1.1 Промысловая подготовка нефти
Процесс сбора и подготовки нефти начинается непосредственно после ее прохождения фонтанной арматуры скважины на нефтесборных установках, включающих автоматизированную групповую замерную установку, одну или две ступени сепарации и резервуары для сбора нефти, а заканчивается на установках комплексной подготовки нефти (УКПН), составляющих вместе с промысловыми трубопроводами единую технологическую систему.
Системы сбора нефти на промыслах могут быть самотечные (нефть поступает в сборные резервуары самотеком, а газ выделяющийся из нефти подается компрессором на газоперерабатывающий завод) и напорные, позволяющие транспортировать газонефтяные смеси при помощи насосов на расстояния 7 — 10 км.
Отделение газа от нефти осуществляют в сепараторах, в которых может происходить и частичное отделение воды. По конструкции сепараторы бывают вертикальные, горизонтальные, а по принципу действия — гравитационные, центробежные (гидроциклонные), жалюзийные, ультразвуковые и др.
Процесс получения товарной нефти включает ее обезвоживание обессоливание и стабилизацию.
1.2 Способы отделения нефти от примесей
Обезвоживание нефти - заключается в разрушении водонефтяных эмульсий (механической смеси нерастворимых друг в друге и находящихся в мелкодисперсном состоянии нефти и воды). Для разрушения водонефтяных эмульсий применяют:
гравитационное разделение (осуществляется в резервуарах — отстойниках при высоком содержании воды);
внутритрубную деэмульсацию (добавление специальных веществ, разрушающих экранирующую оболочку на поверхности капель воды и препятствующую слипанию капель нефти при столкновении);
термические и термохимические воздействия (нагрев нефти перед отстаиванием с возможным добавлением деэмульгаторов);
электровоздействия (поляризация капель воды, способствующая их объединению);
фильтрацию (для разрушения нестойких эмульсий) и центрифугование (разделение в поле центробежных сил).
Обессоливание нефти — удаление минеральных солей путем смешения предварительно обезвоженной нефти с пресной водой с последующим повторным обезвоживанием.
Стабилизация нефти — отделение легких фракций (пропан-бутанов и части бензиновых) для снижения потерь при транспортировке по магистральным трубопроводам и хранении в резервуарах. Стабилизация нефти осуществляется методами горячей сепарации или ректификации.
1.3 Параметрические зависимости процесса обезвоживания
Процесс обезвоживания нефти можно условно разделить на два этапа:
Первый — укрупнение капель, т. е. сближение и флокуляция капель, разрушение бронирующей оболочки на каплях воды и их коагуляция до размеров, достаточных для их дальнейшего слияния.
Второй — осаждение укрупненных капель.
Скорость оседания взвешенных частиц может быть определена по формуле Стокса:
(1)
Формула Стокса не учитывает влияние стенок отстойника, а также вязкости осаждаемых частиц и характеризует осаждение или всплытие капель в неподвижной бесконечной среде.
Адамар и Бонд предложили поправку, учитывающую влияние вязкости жидкости внутренней фазы:
(2)
(3)
Приведенные формулы применимы для движущейся капли с Re ≤ 2. Скорость осаждения при режимах 2 <Re< 500 можно определять по формуле:
(4)
при Re> 500:
(5)
Из приведенных формул очевидно, что скорость осаждения капель возрастает:
с увеличением диаметра частиц;
со снижением вязкости жидкостей, составляющих эмульсию;
с увеличением вязкости и плотности воды и нефти;
с увеличением диаметра частиц;
с увеличением ускорения движения частиц, которое в поле естественного тяготения равно ускорению свободного падения.