Influence of bivalent cations on interfacial active components of crude oil emulsions. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Ghadeer Ghannam A. Alharbi-MCs Thesis Final-2024 June.pdf Restricted to Repository staff only until 9 June 2025. Download (3MB)

Arabic Abstract

من المشاكل الرئيسة أثناء إنتاج ونقل النفط الخام، تشكلُ مستحلبات الماء في الزيت غير المرغوب فيها. وبما أن تكوين المستحلب أثناء إنتاج النفط يُمثل مشكلة تشغيلية مكلفة للغاية، فإن هناك طلبًا مستمًرا لتطوير تِقنيات تَفكيك الاستحلاب الجديدة والفعالة. ومع ذلك، فإن الافتقار إلى الفهم الأساسي للكيمياء وراء تكوين هذا المستحلب والعوامل المختلفة التي تتحكم في استقراره، يزيد من تعقيد فهم عمليه التفكك. تَم في هذه الدراسة إجراء بحث منهجي لتأثير الكاتيونات ثنائية التكافؤ الموجودة في بيئة مياه البحر في منطقة الخليج على مستحلب النفط الخام. انصب التركيز على اثنين من الكاتيونات ثنائية التكافؤ، هما الكالسيوم والزنك، وذلك بسبب اختلاف خصائصهما وتوزيعاتهما الإلكترونية. وكان الهدف الأساسي من هذه الدراسة هو دراسة كيفية تأثير الكاتيونات ثنائية التكافؤ الموجودة في بيئة مياه البحر في منطقة الخليج على المواد الفعالة السطحية المسؤولة عن استقرار الحاجز بين الماء والزيت. بالإضافة إلى ذلك، تم تقييم استقرار المستحلب والخصائص الريولوجية باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات، بما في ذلك الفحص المجهري الضوئي وتحليل حجم القطرة. بالإضافة إلى ذلك، تم أيضًا قياس تأثير الأملاح ثنائية التكافؤ على التوتر السطحي بين الزيت والماء. وتم شرح النتائج من حيث التفاعلات الكيميائية بين الكاتيونات ثنائية التكافؤ والمركبات النشطة سطحيًا. وأخيرا، أظهرت نتائجنا التجريبية الإمكانات الواعدة لكلوريد الزنك (ZnCl2) كمادة مضافة لتعزيز كفاءة فصل مستحلب الزيت والماء في المستحلبات المستقرة.

English Abstract

A main step in oil production and transportation is the formation of water/oil emulsions. Since emulsion formation poses a costly operational challenge in oil production, there is a persistent need for the development of novel and effective demulsification methods. However, the absence of a fundamental understanding of the chemistry controlling the formation of this crude oil emulsion and the different factors governing its stability especially the water composition, makes this process very challenging. In this study, a systematic investigation of the influence of bivalent cations that are present in the seawater environment in the Gulf area on crude oil emulsion was conducted. Our focus was on two specific bivalent cations, calcium (Ca2+), and zinc (Zn2+), since they display varied chemical properties due to the difference in their electronic configurations. The primary objective of this study was to examine how bivalent cations present in the seawater environment of the Gulf area impact the interfacial active substances responsible for stabilizing the water-oil interface. Furthermore, the emulsion stability and rheological properties were evaluated using a variety of techniques, including optical microscopy, droplet size analysis and interfacial force densitometry, upon forming emulsions in the absence and the presence of these selective cations. The results were explained in terms of the chemical interactions between the bivalent cations such as Ca2+ and surface-active components. While other mechanisms are proposed for the case of using Zn2+ cations. Finally, our experimental results demonstrated the promising potential of zinc chloride (ZnCl2) as an additive to enhance the separation efficiency of crude oil and water phases in stiff emulsion.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry Petroleum Petroleum > Fluid Separation and Processing
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemistry
Committee Advisor:	Asrof, Ali Shaikh Asrof
Committee Co-Advisor:	Solling, Theis Ivan Solling and El-Zohry, Ahmed Elzohry
Committee Members:	Al-Saadi, Abdulaziz A. Al-Saadi and Al-Muallem, Hassan Ali Al-Muallem
Depositing User:	GHADEER ALHARBI (g202203280)
Date Deposited:	09 Jun 2024 11:34
Last Modified:	09 Jun 2024 11:34
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142954