2.2.3. Оборудование для обезвоживания и обессоливаиия нефти

Основными технологическими аппаратами и оборудованием установок обезвоживания и обессоливаиия являются теплообменники, подогреватели, отстойники, электродегидраторы, резервуары, насосы, сепараторы-деэмуль­саторы.

Обезвоживание и обессоливание нефти - взаимосвязанный процесс, так как основная масса солей находится в пластовой воде, и удаление воды при­водит к обессоливанию нефти.

Для обезвоживания и обессоливания нефти используются следующие методы: гравитационный, термический, химический, электрический, комби­нированный.

Выбор метода зависит от следующих факторов: состава и физико-хими­ческих свойств нефти, процентного содержания воды, прочности оболочек водно-нефтяной эмульсии, дебита скважин и т. д.

Гравитационное холодное отстаивание проводят:

с периодическим режимом в резервуарах;

непрерывного действия в отстойниках и трубных водоотделителях.

Холодное гравитационное отстаивание без подогрева водно-нефтяной эмульсии и без использования деэмульгаторов используется редко, и только на первой ступени обезвоживания нефти.

На рис. 2.13 и 2.14 представлены схемы гравитационного отстаивания нефти в резервуарах и отстойниках.

На месторождении с большим содержанием воды в нефти для предвари­тельного сброса воды применяют трубные водоотделители (ТВО), пред­ставляющие собой наклонные трубы большого диаметра с комплексом тех нологических трубопроводов. Диаметр и длину ТВО определяют в зависи­мости от их производительности и обводненности нефти.

Термическое обезвоживание нефти. При повышении температуры водно-нефтяной эмульсии до 50-100 °С снижается прочность оболочки на поверхности частицы воды, что облегчает слияние глобул (капель) воды. При этом.увеличивается скорость оседания частиц при отстаивании. Нагрев нефти осуществляется в теплообменниках или печах перед отстойниками или непосредственно в установках-деэмульсаторах.

Химическое обезвоживание нефти. Этот метод основан на раз руше­нии эмульсий при помощи химических реагентов-деэмульгаторов, которые подаются в нефтесборный трубопровод, отстойник или в резервуар. В каче­стве деэмульгаторов используют ПАВ (дипроксамин, проксамин, дисолван, сепарол, полиакриламид, оксиэтилированный препарат ОП и др.) в количе­стве от 5 до 60 г на 1 т нефти.

Деэмульгатор должен выполнять следующие требования:

• быть:

а) высокоактивным при малых удельных его расходах;

б) дешевым и транспортабельным;

• хорошо растворяться в воде или нефти;

• не ухудшать качества нефти;

• не менять свойств при изменении температуры.

Эффект деэмульсации зависит от интенсивности перемешивания деэ- мульгатора с эмульсией и температуры смешивания. Подают деэмульгаторы с помощью дозировочного насоса.

Электрическое обезвоживание и обессоливание нефти. При прохож­дении эмульсии через электрическое поле капли воды и солей стремятся к электродам. Происходит разрушение адсорбированных оболочек капель, что облегчает их слияние при столкновениях и увеличивает скорость дез- мульсации. Такие установки называются электродегидраторами. Работают они при частоте 50 Гц и при напряжении на электродах 10-45 тыс. В.

Комбинированные методы обезвоживания нефти. В сочетании с гра­витационным отстаиванием применяются различные комбинации методов обезвоживания нефти, например: термическое и химическое, термическое и электрическое.

Отстойники предназначены для отстоя нефтяных эмульсий, разделения их на нефть и пластовую воду. В основном выпускали горизонтальные от­стойники ОГ-200, ОГ-200С, ОВД-200 и ОБН-ЗООО/6 и др.

Условное обозначение отстойников типа ОГ следующее: ОГ - отстойник горизонтальный; цифры - объем, м³; С - с сепарационным отсеком для отде­ления газа. Условное обозначение отстойников типов ОВД и ОБН следую­щее: ОВД - отстойник с вертикальным движением жидкости; ОБН - отстой­ник блочный нефтяной; 3000 - пропускная способность, м³/сут; 6 — рабочее давление, кгс/см².

В аппаратах ОГ-200, ОГ-200С, ОВД-200 осуществляется нижний распре­делительный ввод эмульсии - вертикальное движение потока. Принцип рабо­ты отстойников основан на гравитационном распределении эмульсии. Их пропускная способность по сырью составляет от 3000 до 6000 м³/сут.

В настоящее время отечественной и зарубежной промышленностью предлагается большой ассортимент такого оборудования с пропускной спо­собностью до 1900 м³/сут и более для работы с любыми составами продук­ции скважин по воде, газу, нефти и т. д. Рассмотрим конструкции и принцип работы основных типов оборудования для обезвожевония, дегазации и обессоливания нефти.

