Файл: 1. Нефть и нефтяные месторождения. Гипотезы происхождения нефти. Современные представления об образовании нефти и газа.docx

Удаление гетероатомов происходит в результате разрыва связей C-S, C-N и C-O и насыщения образующихся осколков водородом. При этом сера, азот и кислород выделяется в виде H₂S, NH₃, H₂O.

Превращение серосодержащих соединений:

SH+H2->RH+H2S

Превращение азоторганических соединений:

C6H5CH2NH2 --H2--> C6H5CH3+NH3

Превращение кислородосодержащих и металлорганических соединений Кислород представлен в фракциях в виде спиртов, эфиров, фенолов и нафтеновых кислот. При гидрогенизации кислородосодержащих соединений образуются углеводороды и вода. Металлоорганические соединения разлагаются на активных катализаторах с выделением свободного металла

RC6H4OH --H2--> RC6H5+H2O

№25. Дисперсные системы. Классификации. Дисперсное состояние веществ. Получение и стабилизация дисперсных систем. Строение дисперсной фазы (ДФ) и дисперсионной среды (ДС).

Дисперсные системы – гетерогенные системы, состоящие из дисперсионной среды - растворителя, и дисперсной фазы– растворенного вещества.

Классификация:

По размеру частиц.

• 
  Грубодисперсные: размер частиц от 10^-5 м и более.
  
• 
  Тонкодисперсные: от 10^-5 до 10^-7 м.
  
• 
  Коллоидно-дисперсные: от 10^-7 до 10^-9 м.
  
• 
  Растворы <10^-9 м.
  

По степени взаимодействия дф с дс:

Лиофобные системы - Слабое взаимодействие между д.ф. и д.с

Лиофильные системы - Сильное взаимодействие между д.ф. и д.с.
по кинематическим свойствам

• 
  Свободнодисперсная система – дисперсная фаза подвижна газ в жидкости, твердая фаза в жидкости.
  
• 
  Связнодисперсная система – дисперсная фаза неподвижна, если дисперсная среда будет твердой.
  

Дисперсное состояние веществ.

Вещество в дисперсном состоянии стремится поглотить другие вещества.

Существует два метода получения дисперсных систем – диспергирование и конденсация

Под диспергированием понимают дробление и измельчение вещества, под конденсацией – образование гетерогенной дисперсной системы из гомогенной в результате ассоциации молекул, атомов или ионов в агрегаты. Конденсация происходит при образовании тумана, при кристаллизации.

Стабилизацию лиофобных дисперсных

---

 систем проводят с целью повышения агрегативной устойчивости, т.е. для предотвращения коагуляции. В качестве стабилизаторов широко применяют поверхностно–активные вещества и высокомолекулярные соединения

Стабилизатор - это вещество, добавление которого в дисперсную систему повышает его агрегативную устойчивость, т.е. препятствует слипанию частиц.
№26.Поверхностные явления на границе сред. Поверхностное натяжение. Особенности поверхностного слоя на границе раздела фаз. Физический смысл. Размерность. Зависимость от температуры, давления, химического состава, полярности вещества. Экспериментальные методы измерения величины межфазного поверхностного натяжения. Смачивание.

Поверхностные явления – совокупность явлений, обусловленные физико-химическими свойствами на границе между соприкасающимися веществами.

Т.е те явления, которые происходят на поверхности, обусловленные поверхностной энергией.

смачивание - поверхностное явление, наблюдаемое при контакте жидкости с твердым телом в присутствии третьей фазы-газа (пара) или другой жидкости, которая не смешивается с первой. Характерная особенность смачивания - наличие линий контакта трех фаз (линии смачивания).

поверхностное натяжение (размерность - H/м или Дж/м^2)— термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объём системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.

Зависимость.

С увеличением температуры значение поверхностного натяжения снижается и при температуре, близкой к критической, становится равным нулю.

С увеличением давления понижается.

Поверхностное натяжение на границе двух жидкостей зависит от полярности. чем больше разность полярностей жидкостей, тем больше поверхностное натяжение на границе их раздела

Особенности поверхностного слоя

На границе раздела фаз, например, на поверхности жидкости, молекула испытывает неодинаковое притяжение со стороны каждой из фаз. На границе «жидкость — воздух» притяжение будет сильнее со стороны жидкости, и молекула будет «втягиваться» внутрь жидкости. силы, действующие на молекулу, находящуюся на границе раздела фаз, не уравновешены. Равнодействующая сил притяжения перпендикулярна границе раздела фаз и, как правило, направлена в сторону более полярной фазы.

---

Таким образом, молекула на границе раздела фаз обладает избытком энергии (положительным или отрицательным) по сравнению с молекулой в объеме; следовательно, вся поверхность раздела фаз обладает избытком энергии по сравнению с объемом фазы. Поэтому поверхностную энергию часто называют избыточной.

Методы определения поверхностного натяжения

Существующие методы определения поверхностного натяжения делятся на три группы: статические, полустатические и динамические.

Статическими методами определяется поверхностное натяжение практически неподвижных поверхностей, образованных задолго до начала измерений и поэтому находящихся в равновесии с объемом жидкости. К этим методам относится метод капиллярного поднятия и метод лежащей или висящей капли (пузырька).

