Контрольная работа по "Химии". 29

Содержание:

Введение......................................................................................................  3

1. Поверхностно-активные  вещества.......................................................  4

    1.1. Понятие, классификация, виды.....................................................  4

     1.2. Поверхностные явления................................................................  8

2. Поверхностно-активные  вещества (ПАВ) и их роль                                             в процессах вытеснения нефти водой в пластах............................  10

Заключение.................................................................................................  20

Список используемой литературы............................................................  21

Введение.

В настоящее время поверхностно-активные вещества (ПАВ) применяются в различных  областях промышленности — это моющие средства, флотореагенты, стабилизаторы эмульсий и пен, диспергаторы минералов, антистатики, ингибиторы коррозии, деэмульгаторы и т. д. Такое широкое применение обусловлено их способностью в низких концентрациях значительно интенсифицировать технологические процессы, а так же модифицировать поверхности, придавая им необходимые свойства. Разработка оптимальных условий использования ПАВ возможна только при знании физико-химических основ их действия. Кроме того, специфичность структуры ПАВ и то, что применяемые в промышленности ПАВ являются техническими фракциями, требует знания синтеза, технологии получения и анализа ПАВ. Существующая информация по данным вопросам, а так же по физико-химическим свойствам, теории и практическому применению в различных областях разрознена, что затрудняет ее использование.

Контрольная работа состоит из двух частей. В первой раскрывается понятие поверхностно-активные вещества (ПАВ), а также даются определения и рассматриваются её класификация, свойства, и т.д. Во второй части — их применение в нефтяной промышленности. Разумеется, каждая из них не дает исчерпывающей информации по освещаемому вопросу, так как ПАВ множество, и области их применения широки и многообразны.

1. Поверхностно-активные  вещества.

1.1. Понятие, классификация, виды.

Поверхностно-активные вещества, (ПАВ) — химические соединения, вещества, молекулы которых способны из объёма истинного или коллоидно-го раствора концентрироваться на границе раздела фаз (жидкость—газ, жид-кость—жидкость или жидкость—твёрдое тело) с понижением свободной по-верхностной энергии (поверхностного натяжения). Молекулы ПАВ — орга-нические соединения, имеющие амфифильное строение, то есть их молекулы имеют в своём составе полярную часть, гидрофильный компонент (функцио-нальные группы ОН, СООН, NH₂, SO₃H и др.) и неполярную (углеводород-ную) часть(от 4 до 20 СН₂-групп), гидрофобный компонент. Действие ПАВ обусловлено повышенной молекулярной массой и особенностью строения молекул. В водном растворе ПАВ на границе с воздухом образуется мономо-лекулярный слой с углеводородными радикалами, ориентированными в сто-рону воздуха. По мере его насыщения молекулы (ионы) ПАВ, уплотняясь в поверхностном слое, располагаются перпендикулярно поверхности (нормальная ориентация).

При растворении молекулы ПАВ способны диссоциировать на ионы (ионогенные) или переходить в раствор в мономолекулярном состоянии (не-ионогенные). По химич. структуре ПАВ делятся на 4 осн. кл.: анионоактив-ные, катионоактивные, неионогенные и амфотерные (амфолитные). До 60% применяемых в настоящее время ПАВ — анионоактивные вещества, которые в водном растворе ионизируются с образованием отрицательно заряженных органических ионов. Типичным примером является мыло, состоящее, как правило, из соединений солей щелочных металлов (до 10%) с высшими жир-ными кислотами. Долгое время (до 1960-х) наиб. используемым из ПАВ был биохимически устойчивый тетрапропилбен-золсульфонат. Сейчас широкое применение находят соли сернокислых эфиров (сульфаты, R—О—SО₃—Ме) и соли сульфокислот (сульфонаты, R—SО₃—Ме), где R = C₁₂—C₁₈, a Me — щелочной металл (обычно натрий). Катионоактивные ПАВ, доля которых достигает 30%, представляют собой вещества, ионизирующиеся в водном растворе с образованием положительно заряженных органических ионов (метиламин, этиламин, пропиламин и другие алифатические амины).

