Гидрофобизирующие агенты

В качестве гидрофобизующих агентов чаще всего используют азотистые соединения с длинными углеводородными цепями. Типичным таким соединением является N алкилтриметилендиаминхлорид. Эта соль диссоциирует в воде на органический катион и два хлоридных аниона.

где: R - алкильная цепь с 18 атомами углерода.

Диамин действует как Н/В эмульгатор, а также как гидрофобизующий агент. Неполярная часть цепи катиона растворяется в нефтяной фазе, а полярная азотистая часть цепи — в воде, придавая капельке нефти положительный заряд. Поскольку большинство металлов и минералов несут отрицательный поверхностный заряд, капельки нефти притягиваются к этим поверхностям, где разрушаются с образованием пленки нефти, как показано на рисунке 2.12. В качестве комбинированного гидрофобизующего агента и эмульгатора могут быть использованы многие, другие азотсодержащие углеводородные соединения, в углеводородной цепи которых имеется более 10 атомов углерода. Должна быть обеспечена сбалансированность гидрофобизующего и эмульгирующего действий, так как при очень сильном эмульгирующем действии не будет достигнута смачиваемость нефтью, а при очень сильном гидрофобизующем действии будут большие потери нефти. Относительная эффективность обоих действий зависит от различных условий, таких как природа поверхности, которую необходимо покрыть пленкой нефти, электрохимические свойства водной фазы, рН, температура и т. д. В соответствии с этими условиями и должно подбираться ПАВ. Например, если гидрофобизующиее действие слишком сильное, нужно использовать один из оксиэтилированных диаминов, которые ослабляют смачивание нефтью пропорционально количеству добавляемого оксида этилена. В качестве альтернативы можно применить дополнительный эмульгатор (катионоактивный либо неионогенного типа). Недостаточное смачивание нефтью можно усилить добавлением нефтерастворимого понизителя поверхностного натяжения, такого как соль, жирной кислоты и полиамин.

Гидрофобизующие агенты иногда добавляют в нефтеэмульсионные буровые растворы, чтобы обеспечить смачиваемость нефтью бурильной колонны и благодаря этому снизить вращающий момент, предотвратить образование сальников па долоте и защитить металл от коррозии. При этом правда, нефть образует также пленку на твердой фазе бурового раствора и, если в нем присутствуют значительные объемы мелкодисперсных глинистых частиц, потери нефти будут весьма значительными.

Рисунок 2.12 - Механизм смачивания твердой поверхности нефтью под действием эмульсии нефти в воде:

А - положительно заряженные капельки эмульсии притягиваются к отрицательно заряженной поверхности;

В - при контакте с отрицательно заряженной поверхностью эмульсия разрушается с образованием на ней пленки нефти.

Гидрофобизующие агенты добавляют во все растворы на углеродной основе для предотвращения смачивания водой барита и выбуренной породы. Для этой цели эффективно используют лецитин.

Его фосфатная группа несет отрицательный заряд, а четвертичный амин - положительный. Неполярная разветвленная углеводородная часть цепи растворяется в углеродной фазе, а полярная основная часть цепи - в водной фазе. При добавлении избыточного количества лецитина поверхностное натяжение на границе раздела фаз снижается.

Продукты взаимодействия глинистых частиц и гидрофобизующих агентов используются для приготовления диспергируемых добавок в буровых растворах на углеродной основе. Глины, которые используются в буровых растворах на водной основе, такие как бентонит и аттапульгит, можно сделать диспергируемыми в нефти при помощи ионообменных реакции с ониевой солью. При диссоциации ониевая соль образует

[С₁₄Н₂₉NН₃]⁺С1^-.

Неорганические катионы на поверхности глинистых частиц замещаются органическими катионами ониевой соли, делая глины диспергируемыми в нефти. При добавлении к раствору на углеводородной основе подобных органофильных глин несущая способность раствора значительно улучшается (рисунок 2.13).

Рисунок 2.13 - Влияние адсорбции частицами глинистого сланца гидрофобизующего агента из углеводородной фазы на изменение поверхностного натяжения дизельного топлива на границе с водой: 1 — 85,6 г/л глинистого сланца глен роуз: 2 — глинистый сланец отсутствует

Этим же способом можно сделать диспергируемым в нефти лигнит, после чего он используется для снижения фильтрации растворов на углеводородной основе.

Гидрофобизующие агенты могут применяться для приготовления механических инвертных эмульсий с мелкоизмельченным мелом. Частицы мела обычно смачиваются водой, но при добавлении небольшого количества фракции таллового масла, преимущественно состоящей из олеиновой и линолевой кислот, эти частицы могут стать частично смачиваемыми нефтью. При активном перемешивании эти частицы адсорбируются на границах раздела нефти и воды (вокруг капелек воды), создавая механическую эмульсию, непрерывной фазой которой является нефть.

Дата добавления: 2015-07-10