Файл в формате PPT (3,5 МB)

Лекционный курс
«Производственные
водонефтяные
эмульсии»
Часть 1. Классификация эмульсий. Основные
типы структур дисперсной фазы.
Тема 1-6
Основные типы структур дисперсной фазы
водонефтяных эмульсий.
СВОБОДНОДИСПЕРСНЫЕ
СИСТЕМЫ
«Ньютоновская» линейная зависимость
напряжения сдвига от
градиента скорости сдвига
 - (ньютоновский) коэффициент динамической
вязкости (ньютоновская вязкость)
Неупорядоченная газообразная структура
разбавленных свободнодисперсных систем
индивидуальных базовых частиц.
Слева — «дисперсия капель».
Справа — «дисперсия кластеров»
Модель Эйнштейна
для дисперсии
индивидуальных капель
 - вязкость эмульсии,
0 - вязкость дисперсионной среды (нефти)
 - объемная доля воды в эмульсии
(водосодержание эмульсии)
Модель Эйнштейна
для дисперсии
кластеров капель
 - вязкость эмульсии,
0 - вязкость дисперсионной среды (нефти)
 - объемная доля воды в эмульсии
(водосодержание эмульсии)
ЭФФ - эффективная объемная доля
дисперсной фазы
ВНУТР - объемная доля воды в кластере капель
ПОРОГ
ПЕРКОЛЯЦИИ
Упрощенные схемы
возникновения
перколяционных структур
при увеличении концентрации
частиц дисперсной фазы
Сложное фрактальное строение
реальных
«перколяционных агрегатов»
Теоретические оценки
в модели
«перколяции континуума»
«Порог перколяции»
для сферических частиц:
перк  0,29
Выявление порога перколяции в измерениях
электропроводности эмульсии
«Перколяция кластеров» капель воды
в флокулированных водонефтяных эмульсиях
происходит при водосодержаниях   0,18 – 0,20 ,
то есть, при объемной доле частиц
дисперсной фазы (кластеров) (эфф)перк  0,29 ,
в соответствии с теорией
«перколяции континуума»
СВЯЗНОДИСПЕРСНЫЕ
СИСТЕМЫ
При водосодержаниях, превышающих
«порог перколяции кластеров»
  0,18 – 0,20 ,
в эмульсиях появляется
«предел текучести»
Зависимость напряжения сдвига от
градиента скорости сдвига по простейшей
модели Бингама:
Предел текучести как функция водосодержания
в промысловых водонефтяных эмульсиях.
П.П. – порог перколяции;
1 — область существования «дисперсии кластеров»;
2 — область существования связнодисперсных структур
При  > 0,18 – 0,20 , в эмульсиях возникает
связнодисперсная структура пористого
«геля кластеров»
Связнодисперсная структура участков «геля кластеров».
Слева — схема структуры.
Справа — микрофотография «геля кластеров»
При   0,30 , «гель кластеров» становится сплошным
- первичные кластеры оказываются в состоянии
«зажимания» (“jamming”)
и начинают разрушаться на отдельные капли воды,
формирующие структуру «геля капель»
Переход к состоянию «зажимания» в структуре
участков «геля кластеров»
при возрастании водосодержания в эмульсии
Плотноупакованные объемы со структурой
«геля капель»
в водонефтяных эмульсиях с   0,4
Изменения структуры «геля капель»
при росте водосодержания
в водонефтяной эмульсии
При ≥ 0,56 , связнодисперсная структура
«геля капель» становится сплошной
и заполняет весь доступный объем эмульсии
В сплошном «геле капель» последовательно
осуществляются различные условия средней
по объему упаковки капель:
1) «рыхлая произвольная упаковка»
при РПУ = 0,56–0,58;
2) «произвольная плотная упаковка»
при ППУ  0,64;
3) «гексагональная плотная упаковка»
при ГПУ  0,74.
( численные значения –
для сферических капель одинакового размера )
Резкое возрастание полидисперсности эмульсий
при переходе от содержаний дисперсной фазы
<0,74 (А) к содержаниям >0,74 (Б)
Нарушение сферичности капель воды
в высококонцентрированной эмульсии
Макроскопическое растрескивание
высококонцентрированной «хрупкой» эмульсии
КОНЕЦ
ЛЕКЦИИ