Амфолитные ПАВ ионизируются в воде разл. образом в зависимости от условий среды: в кислом растворе они проявляют катионоактивные свойства, в щелочном — анионоактивные свойства. Неионогенные ПАВ в водном рас-творе не образуют ионов. Они представляют собой высокомолекулярные продукты присоединения окиси этилена или окиси пропилена с соединения-ми, имеющими подвижный атом водорода (алкил-фенолами, жирными спир-тами, кислотами, фенолами и т. д.). Основной количественной характеристи-кой ПАВ является поверхностная активность — способность вещества сни-жать поверхностное натяжение на границе раздела фаз — это производная поверхностного натяжения по концентрации ПАВ при стремлении С к нулю. Однако, ПАВ имеет предел растворимости (так называемую критическую концентрацию мицеллообразования или (ККМ), с достижением которого при добавлении ПАВ в раствор концентрация на границе раздела фаз остается постоянной, но в то же время происходит самоорганизация молекул ПАВ в объёмном растворе (мицеллообразование или агрегация). В результате такой агрегации образуются так называемые мицеллы. Мицеллы ПАВ находятся в обратимом термодинамич. равновесии с молекулами; при разбавлении раст-вора они распадаются, а при увеличении концентрации вновь возникают. Обычно такие растворы обладают моющей способностью. При любой кон-центрации они находятся в истинно растворенном состоянии.Отличительным признаком мицеллообразования служит помутнение раствора ПАВ. Водные растворы ПАВ, при мицеллообразовании также приобретают голубоватый оттенок (студенистый оттенок) за счёт преломления света мицеллами.

Концентрация ПАВ в адсорбцеонном слое на несколько порядков выше, чем в объеме жидкости, поэтому даже при ничтожно малом содержании в во-де (0,01-0,1% по массе) ПАВ могут снижать поверхностное натяжение воды на границе с воздухом с 72,8·10^-3 до 25·10^-3 Дж/м², т.е. практически доповерх-ностного натяжения углеводородных жидкостей. Аналогичное явление имеет место на границе водный раствор ПАВ - углеводородная жидкость, что создает предпосылки для образования эмульсий.

Применение ПАВ определяется их поверхностной активностью, струк-турой адсорбции слоев и объемными свойствами растворов.  ПАВ обеих групп (истинно растворимые и коллоидные) используют в качестве диспер-гаторов при измельчении твердых тел, бурении твердых пород (понизители твердости), для улучшения смазочного действия, понижения трения и износа, интенсивности нефтеотдачи пластов и т. д. Другой важный аспект использо-вания ПАВ - формирование и разрушение пен, эмульсий, микроэмульсий.

Широкое применение ПАВ находят для регулирования  структурообра-зования и устойчивости дисперсных систем с жидкой дисперсионной средой (водной и органической). Широко используются мицеллярные системы, об-разуемые ПАВ как в водной, так и в неводной среде, для которых важны не поверхностная активность ПАВ и не свойства их адсорбционных слоев, а объемные свойства: резко выраженные аномалии вязкости с повышением  концентрации ПАВ вплоть до образования, например в водной среде, крис-таллизация структур твердого мыла или твердообразных структур (в плас-тичных смазках на основе нефтяных масел).

