امولسیون‌ها در صنایع نفت به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شوند و دو نوع رایجِ آن‌ها عبارتند از:
1. امولسیون مستقیم: در امولسیون مستقیم، آب به‌عنوان فاز پراکنده (disperse phase) و روغن به‌عنوان فاز مستحکم (continuous phase) عمل می‌کند. یعنی ذرات آب در روغن پراکنده می‌شوند. استفاده از امولسیون‌های مستقیم در صنایع نفت معمولاً برای کاهش ویسکوزیته روغن، کنترل سطح پوسته روغن در فعالیت‌های حفاری و تثبیت آب در حفره هیدروکربنی است. همچنین این نوع امولسیون به‌عنوان ماده‌ای پایدار در حمل و نقل نفت و نیز در فرآیندهای مربوط به تولید چاه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
2. امولسیون معکوس: در این نوع امولسیون، روغن به‌عنوان فاز پراکنده و آب به‌عنوان فاز مستحکم عمل می‌کند. یعنی ذرات روغن در آب پراکنده می‌شوند. امولسیون‌های معکوس معمولاً در فرآیندهای مخزنی و به‌ویژه در فرآیندهای بازیابی نفت، مثل اسیدکاوی و تزریق اسید، استفاده می‌شوند. به‌عنوان مثال، امولسیون‌های معکوس می‌توانند برای ایجاد پوسته حفزه در مخازن نفتی استفاده شوند تا به‌صورت انتخابی فرآیند بازیابی نفت را تسهیل کنند.
استفاده از امولسیون‌ها در صنایع نفت به تکنولوژی و نیازهای هر فرآیند خاص بستگی دارد. ترکیب دقیق فازها و نسبت آن‌ها در امولسیون‌ها می‌تواند براساس شرایط محیطی و اهداف مورد نظر تعیین شود.
منابع:
- https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/emulsion
- https://www.additivesfornorway.no/products/waxpetroleum/res/surface-active-os-5/
- https://patents.google.com/patent/US8236734B2/en
عوامل اصلی در پدید آمدن امولسیون‌ها در صنایع نفت عبارتند از:
1. حضور تنش سطحی: تنش سطحی که در نقطه تلاقی فازهای آب و روغن ایجاد می‌شود، می‌تواند منجر به پدیدآمدن امولسیون شود. این تنش سطحی باعث تشکیل پوسته‌های نازک روی ذرات می‌شود که امکان پراکنده شدن فازهای متفاوت را فراهم می‌کند.
2. نیروهای مختلف: نیروهایی مانند ترکیب شیمیایی، تکانه‌دهی مکانیکی، حرارت و فشار، می‌توانند در بروز امولسیون موثر باشند. به عنوان مثال، تکانه‌دهی مکانیکی می‌تواند منجر به شکستن پوسته‌ها و تجزیه امولسیون شود، در حالی که حرارت و فشار می‌توانند نفوذپذیری و تراکم فازها را تحت تأثیر قرار دهند.
3. عوامل سطحی و امولسیفیکانت‌ها: استفاده از امولسیفیکانت‌ها و عوامل سطحی می‌تواند اثرگذار در تشکیل و پایداری امولسیون‌ها باشد. این مواد می‌توانند خاصیت پراکنده کنندگی را در فازهای مختلف افزایش دهند و با حفظ تماس بین فازها، امولسیون را پایدار نگه دارند.
4. شرایط محیطی: عواملی مانند دما، فشار و pH می‌توانند بر پایداری و پدید آمدن امولسیون‌ها تأثیرگذار باشند. تغییر در این شرایط محیطی می‌تواند باعث تشکیل و تجزیه امولسیون‌ها شود.
اصولاً امولسیون‌ها به دلیل تعامل بین فازهای مختلف و عوامل مذکور، شکل می‌گیرند. در همه موارد، نیاز به استفاده از مواد امولسیفیکانت یا عوامل سطحی و مکانیسم‌های خاصی برای پدید آمدن و حفظ امولسیون وجود دارد.
منابع:
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589471730849X
- https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.pharmaceutics.1c00143
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jctb.5049
امولسیون‌ها در صنعت نفت در موارد متعددی استفاده می‌شوند. برخی از کاربردهای اصلی امولسیون‌ها در صنعت نفت عبارتند از:
1. فرایندهای حفاری: در فرایندهای حفاری، امولسیون‌ها به عنوان مواد پایدارکننده برای جلوگیری از سرازیری سنگ ماسه‌ای به چاه و کاهش ویسکوزیته مداوم روغن مورد استفاده قرار می‌گیرند. از امولسیون‌ها در حفره‌های چهارگانه و تثبیت ضد اسکریب مورد استفاده قرار می‌گیرد.
2. فرآیندهای بازیابی نفت: در فرآیندهای بازیابی نفت، امولسیون‌ها از جمله مکانیسم‌هایی هستند که استفاده می‌شوند. امولسیون‌ها می‌توانند بسته به نوع فرآیند بازیابی (مانند پیچیده‌سازی میکروبیالی و تزریق گاز) برای افزایش نفوذپذیری، تغییر خواص سطحی، ارتقاء تراکم، جداسازی آب و روغن، کاهش ویسکوزیته و کاهش تقسیم‌پذیری فازها مورد استفاده قرار بگیرند.
3. تولید و حمل و نقل: در صنعت نفت، استفاده از امولسیون‌ها برای حفظ پایداری نفت و کاهش خطر رسوب و جداسازی آب از نفت در فرآیندهای تولید و حمل و نقل نفت متداول است. امولسیون‌های معکوس در فرآیندهای حمل و نقل نفت به‌منظور ارتقاء جداسازی و کاهش ضریب اصطکاک میان لوله و جداسازی چند فازه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
4. فرآیندهای شیمیایی: امولسیون‌ها در فرآیندهای شیمیایی مختلف مانند تولید سطوح فعال، استخراج و روش‌های پالایش، تثبیت کننده‌های اسیدی و غیره استفاده می‌شوند. این روش‌ها ممکن است شامل تشکیل واکنش‌های شیمیایی در حضور امولسیون‌ها باشند که به صورت معکوس یا مستقیم برای کنترل فرآیندها بکار می‌روند.
لیست بالا فقط برخی از کاربردهای عمده امولسیون‌ها در صنعت نفت است و استفاده از آن‌ها بسته به نیازهای خاص هر صنعتکار ممکن است متغیر باشد.
منابع:
- https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la101897t
- https://www.researchgate.net/publication/274210222_Utilization_of_emulsions_in_oil_fields_A_review
- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cjce.5180560305
