Осложнения в нефтедобыче

когда распределение числа частиц по высоте слоя перестает менять­ ся, концентрация частиц вблизи верхней границы равна [56]:

°(ехр(Ре)- 1 )’

где «н — начальная концентрация частиц; Ре — число Пекле, равное HV/D;

Н — высота нефтяного слоя (включая промежуточный слой). Из экспоненциальной зависимости (1.2) следует, что если чис­ ло Пекле не слишком большое, то даже в верхней части нефтяного

слоя концентрация частиц будет отличной от нуля. В промежу­ точном сдое устойчивость концентрированных эмульсий обу­ словливается структурно-механическими свойствами бронирую­ щего слоя, которые в динамических условиях становятся более прочными (на два-три порядка). Это происходит за счет образо­ вания над мономолекулярным адсорбционным слоем коагуляци­ онной структуры, состоящей из ультрамикроэмульсии, глобулы дисперсной фазы которой также стабилизированы адсорбцион­ ными слоями. Вследствие малых размеров глобул такая структура обладает кинетической устойчивостью и повышенной упругостью.

1.3.2. Разрушение и предотвращение образования промежуточных слоев

Все известные технологические решения проблемы существо­ вания промежуточного слоя можно условно разделить на две группы: для предотвращения образования слоев и для разруше­ ния уже образовавшихся слоев.

К первой группе можно отнести:

а) применение специально подобранных химических реаген­ тов и рациональное их использование на всем этапе от скважины до установки подготовки нефти (УПН);

б) использование для подготовки нефти емкостного оборудо­ вания специальной конструкции;

в) технологии, направленные на предотвращение образова­ ния избыточного содержания сульфида железа как основного ста­

фазу в составе эмульгированных нефтяных капель. Наличие дан­ ных веществ в глобулах нефти, в свою очередь, существенно ухуд­ шает эффективность разделения прямой эмульсии в системе водо­ подготовки. Вода по содержанию механических примесей и неф­ тепродуктов не соответствует требованиям, необходимым для ее использования в системе поддержания пластового давления.

Введение дополнительных порций деэмульгатора в эмульсии с повышенным содержанием механических примесей не дает же­ лаемого результата деэмульсации, так как неорганические приме­ си адсорбируют его на своей поверхности. Расход деэмульгатора при этом неоправданно завышается.

В последнее время наметились две тенденции в подготовке нефти из эмульсий, содержащих значительное количество механи­ ческих примесей. Первая включает способы разрушения проме­ жуточных слоев по индивидуальным технологическим схемам после вывода (периодического или непрерывного) их из отстой­ ных зон системы подготовки нефти. Известны технологические схемы ТатНИПИнефть и ИПТЭР, разработанные по данному принципу. Своевременный вывод промежуточного слоя позволя­ ет поддерживать стабильно высокий уровень качества подготов­ ки нефти и воды. Однако, при применении индивидуальной тех­ нологии, возникает проблема утилизации нефтешлама, который в виде взвешенных частиц сульфида железа и увлеченных ими тяжелых нефтяных остатков накапливается в шламонакопителях.

По второй предусматриваются методы воздействия на проме­ жуточный слой непосредственно в зонах его образования, в систе­ мах подготовки нефти. В данном случае используют растворите­ ли, содержащие компоненты, действующие как на органическую, так и на неорганическую части стабилизаторов эмульсии. В ос­ новном это могут быть органические растворители в смеси с кис­ лотами, щелочами, окислителями в различных композициях.

Так, было предложено обрабатывать промежуточный слой растворителем в количестве 20 % на объем слоя [62]. В состав ра­ створителя входят органические вещества, способные снизить вязкость эмульсии, а также соляная и уксусные кислоты, которые переводят часть механических примесей в водорастворимое состояние. Но при высоком расходе растворителя ввод кислот

либо других сильнодействующих агентов в систему вызывает иц_ тенсивную коррозию оборудования блоков обезвоживания, обес­ соливания и особенно систем водоподготовки и поддержания пластового давления. К тому же такая технология не решает полностью проблему накопления и утилизации амбарных нефтешламов.

Известен способ разрушения промежуточного слоя путем введения последовательным чередованием водо- и маслораство­ римых деэмульгаторов [63]. При замене маслорастворимого деэмульгатора водорастворимым в результате эффективного раз­ рушения слоя резко возрастает количество взвешенных частиц, а также нефтепродуктов в дренажной воде.

Используются также следующие методы предотвращения образования и удаления промежуточного слоя [41].

1.При совместной подготовке нефтей угленосного и девон­ ского горизонтов предлагается обрабатывать одну из эмульсий реагентом без сброса ее водной фазы. Метод основан на измене­ нии условия смачивания водных фаз эмульсий. При этом глобулы одной из них разрушаются в массе водной фазы другой. Образую­ щийся сульфид железа является более гидрофильным и почти не смачивается нефтяной фазой, а следовательно, не образуется промежуточный слой.

2.С повышением pH водной фазы смеси выше 7-8 снижается

ееустойчивость и уменьшается расход реагента до допустимых величин, а также устраняется образование промежуточного слоя.

3.При понижении pH водной фазы смеси Турнейского гори­ зонта за счет ее подкисления устраняется образование сульфида железа, а следовательно, и промежуточного слоя. Все количество соединений железа, находящееся в воде девонского горизонта, остается в растворенном состоянии в водной фазе смеси. Однако в данном случае ухудшается качество сбрасываемой воды, такую воду можно использовать лишь после дополнительной очистки.