ПАВ находят применение более  чем в 100 отраслях народного хозяйст-ва. Большая часть производимых ПАВ используется в составе моющих  сред-ств, в производстве тканей и изделий на основе синтетических и природных волокон. К крупным потребителям ПАВ относятся нефтяная, химическая промышленности, промышленноссть строительных материалов и ряд других. Наиболее важные применения ПАВ: бурение с глинистыми растворами и обратимыми эмульсиями вода-масло. Для регулирования агрегативной ус-тойчивости . ПАВ-водорастворимые эфиры целлюлозы, поли-акриламид и др., в эмульсии вводят кальциевые соли природных и синтетически жирных (C₁₆-C₁₈ и выше), алкилароматические сульфонаты, алкиламины, алкиламидо-амины, алкилимида-золины; повышение нефтеотдачи пластов посредством мицеллярного заводнения (оксиэтилированные алкилфенолы и спирты, алкилароматические сульфонаты); регулирование смачивания при флотации  железных и марганцевых руд , руд редких металлов ; улучшение структуры почв, предотвращение эрозионных процессов (ПАВ-полиэлектролиты - про-дукты неполного гидролиза полиакрилонитрила, продукты амидирования полиакриловой и полиметакриловой, причем в составе полимерной цепи варьируются амидные, циклические имидные, карбоксильные и др. группы). Основным сырьём для многотоннажного производства ПАВ являются про-дукты нефтепереработки и нефтехимич. синтеза: низкомолекулярные и выс-шие парафины, олефины, синтетические жирные кислоты, высшие жирные спирты, алкилпроизводные бензола и фенола, окись этилена. ПАВ применя-ются для гидрофобизации призабойной зоны пласта (ПЗП) с целью увеличе-ния нефтеотдачи. ПАВ используются в производстве чистящих и моющих средств, латексов, каучуков, полимеров, флотореагентов, фармавтехнических препаратов, химических средств защиты растений, текстиля и кожи, строи-тельных материалов, ингибиторов коррозии, при добыче, транспортировке и переработке нефти, в сельском хозяйстве, металлообработке и др. Широко используют все виды ПАВ при получении и применении синтетических по-лимеров. Обычно применяют высокомолекулярные ПАВ - водорастворимые полимеры (воливиниловый спирт, производные целлюлозы, растительные клеи и т.п.). Смешиванием лаков или жидких масляносмоляных композиций с водой в присутствии эмульгаторов получают эмульсии, применяемые при изготовлении пластмасс, кожзаменителей, нетканых материалов, импрегиро-ванных тканей, водоразбавляемых красок и т.д.

Разнообразные ПАВ применяют  для поверхностной обработки  волок-нистых и пленочных материалов ( как антистатики, модификаторы прядиль-ных растворов, моющие средства.При соответствующей ориентации молекул в по-верхностном слое способны предотвратить смачивание материала не только водой, но и углеводородными жидкостями, компоненты гидроизоля-ционных и антикоррозионных покрытий, облегчают механическую обработ-ку металлов и др.материалов,повышают эффективность процессов  дисперги-рова-ния жидкостей и твёрдых тел. Высокомолекулярные водорастворимые ПАВ применяют как флокулянты в различных видах водоочистки. С их помощью из сточных и технологич. вод, а также из питьевой воды удаляют загрязне-ния, находящиеся во взвешенном состоянии.

Долгое время считалось, что ПАВ не являются высокотоксичными ве-ществами. В последние годы получены многочисленные факты, свидетель-ствующие об их безусловной экологической опасности. ПАВ делятся на те, которые быстро разрушаются в окружающей среде и те, которые не разруша-ются и могут накапливаться в организмах в недопустимых концентрациях. Например в океане изменение поверхностного натяжения приводит к сниже-нию показателя удерживания CO₂ и кислорода в массе воды. Только немно-гие ПАВ считаются безопасными (алкилполиглюкозиды), так как продуктами их деградации являются углеводы. Однако при адсорбировании ПАВ на по-верхности частичек земли,песка степень,скорость их деградации снижаются многократно. Так как почти все ПАВ, используемых в промышленности и домашнем хозяйстве, имеют положительную адсорбцию на частичках земли, песка, глины, при нормальных условиях они могут высвобождать (десорби-ровать) ионы тяжёлых металлов, удерживаемые этими частичками, и тем самым повышать риск попадания данных веществ в организм человека.

1.2. Поверхностные  явления

Поверхностные явления, явления, вызываемые избытком свободной энергии в поверхностных слоях жидкости или газов, повышенной актив-ностью и ориентацией молекул в этом слое, а также особенностями его структуры и состава; определяются также тем, что химические и физические взаимодействия тел происходят прежде всего в поверхностных слоях. К числу П. я. относятся: поверхностное натяжение, капиллярные явления, поверхностная активность, смачивание, адсорбция, адгезия и др.