Отстойники, применяемые на термохимических обезвоживающих уста новках, должны обеспечить на выходе из аппарата остаточное содержание воды в нефти не более 1 %, и соответственно остаточное содержание со­лей и механических примесей в товарной нефти не должно превышать 100- 1800 мг/л, или 0,05 %. Требования к качеству пластовых вод, дренируемых из аппаратов обезвоживания и обессоливания нефти, не предъявляются. В табл. 2.2 представлены группы качества нефти.

Иногда при обработке нефти на ступени обезвоживания необходимо от­делить свободный газ, выделившийся при нагревании нефти и некотором снижении общего давления в системе. Для отделения газа из нагретой нефтяной эмульсии перед отстойниками устанавливают специальные сепараторы или же предусмотрен отбор газа непосредственно из отстойника.

Горизонтальные отстойники представляют собой цилиндрическую емкость, установленную на раме. Схема отстойника представлена на рис. 2.15.

Отстойник разделен перегородкой на два отсека: сепарационный и от­стойный, которые сообщаются с помощью двух коллекторов-распредели­телей, расположенных в нижней части корпуса. В верхней части сепарацион- ного отсека установлены распределитель эмульсии со сливными полками и сепаратор газа.

В нижней части отстойного отсека расположены два трубчатых перфори­рованных коллектора, над которыми размещены распределители эмульсии коробчатой формы. В этой части имеются также два коллектора для пропар­ки аппарата. В верхней части отсека расположены четыре сборника нефти, соединенных со штуцером вывода нефти из аппарата. Вблизи торцевой части корпуса с помощью перегородки и переливных устройств выполнена водо­сборная камера, в которой помещен регулятор межфазного уровня.

Отстойник оснащен приборами контроля за параметрами технологичес­кого процесса, регуляторами уровня раздела фаз, предохранительной и за­порной арматурой. Для удобства обслуживания приборов, расположенных м верхней части корпуса, аппарат снабжен площадкой обслуживания. Отстой­ник работает следующим образом. Подогретая нефтяная эмульсия с введен­ным реагентом-деэмульгатором поступает в распределитель эмульсии сепа- рационного отсека и по сливным полкам и стенкам корпуса стекает в ниж­нюю часть отсека. Газ, выделившийся из нефти в результате ее нагрева и снижения давления, проходит через сепаратор и при помощи регулятора уровня нефть-газ отводится в газосборный трубопровод.

Нефтяная эмульсия из сепарационного отсека поступает в отстойный по двум перфорированным коллекторам, проходит через отверстия коробча­тых распределителей и поднимается в верхнюю часть отсека. При этом про­исходит разделение нефти и пластовой воды. Обезвоженная нефть поступает в сборный коллектор и выводится из аппарата.

Отделившаяся от нефти вода через переливные устройства поступает в водосборную камеру и с помощью регулятора уровня пластовая вода- нефть сбрасывается в систему подготовки дренажных вод.

Отстойники с вертикальным движением нефти (рис. 2.16) предназ­начен для разделения водно-нефтяных эмульсий при больших удельных на­грузках и необходимости получения нефти высокого качества, особенно при небольших разностях плотностей нефти и воды.

Главным элементом отстойника является низконапорное входное рас­пределительное устройство, состоящее из двух поперечных коллекторов с 16 перфорированными трубами (по четыре в ряд) и отбойными устройства­ми под ними. Отверстия в трубах распределителя выполнены с переменным шагом по нижней образующей с целью предотвращения накопления грязи и механических примесей и равномерного отвода отделяющейся воды. От­бойные устройства предназначены для гашения энергии вытекающих струй эмульсии и предотвращения перемешивания нижележащих слоев воды.

Отстойник ОВД-2СЮ не приспособлен к работе с выделением газа из неф­ти, поэтому в технологических схемах УКПН перед ним должен стоять сепа­ратор.

Отстойники с горизонтальным движением нефти (рис. 2.17) предназначен для разделения расслаивающихся потоков крупнодисперсных водно-нефтя­ных эмульсий в случае возможного выделения некоторого количества газа.

Они являются наиболее простым и рациональным из аппаратов подобного типа. Радиально-торцевой распределитель эмульсии и сборник нефти выпол­нены в виде перфорированных барабанов. Сборник воды представляет собой длинную перфорированную трубу.

Для термохимического обезвоживания нефти также широко использует­ся оборудование с подогревательными устройствами, встроенными непос­редственно в корпус отстойника, они называются деэмульсаторами.

