The effect of oil-water interfacial tension on the stability of oil emulsions

• Autorzy: Gurbanov Guseyn R. , Gasimzade Aysel V.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2024.03.07

Warianty tytułu

PL

Wpływ napięcia międzyfazowego między ropą a wodą na stabilność emulsji ropnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The stability of crude oil emulsions sourced from wells in two distinct fields distinguished by varying physicalchemical properties was analysed. The oil taken from the wells of Muradkhanli and Balakhani fields of State Oil Company of the Azerbaijan Republic (SOCAR) has been used as the research object. Demulsification of both oils, whose composition differs in the amount of high molecular compounds, has been investigated through the static settling method for 2, 4, 6, 8, 10 and 12 hours, and the amount of residual water in the oil has been recorded. In the same time interval, the oils have been tested by adding n-hexane and phenol to them, respectively. During the experiments, it was discovered that after the addition of n-hexane, which is a saturated hydrocarbon, the surface tension force increased in both oil samples and caused the formation of water in the form of a dispersed phase in the oil, which resulted in an increase in stability. In particular, as the concentration of n-hexane in oil increased, oil emulsions became aggregative and kinetically stable. The experiments conducted involving the addition of phenol to oils revealed that an increase in the volume of phenol in the oil led to a decrease in the surface tension force at the oil-water boundary, thereby accelerating the demulsification process. Subsequently, the research extended to investigating the emulsion stability of the oil samples by adding phenol and n-hexane in varying proportions. It was observed that an increase in the phenol ratio expedited the demulsification process, whereas a higher hexane ratio weakened it. Throughout the experimental tests, fluctuations in demulsification rates were noted upon the addition of organic substances to the oil samples. Furthermore, an increase in the concentration of high molecular compounds in the oil composition resulted in elevated surface tension, posing challenges in separating the water phase from the oil. The demulsification ability of organic substances added to crude oil samples, compositions A, B and C (25% n-hexane and 75% phenol (conditional name A), 50% n-hexane and 50% phenol (conditional name B), 75% n-hexane and 25% phenol (conditional name C)) prepared on the basis of these organic substances was examined depending on the surface tension.

PL

Przeanalizowano stabilność emulsji ropy naftowej pobranej z odwiertów w dwóch odrębnych złożach, charakteryzujących się zróżnicowanymi właściwościami fizykochemicznymi. Ropa pobrana z odwiertów na złożach Muradkhanli i Balakhani należących do Państwowej Kompanii Naftowej Republiki Azerbejdżanu (SOCAR) została wykorzystana jako obiekt badawczy. Deemulgacja obu rodzajów ropy, których skład różni się ilością związków o dużej masie cząsteczkowej, została zbadana za pomocą metody statycznej sedymentacji przez 2, 4, 6, 8, 10 i 12 godzin, po czym zarejestrowano ilość wody pozostałej w próbce. W tych samych przedziałach czasowych przetestowano analizowane próbki ropy poprzez dodanie do nich odpowiednio n-heksanu i fenolu. Podczas eksperymentów odkryto, że po dodaniu n-heksanu, który jest węglowodorem nasyconym, siła napięcia powierzchniowego wzrosła w obu próbkach ropy, co spowodowało powstanie wody w postaci fazy rozproszonej w ropie, co zaowocowało zwiększeniem stabilności. W szczególności, w miarę wzrostu stężenia n-heksanu w ropie, emulsje ropne stały się agregacyjne i kinetycznie stabilne. Przeprowadzone eksperymenty dotyczące dodania fenolu do ropy wykazały, że wzrost objętości fenolu w ropie spowodował zmniejszenie siły napięcia powierzchniowego na granicy ropa-woda, przyspieszając tym samym proces deemulgacji. Następnie badania zostały rozszerzone na badanie stabilności emulsji próbek ropy poprzez dodanie fenolu i n-heksanu w zróżnicowanych proporcjach. Zaobserwowano, że wzrost stosunku fenolu przyspieszył proces demulsyfikacji, podczas gdy wyższy stosunek heksanu osłabił go. W trakcie testów eksperymentalnych odnotowano wahania w tempie deemulgacji po dodaniu substancji organicznych do próbek ropy. Ponadto wzrost stężenia związków o dużej masie cząsteczkowej w składzie ropy spowodował wzrost napięcia powierzchniowego, co utrudniło oddzielanie fazy wodnej od ropy. Zbadano zdolność deemulgacyjną substancji organicznych dodanych do próbek ropy naftowej, kompozycji A, B i C (25% n-heksanu i 75% fenolu (nazwa warunkowa A), 50% n-heksanu i 50% fenolu (nazwa warunkowa B), 75% n-heksanu i 25% fenolu (nazwa warunkowa C)), przygotowanych na podstawie tych substancji organicznych, w zależności od napięcia powierzchniowego.

Słowa kluczowe

EN

emulsion; demulsification; demulsifier; surface tension; interfacial effect; degree of effectiveness; crude oil

PL

emulsja; deemulgacja; deemulgator; napięcie powierzchniowe; efekt międzyfazowy; stopień skuteczności; ropa naftowa

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 80, nr 3
• Strony: 179--185
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Gurbanov Guseyn R.

• Azerbaijan State Oil and Industry University

autor

Gasimzade Aysel V.

• Azerbaijan State Oil and Industry University

Bibliografia

• Ali M.F., Alqam M.H., 2000. The role of asphaltenes, resins and other solids in the stabilization of water in oil emulsions and its effects on oil production in Saudi oil fields. Fuel, 79(11): 1309–1316. DOI: 10.1016/S0016-2361(99)00268-9.
• Bakhtizin R.N., Karimov R.M., Mastobayev B.N., 2016, Impact of macromolecular components on rheological properties depending on the structural-group and fractional composition of oil. SOCAR Proceedings, 1: 42–50.
• Gurbanov H.R., Gasimzade A.V., 2022. Research of the impact of new compositions on the decomposition of stable water-oil emulsions of heavy oils. Issues of Chemistry and Chemical Technology, 6:19–28.
• Gurbanov H.R., Gasimzade A.V., 2023. Study on efficiency of new multifunctional compositions for preparation of oil for transportation. Issues of Chemistry and Chemical Technology, 4: 41–50. DOI: 10.32434/0321-4095-2023-149-4-41-50.
• Lutfullin M.F., Mukhamadiev A.A., Agniev S.V., 2005. Results of application of the demulsifier DecleaveS-1251 in Maloichskoye field of OAO Severnoyeneftegaz TNK-BP. Journal of Oil Industry,5: 94–96.
• Matiyev K.I., Aga-zada A.R., Keldi-bayeva S.S. 2016. Removal of asphalt-resin and paraffin deposits from various fields. SOCAR Proceedings, 4: 64–68. DOI: 10.5510/OGP20160400299.
• Mukhamadiyev A.A., Notov S.V., 2008. The results of pilot tests of demulsifier “Alkioks-516” by the facilities of OJSC “Samotlorneftegaz”. Journal of Oil Industry, 5: 74–75.
• Nebogina N.A., Prozorova I.V., Yudina N.V., 2008, Impact of water content in oil on the formation and rheological properties of oil-water emulsions. Journal of Oil Industry, 12: 90–92.
• Schubert H., Armbruster H., 1992. Principles of formation and stability of emulsions. International Chemical Engineering, 32: 14–28.
• Verruto V.J., Kilpatrick P.K., 2008. Water-in-model oil emulsions studied by small angle neutron scattering: interfacial film thickness and composition. Langmuir, 24: 12807–12822.