Поверхностное натяжение  и межмолекулярные взаимодействия внутри фаз обусловливают процессы смачивания и растекания капли жидкости на твердой или жидкой поверхности, а также явления когезии и адгезии. Малая капля жидкости, помещенная на твердую поверхность, может принимать разную форму: либо близкую к сферической, либо плоскую. В первом случае твердой поверхность не смачивается жидкостью, во втором — смачивается. Смачивание—явление,возникающее при взаимодействии жидкости с поверх-ностью твердой тела при их контакте, обусловленное силами притяжения и отталкивания молекул жидкости и твердого тела. По числу фаз, участвующих в процессе, различают два типа смачивания:1) иммерсионное смачивание, имеющее место при полном погружении твердого тела в жидкость; в таком случае в смачивании участвуют две фазы: жидкость и твердое тело; 2) кон-тактное смачивание, протекает с участием трёх фаз: твёрдой, жидкой, газооб-разной. При смачивании наблюдается искривление свободной поверхности жидкости вблизи стенки сосуда. Степень искривления свободной поверхнос-ти характеризуется краевым углом. Значения краевого угла могут меняться в пределах от 0 до 180°. Величину угла смачивания отсчитывают между твер-дой поверхностью и касательной, проведённой к поверхности капли в точке соприкосновения твёрдой, жидкой и газообразной фаз. Измерение угла про-изводят со стороны жидкости. При нанесении на поверхность воды капли нерастворимой в ней жидкости в одних случаях происходит растекание кап-ли, в других оно отсутствует. Явление растекания обусловливается поверх-ностным натяжением на трёх поверхностях раздела: вода—воздух (вг), вода —капля (вм) и капля—воздух (мг). В системе самопроизвольно будет идти тот процесс, который приведёт к минимуму поверхностной энергии Гиббса. Явления смачивания и растекания тесно связаны с действием сил когезии и адгезии. Когезией называется сцепление однородных молекул, атомов или ионов, которое включает все виды межмолекулярного и межатомного притя-жения, внутри одной фазы. Когезия определяет существование веществ в конденсированом (твёрдом и жидком) состоянии. Адгезия (прилипание) — это молекулярное притяжение между поверхностями двух соприкасающихся разнородных твёрдых или жидких фаз. Адгезия является причиной склеива-ния двух разных веществ за счёт действия физических или химических меж-молекулярных сил. Численно работа когезии равна удвоенному значению поверхностного натяжения. Работа адгезии — это работа, затрачиваемая на отрыв молекул одной фазы от молекул другой фазы. Адгезия сопровождается уменьшением поверхностной энергии (при совмещении разных фаз энергия Гиббса системы уменьшается на величину работы адгезии). Капиллярные явления — явления, вызываемые влиянием сил межмолекулярного взаимо-действия на равновесие и движение: свободной поверхности жидкости; по-верхности раздела несмешивающихся жидкостей; границ жидкостей с твёрдыми телами. Адсорбция — явление поглощения газов и паров, а также растворённых веществ поверхностным слоем (пористых) тел (адсорбентов).

2. Поверхностно-активные  вещества (ПАВ) и их роль в  процессеах вытеснения нефти водой в пластах.

В нефтяной промышленности поверхностно-активные вещества (ПАВ)  широко применяются при различных технологических процессах бурения и добычи нефти. Многочисленными исследованиями установлено, что добавка ПАВ в нагнетаемую воду значительно повышает эффективность процесса вытеснения нефти водой по сравнению с обычным заводнением. Поэтому при заводнении пластов широко используют закачку водных растворов ПАВ. Для увеличения нефтеотдачи пластов применяют также ПАВ, полученные на базе побочных продуктов или отходов производства химических и нефтехи-мических продуктов : реагент НОК ( низкомолекулярные органические кис-лоты ) — кислый. КС — кислые стоки, содержащие в качестве основного вещества около 15% смеси высокомолекулярных органических кислот, спир-тов, альдегидов и кетонов ; реагент ОКМ — полиоксиэтиленовое производ-ное легких талловых масел с содержанием полиоксиэтилена 55-65%, относи-тся к классу неионогенных поверхностно-активных веществ ; реагент АСС   ( алкилсульфатная смесь ) — продукт взимодействия отхода производства дивинила ( пенореагента ПР ) и алкилированной серной кислоты, являющей-ся также отходом изводства. Для усиления флотационного эффекта к воде до-бавляют ПАВ ( нефть, мазут, смолы, керосин, высокомолекулярные жирные кислоты, меркаптаны, ксантогенаты и др.),которые понижают поверхностное натяжение жидкости,ослабляя связь воды с твердым веществом.Для борьбы с пролитыми на воду нефтью и нефтепродуктами применяют также химичес-кие реагенты,  ПАВ. Действие ПАВ основано на разрушении пленки жидких углеводородов и водонефтяной эмульсии на тонкодисперсные частицы.

