CC BY
32
Полученные зависимости позволяют определить коэффициент распределения для данной системы, равный 156,93 и степень ассоциации 0,8642.
При экстракции раствора йода, при рН=2,98 и концентрации 123,19 мг/л, наблюдается аналогичный коэффициент распределения, что и в предыдущих случаях, равный 156,93 (рисунки 5 и 6).
С орг
0,025
Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что изменение рН водной среды в растворе с бессолевым фоном в данной смеси экстрагентов не оказывает влияния на коэффициент распределения (таблица 1).
0
С водн
0 0,00002 0,00004 0,00006 0,00008 0,0001 0,00012
Рисунок 5. Изотерма экстракции йода из смеси 10% ТБФ в изооктане при рН=2,98
,5
-1,5 -1,7 -1,9 -2,1 -2,3 -2,5 -2,7 -2,9
д С орг
Рисунок 6. Билогарифмическая зависимость концентраций водной и органической фаз при рН=2,98
Таблица 1
_Равновесные параметры экстракции для растворов с различными уровнями рН_
рН Б п Я
1,09 156,93 1,1814 98,625
2,09 156,93 0,8642 95,8875
2,98 156,93 0,8996 97,7625
Следовательно, можно сделать вывод о том, что для улучшения процесса экстракции недостаточно изменять только рН среды. Для повышения эффективности процесса необходимо наряду с изменением уровня рН изменять концентрацию фоновых солей, выбирать другие экс-трагенты, менять температуру процесса. В связи с этим в дальнейшем планируется продолжить работу по данному направлению и подобрать оптимальные условия проведения процесса экстракции йода.
Список литературы
1. Вольдман Г. В., Зеликман А. Н. Теория гидрометаллургических процессов: Учеб пособие для вузов. -4-е изд., перераб. и доп. М.: Интермет Инжиниринг, 2003 - 464 с.
2. Мазуренко Е. А. Справочник по экстракции. Киев: «Техшка», 1972 - 448 с.
3. Пономарева П. А. Определение термодинамических параметров экстракции йода ТБФ в смеси с изооктаном из высокоминерализованных растворов. Вестник ОГУ. 2011. №6. С. 419-420.
ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДОДЕЦИЛСУЛЬФАТА НАТРИЯ И ОЛЕАТА КАЛИЯ В КАЧЕСТВЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ
НЕФТЕОТДАЧИ ПЛАСТОВ
Луцкий Денис Сергеевич
Кандидат тех. наук, доцент, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», г. Санкт-Петербург
Игнатович Александр Сергеевич Студент, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», г. Санкт-Петербург
АННОТАЦИЯ
Целью исследования является изучение влияния поверхностно-активных веществ (ПАВ) на свойства нефтяных систем, для определения закономерностей подбора реагентов под такие задачи, как повышение нефтеотдачи пласта, эмульгирование или деэмульгирование в системах нефть-вода-ПАВ.
Ключевые слова: нефтеотдача, нефть, поверхностно-активные вещества.
На фоне общемировой тенденции усложнения условий добычи и дальнейшей переработки нефти, что в свою очередь повышает значимость вторичных и третичных методов увеличения нефтеотдачи (МУН) эта цель является крайне актуальной. Вторичные методы представляют собой МУН, осуществляемые за счет поддержания внутрипластовой энергии путем закачивания воды или газа в пласт. В третичных методах повышение нефтеотдачи осуществляется за счет негидродинамических способов. Третичные МУН подразделяются на: физико -химические, газовые, тепловые и микробиологические. В нашем случае особый интерес представляют физико-химические методы, сущность которых заключается в подаче активных компонентов в пласт. Физико-химические методы в свою очередь подразделяются на вытеснение и деструктивные.
При использовании вытеснительных методов в качестве активного агента в пласт закачивают растворы ПАВ, полимеров или щелочей. Для деструктивных методов характерно использование реагентов, разрушающих структуру нефтеносной породы (например, кислотная обработка пласта). Заводнение растворами ПАВ снижает поверхностное натяжение на границе системы «нефть -вода», а также снижает вязкость нефти, что способствует
Влияние концентрации ПАВ на поверхностное
(при постоянной
улучшению ее вытеснения водой. Вода лучше впитываться в поры, занятые нефтью, и отмывает ее с твердой поверхности за счет повышенной смачиваемости нефтеносной породы [1, 2].
В работе изучено влияние додецилсульфата натрия и олеата калия на поверхностное натяжение на границе раздела раствор ПАВ-воздух. Данные величины могут характеризовать способность нефтяной дисперсной системы (НДС) к образованию эмульсий и смачиванию нефтеносной породы. По величине поверхностного натяжения на границе раздела фаз рассчитаны термодинамические параметры адсорбции ПАВ, что позволит сделать вывод о применимости тех или иных реагентов.
Экспериментальная часть исследования проводилась на тензиометре DCAT 11ЕС (DataPhysics, Германия) с использованием метода погружения пластины [3]. В качестве поверхностно активных веществ использовали до-децилсульфат нитрия и олеат калия марки «ХЧ» Полученные экспериментальные данные представленны в таблице 1.
