4.4 Електричний та механічні методи руйнування нафтових емульсій

Другим основним методом руйнування нафтових емульсій, після термохімічного, є електричний. Цей спосіб достатньо розповсюджений як в нафтовидобувній, так і в нафтопереробній практиці (установки електрообезводнення та обезсолювання ЕЛОУ) підготовки нафти. Процес руйнування нафтових емульсій під дією електричного поля пояснюється наступним чином. При проходженні через електричне поле високої напруги краплі води поляризуються із утворенням різнойменних дипольних зарядів. Відповідно із розподілом силових ліній електричного поля дипольні краплі орієнтуються вздовж цих ліній у вигляді ланцюжків.

В полі змінного струму дипольні краплі води змінюють напрям своєї орієнтації і деформуються. При цьому міцність бронюючого шару

зменшується і створюються умови для злиття окремих крапель в більші.

Електричний метод доцільно застосовувати на кінцевих стадіях підготовки нафти, при відносно вже невеликому вмісті в ній емульсії. Цей метод забезпечує високу якість підготовки нафти із залишковим вмістом води до 0,2 % та солей до 20-40 мг/л. Оптимальний діапазон зміни напруги електричного поля складає від 0,5 до 4,0 кВ.

Підготовка нафти електричним способом здійснюється в спеціальних установках – електродегідраторах.

Механічними методами руйнування є їх центрифугування, фільтрація через гідрофільні поверхні, використання ефекту виділення газу в емульсійному середовищі. Центрифугуванням можна зруйнувати і виділити воду із особливо стійких емульсій, але цей метод потребує значних економічних витрат.

Емульсії середньої стійкості можна розділяти, фільтруючи їх через гідрофільні поверхні (гравій, бите скло, полімерні матеріали, деякі види подрібнених дерев). Як самостійний процес ці механічні методи для підготовки значної кількості нафти не застосовуються.

Більш широко в технологічних схемах підготовки використовують спосіб руйнування емульсії, який ґрунтується на використанні ефекту виділення газу із нафти. Він полягає в тому, що при зниженні тиску в системі підготовки нафти відбувається безперервне утворення пухирців газу. Розширюючись в краплі нафти, пухирець газу витискує із неї краплі води і ті, попадаючи у водяну зону, з’єднуються з основною масою води.

4.5 Фізико-хімічні основи знесолення нафти

Знесолення необхідне для зниження вмісту солей у товарній нафті перед її подачею на переробку. В процесі знесолення із нафти виділяють не тільки солі – хлориди натрію, барію, магнію і кальцію, сульфати і карбонати, а також окис та сульфід заліза, механічні домішки.

Необхідність значного знесолення (до 50-100 мг/л) викликана, в першу чергу, наявністю значних ускладнень при переробці нафти. Основними із них є зменшення продуктивності установок підготовки та міжремонтного періоду, посилення корозії складного та дорогого обладнання, кристалізація солей на стінках теплонагрівальної та теплообмінної апаратури.

З іншої сторони, всі нафтопереробні заводи мають потужності по глибокому знесоленню і доведенню вмісту солей до 2-3 мг/л.

Тому питання якості підготовки нафти на промислах як її знесолення, так і зневоднення залишаються суперечливими і вимагають подальшого дослідження і обґрунтування.

Значне знесолення нафти досягається автоматично вже в процесі її зневоднення. При низькій мінералізації пластової води одного зневоднення нафти може бути достатньо для доведення її до необхідної кондиції. В більшості випадків необхідні додаткові заходи по знесоленню, причому це часто більш складний технологічний процес, ніж обезводнення і вимагає іноді більш складної апаратури та високої температури.

Основним методом обезсолення є промивка нафти прісною гарячою водою в кількості 20-30 % від загальної кількості нафти. Прісна вода здатна розчиняти солі, які знаходяться в нафті, але не можуть розчинити ті, які залишаються в диспергованих частинках води, тобто в рештках емульсії. Тому на останній ступені підготовки нафти, її знесолення, доводиться часто вводити додаткову кількість ПАР та застосовувати підвищений підігрів нафти.

Добавка прісної води в значно обезводнену та частково обезсолену нафту може приводити до вторинного емульгування нафти, але така емульсія нестійка і легко та швидко руйнується.

Втрати прісної води в значній мірі залежать від інтенсивності її перемішування з нафтою. В кожному конкретному випадку необхідно проводити промислові дослідження по визначенню оптимальної інтенсивності та тривалості як перемішування водонафтової суміші, так і наступному відстою. Подача прісної води в нафту може бути як одноразовою, так і окремими порціями в різні точки технологічної схеми підготовки нафти.

Оскільки електричне поле прискорює процеси коалесценції крапель води, зближення крапель прісної та соленої води, то для глибокого зневоднення та знесолення слід застосовувати електродегідратори.