В процессе вытеснения нефти ПАВ  оказывают влияние на следующие  взаимосвязанные факторы: межфазное натяжение на границе нефть-вода и поверхностное натяжение на границах вода - порода и нефть -порода, обус-ловленное их адсорбцией на этих поверхностях раздела фаз. Кроме того, дей-ствие ПАВ проявляется в изменении избирательного смачивания поверхнос-ти породы водой и нефтью, разрыве и отмывании с поверхности пород плен-ки нефти, стабилизации дисперсии нефти в воде, приросте коэффициентов вытеснения нефти водной фазой при принудительном вытеснении и при капиллярной пропитке, в повышении относительных фазовых проницаемос-тей пористых сред. 

В нефтяной промышленности ПАВ используются для гидрофобизации призабойной зоны пласта с целью увеличения нефтеотдачи.ПАВ сокращают срок освоения нефтяных скважин, резко увеличивают их продуктивность. ПАВ применяют и в качестве деэмульгаторов эмульсии воды и нефти,реаген-товсобирателей в процессе флотации при очистке сточных вод на нефтепере-рабатывающих заводах. Как результат ПАВ содержатся в производственных, а также в бытовых водах нефтеперерабатывающих заводах.

Необходимых изменений поверхностных  и смачивающих свойств жидкостей  и характеристик поверхностей раздела  пластовой системы в зоне их контакта в пористой среде можно добиться с помощью добавок (ПАВ).

В лабораторных условиях испытано влияние на нефтеотдачу добавок в воду значительного количества ПАВ: неионогенных — типов ОП-10 и КАУ-ФЭк (оксиэтилированные алкилфенолы), анионо-активных — НЧК, сульфо-нол, НП-1, азолят А, азолят Б, «Прогресс» (натриевая соль алкилсульфосое-динений), а также катионо-активные ПАВ. Лучшие результаты при вытесне-нии нефти получают с применением растворов неионогенных ПАВ. Установлено также, что ионогенные ПАВ адсорбируются на поверхностях минералов больше, чем неионогенные.

Некоторые исследователи  полагают, что вследствие возникновения  перед нагнетаемым в нефтяную часть пласта раствором ПАВ вала остаточ-ной воды, которая, как известно, во многих месторождениях представляет собой концентрированный раствор солей, применение ПАВ не дает положи-тельных результатов. Предполагается, что нефть при этом вытесняется не растворами ПАВ, нагнетаемыми в пласт, а оторочкой минерализованной хлоридами воды с плохими нефтевымывающими свойствами. Все это позво-ляет считать метод заводнения пластов растворами ПАВ одним из эффектив-ных для увеличения нефтеотдачи пластов, что подтверждается промышлен-ными экспериментами. Поверхностное натяжение нефти на границе с водой можно понизить путем нагнетания в пласт щелочных вод. При взаимодейст-вии с нафтеновыми кислотами, содержащимися в нефти, щелочи способству-ют образованию натриевых мыл вблизи поверхности раздела вода — нефть. Некоторые пласты содержат незначительное количество остаточной воды (4—6 % от объема пор), и быстрое образование вала при этом затрудняется. Наконец, установлено, что даже если образуется вал остаточной воды при значительном ее содержании в пласте (20—30 % от объема пор), вода перемешивается с нагнетаемой в пласт и обработанной ПАВ. В таком случае нефтевымывающие свойства смесей оказываются достаточно хорошими. Все это позволяет считать метод заводнения пластов растворами ПАВ одним из средств увеличения нефтеотдачи пластов.