Использование композиций, приготовленных на основе кислоты, не нашло широкого применения из-за того, что их изго­ товление является очень трудоемким процессом. Кислотная осно­ ва способствует образованию дополнительного количества твердых взвесей.

Применение деэмульгаторов с большими дозировками для обработки стойких эмульсий ограничивается высокой стоимостью химических реагентов.

На пунктах подготовки нефти широкое применение находят различные отстойные аппараты в виде вертикальных резервуа­ ров, в которых процесс отстоя происходит в динамическом режи­ ме, т. е. при непрерывной подаче эмульсии в отстойник и непре­ рывном отводе разделенных нефти и воды. В процессе отстоя между слоями нефти и воды накапливается часть неразрушенной эмульсии, что служит причиной образования промежуточного эмульсионного слоя, который, в свою очередь, приводит к нару­ шению нормального технологического процесса отстоя.

На эффективность разрушения промежуточных слоев поло­ жительно влияют различные методы физического воздействия: слабая турбулизация, центрифугирование, воздействие ультра­ звуком, магнитная обработка.

Для предотвращения образования промежуточных слоев не­ обходимо контролировать количественные и качественные их па­ раметры, вести контроль за работой емкостного оборудования, периодически определяя поверхностное натяжение как нефтяной, так и водной фазы. Ниже приводится рекомендуемая принципи­ альная схема обследования установки подготовки нефти:

1.Отобрать пробы нефти из аппарата. Исследовать нефтяную фазу после центрифугирования на поверхностную активность, ко­ торая определяется для обнаружения наличия деэмульгаторов

впробе. По анализу результатов выбрать оптимальный режим и удельный расход подачи деэмульгатора.

2.Центрифугирование послойно отобранных проб нефтяной фазы. Анализ наличия, качества и размеров промежуточных слоев.

3.В случае обнаружения накопления промежуточных слоев

вотстойных аппаратах на основании проведенных анализов сле­ дует разработать технологию для их разрушения.

Для разрушения промежуточного слоя стойкой эмульсии

сминимальными затратами, повышения надежности непрерыв­ ного технологического процесса разделения эмульсии в отстойни­ ках (т. е. устранения одного из источников образования нефтяных шламов) предложен ряд способов.

Обработка промежуточного слоя путем подачи в него товар­ ной горячей нефти с деэмульгатором. Это мероприятие позволит улучшить процесс деэмульсации нефти за счет повышения темпе­ ратуры отстоя и лучшего контактирования деэмульгатора с обра­ батываемой эмульсией [64]. Деэмульгатор вместе с потоком то­ варной нефти, поднимаясь вверх, пронизывает весь нефтяной слой, что способствует более эффективному процессу обезвожи­ вания нефти. В этих условиях происходит максимальная регене­ рация тепла, наиболее высокая степень обезвоживания нефти, а также полное разрушение промежуточного эмульсионного слоя.

Разрушение промежуточных слоев методом орошения. Дан­ ный способ направлен на разрушение промежуточных слоев, накопленных, отобранных и перекачанных для обработки в спе­ циальную технологическую емкость [37]. Подготовку уловленной неразрушенной нефтяной эмульсии ведут по индивидуальной схе­ ме, по которой нефть нагревают до 70 °С и применяют пресную воду, подаваемую в технологическую емкость методом орошения, что позволяет производить отмывку нефтяной фазы.

Обработка нефтяной эмульсии переменным низкочастотным магнитным полем включает подачу эмульсии в резервуар, магнит­ ную обработку удаленного из резервуара промежуточного слоя и подачу обработанной продукции на вход резервуара. Этот спо­ соб позволяет эффективно обрабатывать всю эмульсию, находя­ щуюся в резервуаре, с наименьшими затратами [65].

В зависимости от скорости образования промежуточного эмульсионного слоя, технологических параметров электромаг­ нитных аппаратов процесс обработки эмульсии может быть орга­ низован непрерывно или периодически.

Предлагаемый способ был реализован в нефтесборном парке НСП-1 "Сергеевка" НГДУ "Уфанефть" (рис. 1.1). Поток нефти Турнейского яруса (направления Волково и ГТУ-6), смешанный с уловленной нефтью из резервуара водоподготовки № 6 и про­ дукцией из подземной емкости (промливневые стоки, загрязнен­ ная нефть, собранная после аварийных разливов и т. д.), обрабо­ танный деэмульгатором, подавали в печь (ПП-1,6) для нагрева и дальнейшего отстоя в резервуарах (РВС № 11 и 13). Работа уста­ новки была осложнена наличием промежуточных слоев в РВС

ГТУ-6

Рис. 1.1. Принципиальная технологическая схема подготовки нефти Турнейского потока в нефтесборном парке НСП-1 "Сергеевка" НГДУ "Уфанефть"

Высота промежуточного слоя,

Рис. 1.2. Высота промежуточного слоя (РВС № 11) (7), содержание солей (2) и воды (5) в товарной нефти с узла учета

№ 11 и 13, из-за чего срывался технологический режим отстоя. Выходящая из этих резервуаров продукция не соответствовала параметрам, предъявляемым к качеству.

После включения магнитной установки в технологическую схему процесса (12.04.2002) наблюдалось стабильное снижение высоты промежуточных слоев и практически полное их исчезно­ вение. Результаты анализа качества сдаваемой на узел учета нефти с рассматриваемой установки подготовки нефти показали ее соответствие практически экспортной кондиции по содержа­ нию остаточной воды и хлоридов (рис. 1.2).