, оксиэтилированные/оксипропиллированные блокполимеры, полигликоли производства ПАО «Казаньоргсинтез», ПАО «Нижнекамскнефтехим» и ПАО «Химпром», нивелируя ценовые и санкционные риски для конечного потребителя.