Нефть и вода при обычных  условиях в коллекторах не смешиваются. Образующиеся на контактах нефти  и воды в пористых средах границы  разде-ла приводят к возникновению многочисленных капиллярных эффектов, отри-цательно влияющих на процесс фильтрации нефти и воды. Например, филь-трация в пористых средах многофазных систем (смесей нефти, воды и газа) приводит к повышенным сопротивлениям. Процесс вытеснения нефти водой может быть приближен к условиям фильтрации однородных систем без ощу-тимого влияния на движение флюидов многочисленных границ раздела, если между нефтью и водой поместить оторочку мицеллярного раствора (смеси углеводородных жидкостей, воды и ПАВ, растворимых в углеводородах, и стабилизаторов). В качестве стабилизаторов обычно используются спирты (изопропиловый, бутиловый и др.) J Углеводородную часть мицеллярного раствора может составить легкая нефть фракции С₅+.

Нефтерастворимыми ПАВ являются нефтяные сульфонаты, алкиларил-сульфонаты, алкилфенолы. При содержании в системе ПАВ концентрации выше критической концентрации мицеллообразования ПАВ находится в раст -воре в виде сгустков (мицелл), которые способны поглощать жидкости, сос-тавляющие их внутреннюю фазу. При значительной концентрации ПАВ пос-ледние в процессе перемешивания вместе с нефтью и водой образуют нефте-водяные агрегаты — мицеллы, строение которых зависит от количественного состава компонентов и их свойств. На рис.приведены схемы строения мицелл с водяной и нефтяной основой. У мицеллы с водяной основой внешней фазой является нефть. Молекулы ПАВ полярной частью (кружочки на рис.1  обра-щены к воде, а углеводородными цепями — к нефти. Несмотря на содержа-ние в таком мицеллярном растворе до 95 % воды, он хорошо смешивается с нефтью, ибо внешней фазой даже при большой концентрации воды в системе оказывается нефть).

-

Рис. 1.

Мицеллярные растворы способны растворять жидкости, составляющие их внутреннюю основу (ядро). При этом размеры мицелл возрастают и в не-который момент наступает обращение фаз — вместо внешней фазы оказывается вода и наоборот.

Внешне мицеллярные растворы представляют собой однородные проз-рачные или полупрозрачные жидкости (размеры мицелл 10⁵—10⁶ мм). Вяз-кость мицеллярных растворов с нефтяной внешней фазой вначале возрастает с увеличением содержания воды в системе и может достигать 100 мПа-с при водосодержании до 40—45 %. Дальнейшее увеличение концентрации воды (если она сопровождается инверсией типа раствора) приводит к снижению вязкости.

В зависимости от состава  и свойств компонентов мицеллярных раство-ров закономерности изменения вязкости от водосодержания могут быть дру-гими. Соли, присутствующие в воде, снижают вязкость растворов. Это свой-ство используется для регулирования их вязкости. Состав солей влияет на устойчивость мицеллярных растворов, что должно быть учтено при выборе ПАВ и других их составляющих. Мицеллярные растворы устойчивы только при определенных концентрациях солей.

Упомянутые свойства мицеллярных растворов способствуют при их нагнетании в пласт значительному повышению эффективности вытеснения нефти из коллектора. На практике оторочки мицеллярных растворов продви-гаются по пласту водой, загущенной полимерами и водой. Минимальный объем оторочек для однородных пористых сред составляет 4—5 % от объема пор обрабатываемого участка.

Мицеллярные растворы способны вытеснять до 50—60 % нефти, остав--шейся в пласте после обычного его заводнения. Благоприятные результаты получены даже при водонасыщенности пород до применения мицеллярных растворов, достигающей 70 % от объема пор. Для получения необходимых свойств мицеллярных растворов доля ПАВ в системе как минимум должна быть 9—15%, спирта 4—5%.

Мицеллярно-полимерное заводнение – это процесс, в котором произво-дится закачка ПАВ для повышения нефтеотдачи.  Это определение исклю-чает  щелочное  заводнение, в котором ПАВ образуется  в пласте,  и другие процессы повышения нефтеотдачи, в которых снижение капиллярных сил не является основным средством добычи нефти. 

