Контроль качества сырой нефти, поступающей на подготовку (90

Контроль качества сырой нефти, поступающей на подготовку: Ме-

тодические указания/ Казан.гос.технолог.ун-та; Сост.: д.т.н. Сахабутди-

нов Р.З., к.т.н. Губайдулин Ф.Р., д.т.н., проф. Хамидуллин Р.Ф., Казань,

2009.- 23 с.

Рассмотрена методика контроля качества сырой нефти, поступаю-

щей на установки подготовки нефти, с целью повышения эффективности использования деэмульгатора в системе нефтесбора, изменения регламен-

тов подачи реагентов-деэмульгаторов и принятия оперативных мер по стабилизации работы установки подготовки нефти.

Предназначены для студентов дневной, вечерней и заочной форм обучения по химико-технологическим специальностям, изучающим курс

«Нефтепромысловая химия» и «Нефтепромысловое дело».

Подготовлено на кафедрах химии БФ и химической технологии пе-

реработки нефти и газа КГТУ

Рецензенты: д.т.н. Мусабиров М.Х.

к.х.н. Старшов М.И.

2

Содержание:

3

1 Теоретическая часть

Вступление нефтяных месторождений в позднюю стадию разработ-

ки характеризуется значительным обводнением пластов и продукции скважин. При этом продукцией скважин является устойчивая к расслое-

нию водонефтяная эмульсия. Причинами образования водонефтяных эмульсий являются фильтрация и прорыв пластовой воды в призабойную зону добывающих скважин, смешение нефти и воды при движении в пла-

сте и по стволу скважины, при интенсивном гидродинамическом воздей-

ствии рабочих органов электропогружных и штанговых насосов, при турбулизации потока в скважинной арматуре, а также в процессе разгази-

рования нефти при подъеме на поверхность.

На поздней стадии эксплуатации рост обводненности приводит к увеличению устойчивости водонефтяных эмульсий.

Основными факторами повышения устойчивости водонефтяных эмульсий являются:

- применение интенсивных гидродинамических режимов движения продукции скважин, диспергирование на замерных и насосных установ-

ках;

- закачка пресных вод, образование труднорастворимых солей в ре-

зультате нагнетания вод, несовместимых с пластовыми водами;

-смешение в процессе добычи, сбора и подготовки эмульсий разных нефтеносных горизонтов;

-интенсивное развитие биоценоза;

-суффозия продуктивных пластов;

-коррозия трубопроводов и нефтепромыслового оборудования;

4

- закачка в систему сбора эмульсий, собранных с мест порывов тру-

бопроводов;

-применение интенсивных режимов эксплуатации пластов (высокие температуры, внутрипластовое горение, скорости откачки);

-возврат в «голову» процесса плохо очищенных сточных вод и уловленной нефти;

-добыча нефти с краевых залежей на поздней стадии эксплуатации месторождений;

-закачка в систему сбора буровых растворов и растворов, приме-

няемых при глушении скважин;

- несовершенство заканчивания скважин и проникновение фильтра-

та бурового раствора в пласт;

-интенсивное применение химических реагентов для увеличения нефтеотдачи и в системе нефтедобычи;

-несоблюдение технологий ввода скважин в эксплуатацию после обработок и капитального ремонта.

Анализ работы установок подготовки нефти показал, что причинами нарушения технологических режимов их работы являются поступление устойчивого к разрушению сырья. Это может быть вызвано изменением свойств поступающего на подготовку сырья, в том числе из-за интенсив-

ного применения технологий МУН, срывами в подаче деэмульгатора или неоптимальным расположением точек его дозирования, низкой эффек-

тивностью деэмульгатора при низких температурах, характерных для ус-

тановок сброса воды, неправильным применением деэмульгаторов на УПН. Неразрушенное или недостаточно хорошо разрушенное сырье при наличии в нем стабилизаторов является источником накопления устойчи-

5

вых эмульсий в промежуточных слоях отстойной аппаратуры и увеличе-

ния эксплуатационных расходов на подготовку нефти и воды. Динамика роста дополнительной добычи нефти за счет методов увеличения нефте-

отдачи и стимуляции скважин позволяет предположить, что ситуация с подготовкой нефти и воды не улучшится и аналогичные проблемы будут возникать все чаще. В этих условиях необходимыми являются монито-

ринг побочных эффектов процессов интенсификации нефтедобычи, со-

вершенствование технологии подготовки нефти путем постоянного выво-

да промежуточных слоев из аппаратов УПН и обработки их по автоном-

ной технологии с выделением концентрата стабилизаторов и мехприме-

сей, мониторинг степени разрушенности сырья, поступающего на подго-

товку.

Деэмульгаторы играют важную роль в процессе обезвоживания и обессоливания нефти, оказывают большое влияние на качество подготав-

ливаемой нефти. Деэмульгаторы должны обладать комплексом свойств,

наиболее важным из которых является деэмульгирующая активность.

Особые требования предъявляются к деэмульгаторам в связи с увеличе-

нием доли тяжелых нефтей и образуемых ими сложных для разрушения водонефтяных эмульсий, необходимостью снижения себестоимости под-

готовки нефти. Вместе с тем постоянная разработка и поступление на по-

требительский рынок новых марок деэмульгаторов свидетельствуют о сложности создания реагента и множестве нерешенных проблем в облас-

ти его применения.

