Исследование плотности и устойчивости эмульсий нефтепродуктов в воде

   К факторам, определяющим устойчивость эмульсий нефтепродуктов в воде, относят физико-химические свойства нефти, а также состав эмульгированной воды.

   Целью настоящей работы являлось исследование влияния концентрации и температуры на плотность и устойчивость эмульсий нефтепродуктов в воде.

   Классические эмульсии нефти первого типа готовили на основе водного раствора CaCl₂ и нефти Ярактинского месторождения. Соотношение углеводородной составляющей и водной фазы составило, % об.: 5:92, 10:87, 15:82, 20:77, 25:72, 30:67, 35:62 с добавлением эмульгатора. Исследование плотности эмульсий осуществляли пикнометрическим методом анализа с погрешностью измерений до ±0,01 кг/м³. В основе метода лежит точное определение массы исследуемого раствора и дистиллированной воды, занимающих в пикнометре известный объем (50 см³), и использование в работе высокоточных аналитических весов. Полученные уравнения регрессии позволяют рассчитывать значения плотности эмульсий нефтепродуктов в воде в изученном интервале температур (20–60 °С) и концентрации нефти (5–35 % об.). Выведенные эмпирические уравнения правомочно использовать на практике. Показано, что с увеличением концентрации нефти и температуры плотность эмульсий уменьшается. Стабилизирующую способность эмульсий нефтепродуктов в воде оценивали по коэффициенту светопропускания: оценка величины светопропускания служила критерием стабильности эмульсии в воде. Экспериментально подтверждено, что с увеличением температуры стабилизирующая способность эмульсий снижается. Результаты исследования могут быть полезны при изучении закономерностей, определяющих направление и глубину протекания химических превращений и стабилизации эмульсий нефтепродуктов в воде, а также в решении практических вопросов их разрушения.

1. Zhang C., Wang Y., Yu Z., Xu Y., Guo Y., Liu R., et al. Enhancing the oxidation stability and bioaccessibility of algal oil emulsion by using tocopherol and chlorogenic acid // Food Bioscience. 2024. Vol. 61. P. 104495. DOI: 10.1016/j.fbio.2024.104495.

2. Jiang H., Liu X., Xu Y., Jia Y. Study on the effect and mechanism of temperature and shear on the stability of water-in-oil emulsion stabilized by asphaltenes // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2024. Vol. 697. P. 134470. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2024.134470.

3. Tao Y., Cai J., Wang P., Chen J., Zhou L., Zhang W., et al. Application of rheology and interfacial rheology to investigate the emulsion stability of ultrasound-assisted cross-linked myofibrillar protein: effects of oil phase types // Food Hydrocolloids. 2024. Vol. 154. P. 110086. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2024.110086.

4. Ибрагимов Н.Г., Хафизов А.Р., Шайдаков В.В., Хайдаров Ф.Р., Емельянов А.В., Голубев М.В. [и др.]. Осложнения в нефтедобыче : монография. Уфа: Издательство научно-технической литературы «Монография», 2003. 302 с. EDN: TRKOEZ.

5. Нурабаев Б.К. Физико-химические исследования реологических свойств эмульсий и дисперсионных сред в нефтях // Бурение и нефть. 2010. N 9. С. 20–22. EDN: MUXSTH.

6. Бешагина Е.В., Юдина Н.В., Прозорова И.В., Савиных Ю.В. Состав и свойства нефтяных осадков // Химия в интересах устойчивого развития. 2007. Т. 15. N 6. С. 653–658. EDN: JTLROP.

7. Задымова Н.М., Скворцова З.Н., Траскин В.Ю., Ямпольская Г.П., Миронова М.В., Френкин Э.И. [и др.]. Тяжелая нефть как эмульсия: состав, структура и реологические свойства // Коллоидный журнал. 2016. Т. 78. N 6. С. 675–687. DOI: 10.7868/S0023291216060227. EDN: WWCDSR.

8. Покидько Б.В., Ботин Д.А., Плетнев М.Ю. Эмульсии Пикеринга и их применение при получении полимерных наноструктурированных материалов // Вестник МИТХТ. 2013. Т. 8. N 1. C. 3–14. EDN: PVSJVP.

9. Нуштаева А.В., Мельникова К.С., Просвирнина К.М. Применение золь-гель перехода в эмульсиях, стабилизированных твердыми частицами // Фундаментальные исследования. 2014. N 8. С. 55–58. EDN: SHRFQL.

10. Королева М.Ю., Юртов Е.В. Наноэмульсии: свойства, методы получения и перспективные области применения // Успехи химии. 2012. Т. 81. N 1. С. 21–43. EDN: OOGGDB.

11. Доброскок И.В., Лапига Е.Я., Черек А.М. Анализ природных стабилизаторов неразрушенной части эмульсии // Нефтепромысловое дело. 1994. N 7. С. 17–18.

12. Kilpatrick P.K. Water-in-crude oil emulsion stabilization : review and unanswered questions // Energy Fuels. 2012. Vol. 26, no. 7. P. 4017–4026. DOI: 10.1021/ef3003262.

13. Космачева Т.Ф., Губайдулин Ф.Р. Особенности механизма действия деэмульгаторов при разрушении эмульсий // Нефтяное хозяйство. 2005. N 12. С. 114–118. EDN: JXJVZR.

14. Da Silva M., Sad C.M.S., Corona R.R.B., Pereira L.B., Medeiros E.F., Filgueiras P.R., et al. Analysis of the influence of carbon dioxide and nitrogen gases on the stability of heavy oil-water emulsions // Fuel. 2024. Vol. 369. P. 131696. DOI: 10.1016/j.fuel.2024.131696.

15. Небогина Н.А., Прозорова И.В., Юдина Н.В. Влияние степени обводненности нефти и минерализации водной фазы водонефтяных эмульсий на структуру природных нефтяных эмульгаторов // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2016. N 12. С. 10–15. EDN: XDZTBN.

16. Герцен М.М., Дмитриева Е.Д. Способность гуминовых кислот торфов стабилизировать эмульсии нефти и нефтепродуктов // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Химия. 2020. N 3. С. 103–111. DOI: 10.26456/vtchem2020.3.11. EDN: RKTNWU.

17. Grechishcheva N.Yu., Korolev A.M., Zavorotny V.L., Starodubtseva K.A., Ali M.S. Stabilization of oil-in-water emulsions with highly dispersed mineral particles: biodegradation and toxic effect on aquatic organisms // Chem-ChemTech. 2023. Vol. 66, no. 2. P. 23–35. DOI: 10.6060/ivkkt.20236602.6729. EDN: DFLBJA.

18. Зейгман Ю.В., Беленкова Н.Г., Сергеев В.В. Экспериментальное исследование стабильности эмульсионных систем с содержанием наночастиц SiO₂ // Нанотехнологии в строительстве : научный интернет-журнал. 2017. Т. 9. N 5. С. 36–52. DOI: 10.15828/2075-8545-2017-9-5-36-52. EDN: ZMQNET.

19. Дмитриева А.Ю., Мусабиров М.Х., Батурин Н.И. Разработка и исследование физико-химических свойств кислотно-углеводородных эмульсионных систем для комплексных ОПЗ карбонатных коллекторов // Экспозиция Нефть Газ. 2020. N 1. С. 50–55. DOI: 10.24411/2076-6785-2019-10067. EDN: KWXQFJ

20. Небогина Н.А., Литвинец И.В., Прозорова И.В. Влияние температуры формирования водонефтяных эмульсий на их структурно-реологические свойства // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2018. N 3. С. 67–78. DOI: 10.15593/2224-9400/2018.3.06. EDN: YARSYP.