Вертикальные деэмульсаторы получили широкое применение в миро­вой практике подготовки нефти на промыслах при обустройстве мелких мес­торождений и отдельных раздробленных участков. Аппараты подготовки нефти в вертикальном исполнении имеют преимущества, когда условия сбо­ра и подготовки продукции скважин предъявляют жесткие требования к со­кращению площади, отводимой под застройку нефтесборных пунктов (на­пример, морские месторождения, болотистые районы, районы вечной мерз­лоты и т. д.). Ряд зарубежных фирм выпускает большой ассортимент верти­кальных деэмульсаторов, отличающихся компоновкой, размерами, числом и типом нагревателей.

Эти аппараты имеют отсеки сепарации, нагрева и обезвоживания. Число жаровых труб 1-2. Деэмульсаторы оснащаются, как правило, распределите­лями эмульсии под жаровой трубой, под перфорированными перегородками, полками или другими устройствами, обеспечивающими необходимое рас­пределение потока обрабатываемой эмульсии в отсеке отстоя.

Горизонтальные деэмульсаторы с одним отсеком нагрева, выпускае­мые зарубежными фирмами, имеют 1-3 жаровые трубы. Отстой нефти про­исходит при вертикальном движении жидкости по отсеку отстоя, широко ис­пользуются коалесцирующие фильтры, электроды с постоянным или пере­менным электрическим полем. Жаровые трубы помещены в слой отделив­шейся воды или в эмульсионный слой предварительно обезвоженной нефти, что иногда позволяет понизить интенсивность отложения солей на поверхно­сти жаровых труб. Деэмульсаторы выпускаются с объемом корпуса 50-160 м³, производительность деэмульсаторов достигает 3000 м³/сут. Сепарация эмульсии в отсеке нагрева осуществляется с помощью теплообменного ко­жуха или гидроциклонного ввода. Распределение эмульсии в отсеке нагрева осуществляется с помощью теплообменного кожуха или гидроциклонного ввода. Распределение эмульсии в отсеке отстоя происходит с помощью се­ток или коалесцирующих иасадок.

В нашей стране выпускаются блочные автоматизированные деэмульса­торы, например, ДГ-1600, "Тайфун 1-400", УДО-3 и др.

•Деэмульсаторы (рис. 2.18) состоят из следующих основных блоков: на­грева, отстоя, газосепаратора и КИП. Блоки нагрева и отстоя размещены в горизонтальном цилиндрическом корпусе, разделенном на два отсека. В верхней части нагревателя и отстойника установлены газовые сепараторы 4, 3. С торцевой части нагревателя вмонтированы две U-образные жаровые трубы 10, которые помещены в специальный кожух-оболочку 9. выполняю­щий роль теплообменника. Водно-нефтяная эмульсия, предварительно на­гретая в этом теплообменнике, поступает через нижние прорези в отсек на­грева, где омывая жаровую трубу, нагревается до заданной температуры. Нагретая обводненная нефть через отверстие в перегородке переливается в зону отстоя и с помощью распределительного устройства 8 с козырьками 6 направляется через слой отделившейся воды ко всему объему отстойной зоны.

Обезвоженная нефть, поднимаясь, попадает в сборник чистой нефти 5 и оттуда по специальным вертикальным отводам через разгрузочный клапан выводится из аппарата. Газ, выделившийся в зоне нагрева, поступает в сепа­ратор 3 и затем через гидрозатвор попадает в отсек отстоя, где вместе с га­зом, дополнительно выделившимся из нефти, через сепаратор 4 отводится с установки через регулятор давления. Вода из аппарата выводится через патрубок 7, вмонтированный в нижней образующей аппарата. В аппарате пре­дусмотрен змеевик 2 для топливного газа.

Для электрического обезвоживания и обессоливания нефти используют­ся электродегидраторы.

Электродегидратор (рис. 2.19) представляет отстойник с вертикальным движением нефти с вводом двух горизонтальных электродов, на которые подается регулируемое напряжение до 44 кВ промышленной частоты. На вход разделительных аппаратов направляют эмульсию с обводненностью до 30 % и температурой до 100 °С. Обводненность выходящей нефти составля­ет не более 0,5 %. Пропускная способность электродегидратора по сырью составляет 12 ООО м³/сут.

Распространение получили горизонтальные электродегидраторы с ниж­ним вводом сырья. На нефтеперерабатывающих заводах, кроме этих ос­новных аппаратов, используют и электродегидраторы, имеющие комбини­рованный ввод эмульсии, т. е. в слой дренажной воды и в межэлектродную зону.

На рис. 2.20 и рис. 2.21 представлены дегидратор-обессоливатель с двойным газовым нагревателем прямого нагрева и электростатический де- гидратор нефти соответственно.

Нагреватели и печи предназначены для подогрева нефтяных эмульсий перед блоками глубокого обезвоживания и обессоливания. Для примера в табл. 2.3 приведены технические характеристики ранее выпускаемых нефтя­ных нагревателей и печей

На рис. 2.22 - 2.24 показаны различные нагреватели.