المستحلبات النفطية (ج2) Emulsion in Oil Industry

المستحلبات النفطية

تشكل المستحلبات (Formation of Emulsions):

 تتشكل المستحلبات النفطية عند حدوث اختلاط بين الماء و النفط وذلك عند وجود امتزاج کافي و أيضاً عند وجود عوامل استحلاب أو المواد المحلبة .

 تعتبر درجة المزج ووجود المواد المحلبة عامل حاسم في تشكيل المستحلب حيث يوجد خلال مرحلة إنتاج النفط مصادر عديدة للمزج تتضمن :

1-الجريان خلال صخور المكمن

2-المضخات الجوفية

3-التدفق عبر الأنابيب , ورؤوس الإنتاج , الصمامات , التجهيزات و الاختناقات المعدات السطحية و فقاعات الغاز الصادرة بسبب تغير الحالة أو الطور .

تعتمد كمية المزج على عناصر متعددة و التي من الصعب تفاديها بشكل عام حيث أن المزج الأعظمي يسبب تشكل قطرات أصغر من الماء مبعثرة في النفط و بالتالي تشكل مستحلب أشد استقراراً و تظهر دراسة المستحلبات أن قطرات الماء يمكن أن يتغير قياسها من أقل من 1 ميكرومتر حتى أكثر من 100 ميكرومتر.

العامل الثاني الهام في تشكل المستحلب :

 هو وجود المواد المحلبة ، وجود كمية منها و كذلك طبيعة المواد المحلبة تحدد إلى حد كبير نوع و شدة المستحلب المتشكل.

المواد المحلبة الطبيعية الموجودة في النفط الخام تتوضع في الجزء الثقيل  بسبب وجود أنواع مختلفة من النفوط الخام لأن هذه النفوط تمتلك كميات مختلفة من المركبات الثقيلة لذا فإن ميول المستحلبات تتغير بشكل واسع .

النفط الذي يملك كمية صغيرة من المواد المحلبة يشكل مستحلبات أقل استقراراً حيث تنفصل هذه المستحلبات بشكل أسهل نسبياً بينما يشكل النفط الذي يملك كمية مناسبة من المواد المحلبة مستحلبات أكثر استقراراً.

عوامل الاستحلاب (Emulsifying Agents):

 المستحلبات النفطية الناتجة من نوع ماء في النفط تحتوي نفط , ماء ومواد محلبة أو عوامل استحلاب حيث تعمل المواد المحلبة على تثبيت المستحلب و تتضمن منشطات التوتر السطحي و مواد صلبة مقسمة بشكل رفيع .

أولاً  منشطات التوتر السطحي :

 وهي مركبات قابلة للذوبان جزئياً في كل من الماء و النفط تتكون هذه المركبات من جزء هیدروفوني محب للنفط و جزء هیدروفيلي محب للماء و بسبب هذا التركيب الجزيئي فإن منشطات التوتر السطحي تميل إلى التمركز على الحد الفاصل بين الماء و النفط حيث تشكل أغشية سطحية لزجة وذلك يقود بشكل عام إلى انخفاض التوتر السطحي و الذي بدوره يشجع على بعثرة القطرات في الطور المستقر و تشكيل المستحلبات

إن المواد النشطة سطحياً الموجودة بشكل طبيعي بالنفط تعمل كعوامل استحلاب كالبارافينات , الراتنجات ,الإسفلتينات , الأملاح المعدنية و المواد الغروية .

 تعد هذه المركبات العامل الأساسي في تشكل الأغشية اللزجة التي تحيط بقطرات الماء في العديد من المستحلبات النفطية ، يمكن لمنشطات سطحية أخرى أن تتواجد من خلال المواد الكيميائية المحقونة في الطبقة أو في البئر مثل ( سوائل الحفر - مواد كيميائية منشطة - موائع مكافحة البرافينات - عوامل ضبط الإسفلتينات).

 ثانياً  المواد الصلبة :

تستطيع هذه المواد أن تعمل كمثبتات ميكانيكية غالباً ما تتجمع هذه الجزيئات و التي يجب أن تكون أصغر بكثير من قطرات المستحلب تتجمع عند الحد الفاصل بين الماء و النفط و مبللة بكل منها .

إن تأثير هذه المواد الصلبة في ثباتية المستحلب يعتمد على عوامل عدة منها حجم الجزيء, التفاعلات الجزيئية الداخلية وقابلية التبلل لهذه الجزيئات .