Путем обработки полученных результатов [4] были построены изотермы адсорбции ПАВ на границе раздела фаз представленные на рисунке 1.
Таблица 1
натяжение на границе раздела воздух - жидкость температуре 20 0С)
Олеат калия додецилсульфат натрия
концентрация ПАВ, моль/л поверхностное натяжение (БЕТ, тЫ/т) концентрация ПАВ, моль/л поверхностное натяжение (ББТ, тЫ/т)
0 72,25 0 72,25
1,210-6 72,20 4,010-6 66,72
0,610-6 69,47 8,010-6 67,22
1,210-5 60,59 4,010-5 55,97
0,610-5 46,90 8,010-5 59,45
1,210-4 40,36 8,010-4 32,00
0,610-4 30,79 4,010-3 28,88
1,210-3 28,51 8,010-3 29,56
ц
б р
о с
к с в о с б б и Г
0,009 0,008 0,007 0,006 0,005
нИ
о 0,004 а
0,003 0,002 0,001 0
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01
концентрация ПАВ, моль/л > додецилсульфат натрия —•— олеат калия
Рисунок 1. Зависимость Гиббсовской адсорбции от концентрации ПАВ.
Применив уравнение изотермы Ленгмюра к адсорбции на границе жидкость-газ, были рассчитаны молекулярных характеристик исследуемых ПАВ. Уравнение изотермы мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра для адсорбции на границе жидкость газ записывается:
р - р кс
1 + кс
где: С - концентрация растворенного вещества, К - константа адсорбционного равновесия в уравнении Лэнгмюра, Гда. - предельная гиббсовская адсорбция (емкость адсорбционного монослоя). Уравнение Лэнгмюра позволяет определить размеры ПАВ в поверхностном слое. Для этого уравнение приводят к линейному виду:
(1)
C
1 --L С
Г ГК Г
1,2 1 0,8 $ 0,6 0,4 0,2 0 *
Изотермы адсорбции в координатах линейной формы уравнения Лэнгмюра представлена на рисунке 2.
(2)
С/Г = 119,47С+ 0,0094
додецилсульфат натрия
олеат калия
С/Г = 201,3С + 0,0016
Линейная (додецилсульфат натрия)
■ Линейная (олеат калия)
0 0,002 0,004 0,006 0,008
концентрация ПАВ, моль/л
0,01
Рисунок 2. Изотермы адсорбции в координатах линейной формы уравнения Лэнгмюра.
По величине обратной тангенсу угла наклона прямой определена предельная адсорбции Г® = tga. Для оле-ата калия предельная адсорбция составила 4,97 103 моль/м2, для додецилсульфата натрия 8,37 • 10-3 моль/м2 соответственно.
Путем экстраполяции зависимость до оси ординат, 1
находим отрезок . Зная значение Г®, определяем площадь, занимаемую одной молекулой ПАВ в насыщенном адсорбционном слое на границе раздела фаз:
5 = ■ 1
А также константу адсорбционного равновесия (К): K _ 1
додецилсульфат
I I I II I4U • I
(4)
K
0.0094 • Гх 1
0.0016 • Г
(5)
В таблице 2 приведены сравнительные характеристики исследованных ПАВ:
Г N
да А
(3)
Таблица 2
Сравнительные характеристики додецилсульфата натрия и олеата калия._
Характеристика ПАВ Олеат калия додецилсульфат натрия
Тип ПАВ Анионное ПАВ Анионное ПАВ
Критические концентрации мицеллообразования (ККМ) 1,2 • 10-3 8,1 • 10-3
Рациональная формула C17H33COOK C12H25SO4Na
Молярная масса 320,55 г/моль 288.38 г/моль
Плотность 1,1 г/см3 1.01 г/см3
Площадь, занимаемая одной молекулой ПАВ в насыщенном адсорбционном слое на границе раздела фаз, м2 3,34 • 10-22 1,98 • 10-22
Константа адсорбционного равновесия (К) 1,26 • 105 0,13^ 105
Предельная адсорбция (Г®) 4,97 10-3 моль/м2 8,37 10-3 моль/м2
Более высокое значение константы адсорбционного равновесия олеата калия предоставляет возможность сделать вывод о его эффективности в качестве ПАВ понижающего поверхностное натяжение на границе раздела фаз, а, следовательно, и повышающего нефтеотдачу при использовании в нефтевытесняющих растворах.
Список литературы 1. Л.К. Алтунина, В.А. Кувшинов "Увеличение нефтеотдачи пластов композициями ПАВ"; Новосибирск, Наука, 1995
2. Д. Крянев, С. Жданов "Применение методов увеличения нефтеотдачи пластов в России и за рубежом"; JSC ВНИИнефть.
3. Щукин Е.Д. Коллоидная химия / Е.Д. Щукин, А.В. Перцев, Е.А. Амелина. - М.: Химия, 1992 - 207 с.
4. Поверхностные явления. Изотермы адсорбции: метод. указания/ сост. И.Ю. Рощупкина, Г.А. Алемас-кина, Е.С. Абдрахимова, И.А. Платонов - Самара: Изд-во Самар. Гос. Аэрокосм. Ун-т, 2013. - 14 с.