Процесс  заводнения  всегда осуществляется в режиме вытеснения (не в циклическом режиме). Полный процесс включает в себя следующее: предва-рительная  закачка.  Это закачка какого-то  объема  минерализованной  воды  с целью изменить (как правило снизить)  минерализацию пластовой жид-кости  с тем,  чтобы смешивание  с ПАВ не  вызвало потерю  межфазной активности.  Объем предварительной закачки колеблется от 0% до 100% заводняемого порового объема пласта. В некоторых процессах в предвари-тельную закачку добавляется так называемый жертвенный агент, чтобы уменьшить последующее удерживание ПАВ.  Объем мицеллярно-полимер-ной  оторочки, колеблясь от 5% до 20% в промысловых применениях,  со-держит  главный нефтедобывающий агент – основное  ПАВ.

Таблица 1. Классификация  и примеры ПАВ-в

В мицеллярно-полимерном заводнении в качестве основного ПАВ наиболее широко используются  нефтяные  сульфонаты.  Это - анионактив-ные  ПАВ,  полученные сульфированием  чистого органического химичес-кого  вещества (иногда  именуемого синтетическим сульфонатом),  пара  нефтехимической переработки с промежуточным молекулярным  весом,  или в некоторых случаях даже  самой нефти.

Применять ПАВ в промышленности для улучшения нефтевымывающих  свойств вод затруднительно вследствие адсорбции их огромной поверх-ностью пород. В зоне же водонефтяного контакта концентрация ПАВ пони-жается и действие их уменьшается. При фильтрации чистой воды происходят также процессы десорбции. Установлено, что адсорбция не одинакова по всему пласту. Фронт предельной адсорбции ПАВ (т.е. равновесной, более не увеличивающейся адсорбции) отстает от фронта нагнетаемого раствора. Полной потери ПАВ вследствие адсорбции можно избежать, если вводить в пласт первые порции воды с повышенным содержанием ПАВ, которые будут в дальнейшем продвигаться по пласту необработанными пресными водами (метод оторочки).

Горная порода с насыщающими  ее флюидами имеет развитую площадь  поверхности раздела фаз. Действие ПАВ, подаваемых в пласт в виде водных растворов, основано на адсорбции ПАВ на указанных поверхностях, что при-водит к существенному изменению молекулярно-поверхностных свойств по-роды, пластовой воды и нефти. Требования, предъявляемые к ПАВ, следую-щие: стимулирование смачивающей способности вытесняющей воды; сниже-ние межфазного натяжения на границе нефть - вода; вытеснение нефти с поверхности породы; диспергирование нефти в водной фазе. 

Правильным выбором ПАВ  можно селективно изменить краевой  угол смачивания нефтью поверхности  твердого тела и создать таким  образом более благоприятные  условия для вытеснения нефти. Чтобы  извлечь большее количество нефти  и уменьшить остаток нефти  до величины, близкой к нулю, требуется  капиллярное число на 4 порядка  выше указанного. Это может быть достигнуто практически лишь уменьшением  межфазного натяжения на гра-нице раздела. Проведенное исследование водных растворов нефтяных суль-фонатов показывает, что такие низкие значения межфазного натяжения могут быть получены при относительно малых концентрациях ПАВ.

В нефтяной промышленности ПАВ широко применяются при различ-ных технологических процессах бурения и добычи нефти. Многочисленными исследованиями установлено, что добавка ПАВ в нагнетаемую воду значи-тельно повышает эффективность процесса вытеснения нефти водой по срав-нению с обычным заводнением. Поэтому при заводнении пластов широко используют закачку водных растворов ПАВ.

Эффективность заводнения, применяемого как вторичный метод, обычно ниже, чем при осуществлении его с самого начала разработки. Это объясняется тем, что при разработке месторождения вначале на режиме растворенного газа вязкость нефти в пластовых условиях возрастает, а эффективность процесса вытеснения нефти водой во многом зависит от соотношения вязкостей нефти и воды.