Динамические методы основаны на том, что некоторые виды механических воздействий на жидкость сопровождаются периодическими растяжениями и сжатиями ее поверхности, на которые влияет поверхностное натяжение. Этими методами определяется неравновесное значение  . К динамическим методам относятся методы капиллярных волн и колеблющейся струи.

Полустатическими называются методы определения поверхностного натяжения границы раздела фаз, возникающей и периодически обновляемой в процессе измерения (метод максимального давления пузырька и сталагмометрический метод), а также методы отрыва кольца и втягивания пластины. Эти методы позволяют определить равновесное значение поверхностного натяжения, если измерения производятся в таких условиях, что время, в течение которого происходит формирование поверхности раздела, значительно больше времени установления равновесия в системе.

№27. Седиментационная и агрегативная устойчивости эмульсий. Методы стабилизации эмульсий. Строение мицелл. Синтетические поверхностно-активные вещества и их применение в нефтедобывающей промышленности. Солюбилизация.

Седиментационная устойчивость – способность системы противостоять действию силы тяжести.

агрегативная устойчивость - способность системы сохранять межфазную поверхность и соответственно поверхностную энергию границ раздела частиц дисперсной фазы с дисперсионной средой.

Методы стабилизации дисперсных систем

---

:

1) Адсорбция ПАВ:

Первый механизм заключается в уменьшении удельный поверхностной энергии, чем ниже поверхностное натяжение, тем меньше избыточная поверхностная энергия дисперсной системы, т.е. тем меньше отклонение от термодинамического равновесия.

Второй механизм – образование защитных оболочек из ПАВ возле поверхности дисперсных частиц, которые препятствуют процессам коагуляции и коалесценции.

Третий механизм – способность плёнок растворов ПАВ сопротивляться из растяжению и утоньшению

2) Вязкое сопротивление дисперсионной среды – для повышения устойчивости ДС следует увеличивать вязкость дисперсионной среды.

Строение мицелл.

В каждой молекуле длинный гидрофобный радикал связан с полярной (гидрофильной) группой. При образовании мицеллы молекулы объединяются так, что гидрофобные радикалы образуют ядро, а гидрофильные группы — поверхностный слой мицеллы.

Синтетические поверхностно-активные вещества -—группа химических соединений, присутствие которых в сточных водах особенно угрожает санитарному состоянию водоемов и резко отрицательно сказывается на работе очистных сооружений. Появляются СПАВ в сточных водах в результате широкого применения их в быту и промышленности в качестве моющих средств, а также смачивающих, эмульгирующих, выравнивающих, дезинфицирующих препаратов. Наибольшее применение СПАВ находят в нефтяной и текстильной промышленности. В бытовых моющих средствах содержание активного агента (СПАВ) достигает 20—30%.

Применение в нефтяной промышленности

Используют для повышения эффективности добычи нефти, снижения гидравлических сопротивлений при транспортировании высоковязких нефтей и водо нефтяных эмульсий, сохранения коллекторских свойств продуктивных горизонтов при проведении текущих и капитальных ремонтов скважин. В качестве гидрофобизаторов, деэмульгаторов, моющих веществ и т.д

Солюбилизация

Солюбилизация заключается в способности мицелл аккумулировать внутри себя значительное количество веществ, которое не растворяются в жидкой дисперсионной среде. Прямые мицеллы солюбилизируют неполярные вещества, а обратные мицеллы – полярные вещества.

№28.Нефтяные эмульсии. Классификация нефтяных эмульсий. Свойства нефтяных эмульсий. Поверхностно-активные вещества в нефти. Причины образования и старения нефтяных эмульсий. Способы разрушения нефтяных эмульсий.

---

Нефтяная эмульсия – система нефть-вода, в которой одна из жидкостей диспергирована в другую в виде капель (глобул).

Классификация нефтяных эмульсий

По концентрации дисперсной фазы в дисперсионной среде:

1. разбавленные (до 0,2 % по объему)

2. концентрированные (до 74 %)

3. высококонцентрированные (>74 %)

Свойства нефтяных эмульсий

1. Дисперсность эмульсии – степень раздробленности дисперсной фазы в дисперсионной среде. Размеры капелек дисперсной фазы изменяются от 0,1 до 100 мкм.

2. Вязкость эмульсий

, где  В – доля обводнённости нефти.

3. Плотность эмульсий.

, где V_н и Q_в - расход нефти и воды,

, где – массовая доля воды в эмульсии

, где – содержание чистой воды в эмульсии, x – содержание растворенных солей в воде, %

4. Электрические свойства эмульсии. В нефтяных эмульсиях, помещенных в электрическом поле, капельки воды располагаются вдоль силовых линий, что приводит к резкому увеличению электропроводимости эмульсий.

5. Устойчивость нефтяных эмульсий – способность не разрушаться и не разделяться на нефть и воду за определенное время.
Поверхностно-активные вещества в нефти

ПАВ – вещества, которые могут абсорбироваться на поверхности раздела фаз и снижать ее свободную поверхностную энергию.

В нефти содержатся вещества, в состав которых, помимо углерода и водорода, входят кислород, азот, сера. Молекулы этих соединений обладают полярностью, могут концентрироваться на поверхностях раздела фаз, относятся к ПАВ.

Причины образования

1. наличие эмульгаторов

2. при добыче нефти вследствие непрерывного перемешивания нефти и воды

3. выделение растворенных газов

4. окисление нафтеновых кислот с образованием эмульгаторов

---