توجد هذه المواد في النفط المنتج و تتضمن : جزيئات الطين , الرمل ,الاسفلت , الشموع, منتجات التآكل وسوائل الحفر .

الشكل يظهر صورة بيانية دقيقة لمستحلب مبينة وجود المواد الصلبة

الخصائص و الميزات الفيزيائية للمستحلبات characteristics and Physical :

تتصف المستحلبات بميزات و خواص عديدة و من هذه الخواص المظهر و اللون  و وجود الماء و الرواسب الأساسية و حجم القطرات و الكتلة و اللزوجة السطحية .

1-المظهر و اللون (Appearance and colon):

يثير المظهر و اللون طريقة سهلة التمييز المستحلب ووصفه الوصف يصبح أسهل بعض الشيء إذا نقل المستحلب إلى داخل أنبوب طرد مركزي زجاجی مخروطي الشكل ، يتغير لون المستحلب بشكل واسع بالاعتماد على محتوى كل من النفط و الماء و خصائص كل منهما .

 الألوان الشائعة للمستحلبات هي : بني غامق محمر , رمادي أو بني مسود على أي حال , فإن اللون يمكن أن يحصل بالاعتماد على نوع النفط و الماء في تركيب معين.

يستخدم في بعض الأحيان لمعان المستحلب و سطوعه في تمييز المستحلب ووصفه

يبدو المستحلب بشكل عام معتم و مظلم وذلك بسبب تبعثر الضوء و انتشاره على السطح الفاصل بين الماء و النفط، عندما يحتوي المستحلب على قطرات ذات أقطار صغيرة (مساحة سطح كبيرة) يظهر بلون فاتح ولامع في حين يبدو معتماً وأقل لمعاناً عندما يحتوي على قطرات ذات أقطار كبيرة(مساحة سطح صغيرة) حيث أن فهم و إدراك خصائص المستحلبات بواسطة الملاحظات العينية هو فن بحد ذاته ويمكن أن يتطور ويتحصن مع التجربة.

2-الماء و الرواسب الأساسية  : (Basic Sediment and Water)

وهي المواد الصلبة و الجزء المائي من المستحلب وكذلك تمثل المياه و الترسبات أو المواد الصلبة السفلية يوجد عدة طرق ممكنة لتحديد كمية المياه و المواد الصلبة في المستحلبات، الطرق القياسية وهي الطرق المقترحة و المستخدمة من قبل العديد من المنظمات  بما فيها معهد البترول الأميركي و الجمعية الأميركية لقياس المواد .

 التقنية الأكثر شيوعاً لتحديد وقياس كل من الماء و النفط و المواد الصلبة تتضمن إضافة جرعة زائدة طفيفة من كاسر الاستحلاب إلى المستحلب و من ثم طرده مركزياً و من ثم السماح له بالاستقرار، كمية المواد الصلبة و المياه المنفصلة تقاس مباشرة بواسطة أنابيب طرد مركزية مصممة خصيصاً لذلك.

يمكن استخدام معايير كارل فیشرو ذلك عندما يكون محتوى الماء هو المطلوب فقط و تتميز هذه الطريقة بدقة كبيرة في حالة المحتويات القليلة من الماء أقل من 2% لكنه يمكن أن تستخدم أيضا لتحديد محتويات أكبر (أكبر من 10%) يوجد طرق أخرى أقل شيوعاً تعتمد على الخواص الكهربائية أو تخفيف إشعاعات غاما.

 3-حجم القطرات و توزعها:

 تحتوي المستحلبات النفطية بشكل عام على قطرات تتجاوز أقطارها ( 0.1 میکرومتر) وفي بعض الأحيان أكبر من (100 میکرومتر)، تمتلك المستحلبات بشكل طبيعي مجال حجوم للقطرات و التي يمكن تمثيله بواسطة عامل التوزيع ، الشكل التالي يظهر حجم القطرات و توزيعها في المستحلبات النفطية المثالية.

 إن توزع القطرات في مستحلب تعتمد على عوامل عديدة تتضمن IFT , طبيعة وكمية المواد المحلبة و وجود المواد الصلبة وخصائص كل من الماء و النفط ، توزع القطرات في المستحلب يقيس إلى حد معين ثبوتية المستحلب و استقراره.

 كقاعدة عامة: عندما يكون معدل حجم قطرات الماء المشتتة صغيراً تكون المستحلبات المتشكلة أشد لذلك فان الوقت المطلوب للفصل سيكون أطول.

تظهر الصور البيانية الدقيقة  توزع القطرات لعدة مستحلبات.