В практике эксплуатации скважин  для этих целей применяются в  ос-новном неионогенные ПАВ. Они обладают лучшей растворимостью в мине-рализованных водах без образования осадков. При этом эффективность про-цесса вытеснения нефти водой имеет практически такие же показатели, что и в случае применения неионогенных ПАВ. В работе исследована принципи-альная возможность повышения эффективности заводнения прежде всего пу-тем изменения темпа закачки воды. Было установлено, что на эффективность процесса вытеснения нефти водой из однородных гравитационное разделе-ние жидкостей, существует оптимальный темп закачки воды, обеспечиваю-щий максимальную нефтеотдачу горизонтальных пластов большой мощнос-ти значительное влияние оказывает темп закачки воды, увеличение которого приводит к более равномерному продвижению фронта вытеснения. По мере роста скорости продвижения фронта вытеснения увеличивается длина его стабилизированной зоны, уменьшается его общая протяженность и, следо-вательно, увеличивается коэффициент охвата. Поэтому для горизонтального пласта большой мощности, в котором происходит значительное

Осредненные зависимости  ПАВ добычи нефти и обводненности нефте-отдачи от относительного от-добываемой продукции от нефтеотдачи пластов при различной вязкости. Эффективность процесса по промысловым данным выражается так называемыми характеристиками вытеснения нефти водой. 
Эффективность процесса вытеснения нефти теплоносителями зависит от термодинамических условий пласта, свойств пластовых жидкостей, пористой среды, применяемой технологии и других факторов и может изменяться в широких пределах. На механизм вытеснения нефти ( жидкости) существенно влияют поверхностные свойства системы нефть-вода-порода. С повышением температуры уменьшается толщина адсорбционного слоя поверхностно-ак-тивных молекул нефти на поверхности поровых каналов, вследствие чего проницаемость пласта для нефти увеличивается. Лабораторными исследова-ниями установлено, что капиллярная пропитка происходит как при низких, так и при высоких температурах. В то же время с повышением температуры капиллярная пропитка их происходит значительно быстрее.

Эффективность процесса вытеснения нефти из неоднородного пласта оценивается  по двум основным показателям - текущей  нефтеотдаче и удельному расходу воды. На эффективность процесса вытеснения нефти СО₂ большое влияние оказывает исходная нефтенасыщенность. Чем больше нефтенасыщенность пласта к началу применения СО₂, тем выше эффект, так как большая часть СО₂ расходуется на полезное насыщение, расширение и вытеснение нефти. Для повышения эффективности процесса вытеснения нефти, помимо применения более эффективных методов воздействия на пласт, необходимо совершенствовать управление процессом разработки нефтяных месторождений при существующих, широко распространенных методах заводнения. Система управления процессом разработки нефтяных месторождений относится к так называемым большим системам управления, характеризующимся большим количеством и многообразием объектов управления, обилием информации и связей, сложностью самого процесса разработки, показатели которого изменяются во времени. Методика экономи-ческой оценки эффективности процесса вытеснения нефти растворителями также еще не решена.

Какие факторы влияют на эффективность процесса вытеснения нефти из пористой среды. Исследование влияния факторов на эффективность процесса вытеснения нефти необходимо производить по стадиям разработки. 
Важным фактором, влияющим на эффективность процесса вытеснения нефти водными растворами химреагентов, является фазовое поведение системы водный раствор химреагентов - нефть. Поэтому в работе изучалось фазовое поведение системы ПАВ АФ9 - 12 Лигносульфонаты КОРБ - нефть.

Заключение.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) успешно применяются в са-мых различных областях промышленности, причем особую эффективность проявляют так называемые мицеллярные ПАВ. Они имеют характерные ос-обенности растворения, которые выражаются в том, что при достижении предела истинной растворимости не выделяется отдельная макрофаза, обра-зуются мицеллы. Особенность этих ПАВ наиболее проявляется при их при-менении в процессах добычи нефти. Если при применении обычных раство-ров ПАВ нефтедобыча увеличивается на 5-7%, то при применении мицелля-рных ПАВ нефтеотдача увеличивается до 50%. Однако большие концентра-ции ПАВ в мицеллярных растворах делают их применение в процессах по-вышения нефтеотдачи экономически не выгодными. Синтезированы новые разновидности ПАВ - гибридные, которые по эффективности превосходят традиционные мицеллярные ПАВ, являясь в то же время более дешевыми. Строение гибридного ПАВ напоминает строение мицеллы обычных ПАВ, но в данном случае ядром мицеллы служит частица диоксида кремния, имею-щая гидрофильные и гидрофобные участки, так называемую "мозаичную по-верхность", которая окружена молекулами того или иного ПАВ.