По результатам лабораторных исследований установлено, что для каждого типа водонефтяных эмульсий необходимо применять компози-

ционные деэмульгаторы с определенным составом и соотношением блок-

6

сополимеров различной молекулярной массы и структуры, а также актив-

ных гидрофобных компонентов.

Использование гидрофильных (водорастворимых) деэмульгаторов для разрушения эмульсий средней устойчивости девонских и высокосер-

нистых нефтей в системе нефтесбора практически неприемлемо из-за плохих показателей процесса деэмульсации. Применение деэмульгаторов высокой степени гидрофобности, несомненно, эффективно для разделе-

ния эмульсий этих нефтей при низких температурах, однако при их дози-

ровании, особенно на точках, расположенных на небольших расстояниях от УПН или на самой УПН, существует опасность быстрого накопления промежуточных слоев в отстойных аппаратах из-за возможности их пере-

дозирования. Это происходит, прежде всего, при нарушениях режима ра-

боты УПН и в ряде случаев приводит к обратному результату. Как прави-

ло, для обработки сырья, поступающего на УПН, большого расхода де-

эмульгатора не требуется, особенно при использовании в системе сбора гидрофобных (маслорастворимых) реагентов, поскольку с отделяющейся дренажной водой уходит лишь незначительная доля этих деэмульгаторов.

Эффективная обработка деэмульгатором в системе сбора позволяет во-

обще отказаться от его применения на УПН. Необходимо подчеркнуть,

что увеличение концентрации в продукции скважин любых ПАВ, приме-

няющихся для различных целей (деэмульсация, ингибирование коррозии нефтепромыслового оборудования, повышение нефтеотдачи), приводит также к ухудшению качества отделяющихся пластовых вод по содержа-

нию в них нефтепродуктов. В связи с этим хотелось бы предостеречь от неконтролируемого дозирования деэмульгаторов на УПН.

7

Таким образом, основные проблемы, касающиеся использования де-

эмульгаторов для промысловой подготовки нефти, в настоящее время сводятся:

- к поиску и внедрению эффективных и экономичных деэмульгато-

ров отечественного производства для подготовки нефтей высокой плот-

ности;

-более широкому внедрению деэмульгаторов, эффективных при низких температурах, на объектах системы сбора и подготовки нефти, на которых предусмотрен сброс пластовой воды при низких температурах;

-тщательному подбору технологии применения и соблюдению до-

зировки деэмульгаторов, особенно на УПН, и исключению необоснован-

ного увеличения их расходов; - внедрению на промыслах деэмульгаторов только после всесторон-

него изучения их свойств в лабораторных условиях независимыми экс-

пертами.

2 Общие положения методики контроля качества сырой нефти,

поступающей на подготовку

Методика предназначена для оперативного контроля качества сырой нефти, поступающей на установки подготовки нефти, с целью контроля эффективности использования деэмульгатора в системе нефтесбора, опе-

ративного изменения регламентов подачи реагентов-деэмульгаторов и принятия оперативных мер по стабилизации работы установки подготов-

ки нефти.

8

Методика контроля эффективности использования деэмульгатора в системе нефтесбора предусматривает оценку содержания в поступающем сырье агрегативно устойчивой эмульгированой воды и качественную ее характеристику при дисперсном анализе. О недостаточной обработке эмульсии деэмульгатором свидетельствует относительно высокое ее со-

держание и наличие в составе эмульсии большого количества мелких ка-

пель. Относительный избыток деэмульгатора проявляется наличием зна-

чительного количества ассоциированных структур также при относитель-

но высоком содержании эмульгированной воды.

Максимальный эффект от воздействия деэмульгатора на процесс подготовки нефти достигается при выполнении следующих условий

(факторов):

1)правильно подобранный деэмульгатор;

2)правильно подобранный средний расход деэмульгатора;

3)оптимально рассредоточенная схема подачи деэмульгатора в сис-

теме нефтесбора; 4) достаточное время воздействия деэмульгатора на эмульсию.

Все четыре фактора являются определяющими.

Данная методика контроля использования деэмульгатора, т.е. доста-

точности его расхода, предполагает, что:

-деэмульгатор подобран правильно;

-количество точек подачи деэмульгатора таково и рассредоточены они по потокам таким образом, что локальная передозировка в месте по-

дачи превышает средний расход не более, чем в 5 раз;

- точки подачи деэмульгатора находятся на таком расстоянии от

УПС (т.е. на ГЗУ или скважинах), которое обеспечивает не менее, чем

9

0,5-часовое воздействие деэмульгатора на эмульсию в процессе движения эмульсии по трубопроводу;

- точки подачи деэмульгатора находятся на таком расстоянии от скважины, что в зимнее время в месте подачи деэмульгатора не наблюда-

ется снижение температуры эмульсии ниже +5 ° С.

В основу методики легли следующие положения:

1) Эмульсия, обработанная деэмульгатором в количестве, не доста-

точном для коалесценции капель, характеризуется мелкодисперсной структурой остаточной воды (рис.1).

а б

Рисунок 1 – Микрофотографии эмульсии после обезвоживания при недостаточной дозировке деэмульгатора: а – мелкие капли 6-10 мкм, б – мелкие капли менее 1 мкм в виде зернистости

Недостаток деэмульгатора, поданного в эмульсию в системе неф-

тесбора, может быть скомпенсирован дополнительным введением его в точках, расположенных вблизи, либо непосредственно на УПС или УПН.

Однако эффективность дробного введения деэмульгатора гораздо ниже.

10