книги из ГПНТБ / Тронов В.П. Обезвоживание и обессоливание нефти из опыта работы об-ния Татнефть

В. И. ТРОНОВ, В. И. ГРАИФЕР

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ

И

ОБЕССОЛИВАНИЕ Н Е Ф Т И

Из опыта работы объединения «Татнефть»

КАЗАНЬ ТАТАРСКОЕ КНИЖНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО

1974

eni.7

&S 6 ?

© Татарское книжное издательство, 1974

ВВЕДЕНИЕ

Эффективное решение проблемы повышения качества подготовки нефти на промыслах и нефтеперерабатываю­ щих заводах имеет важное народнохозяйственное значе­ ние не только с технико-экономической, но и социологи­ ческой точек зрения, так как связано с охраной окру­ жающей нас природы. В последние годы в Татарии и других районах страны успешно развивается новое на­ правление в технике и технологии подготовки нефти и очистки сточных вод, получившее вначале известность как трубная деэмульсация и развившаяся впоследствии в более общее направление в технологии сбора, транс­ порта, подготовки нефти, газа, воды — совмещенную технологию. В основу совмещенных схем сбора подготов­ ки нефти и пластовых вод положены новые теоретиче­ ские представления об оптимальных условиях разруше­ ния эмульсии и очистки сточных вод, которые в сжатом виде рассмотрены в этой работе.

Применение совмещенных схем позволяет решить упомянутую выше проблему при низких издержках производства и небольших, по сравнению с традицион­ ными средствами, капитальных затратах.

В работе рассмотрен конкретный опыт обезвожива­ ния и обессоливания нефти вне установок, повышения производительности существующих установок и улучше­ ния качества нефти на них, возможные пути снижения расхода реагентов, пресной воды, электроэнергии, эффек­ тивный метод очистки пластовых вод, улучшение качест­ ва нефти на головных сооружениях и при ее транспорти­ ровании по магистральным нефтепроводам, наряду с Этим в работе приведены основные методы подготовки нефти, применявшиеся на отечественных и зарубежных промыслах с момента возникновения проблемы. Рассмот­ рен опыт подготовки нефти в ряде капиталистических

3

Г л а в а I

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ

В настоящее время известны десять способов деэмульсации нефти, получивших широкое распространение на практике или прошедших стадию промышленных испы­ таний. Они основаны на использовании методов: отстаи­ вания, центрифугирования, термообработки, химической обработки, промывки в водном слое, обработки в элек­ трическом поле, фильтрации в пористых средах, импульс­ ных воздействий, пенной деэмульсации, трубной деэмульсации.

За исключением метода отстаивания и центрифугиро­ вания, все эти способы являются по существу комплекс­ ными, и в названии каждого из них отражен лишь наиболее характерный отличительный признак.

Отстаивание. Этот метод является наиболее простым. Он основан на использовании эффекта сближения и слияния капель друг с другом в объеме нефти и слоем дренажной воды в гравитационном поле.

Исторически этот метод был первым эффективным способом деэмульсации нефти, получил широкое распро­ странение на заре развития нефтяной промышленности. В настоящее время используется для обработки нестой­ ких эмульсий и входит в качестве составного элемента практически во все другие методы. Применение отстаи­ вания нефти для отделения воды в России известно уже с 1910 г. (А. Данре) [28]. Первые упоминания в литера-

,туре об использовании метода в крупных промышленных масштабах относятся к 1912 г. (Гурвич П. Г., Вышетрав-

ский С. А.) [16, 27].

Тепловые методы основаны на использовании эффек­ та теплового воздействия на бронирующие оболочки ка­

промыслах различных стран. В одной из своих работ (1927 г.) Ф. Гарднер [18] отмечал, что применение толь­ ко теплового метода обезвоживания приводит к испаре­ нию воды и переходу растворенных в ней солей в нефть в кристаллическое состояние. Это затрудняло дальней­ шую очистку нефти и загрязняло аппаратуру. Примене­ ние термохимического метода устранило эти недостатки и позволило применить достаточно эффективные авто­ матизированные деэмульсационные установки. Суще­ ствует большое количество вариантов этого метода.

В 1929 г. Геритц дал описание термохимического ме­ тода деэмульсации нефти, в котором предусмотрены все основные технологические приемы, применяемые в на­ стоящее время на типовых установках подготовки неф­ ти с теми или иными непринципиальными изменениями [21]. Уже в этот период им предлагается осуществлять ввод деэмульгатора в поток идущей со скважины нефти п е р е д г а з о в ы м с е п а р а т о р о м и последующий распределенный ввод обработанной реагентом эмульсии п о д с л о й д р е н а ж н о й воды. При этом достига­ лись две основные цели: уменьшение капитальных затрат на оборудование и снижение эксплуатационных расхо­ дов.

В качестве реагента использовались нафтеновые кис­

ресный патент США, выданный Ф. М. Берти [9], на спо­ соб разрушения эмульсии, в соответствии с которым эф­ фективное разрушение эмульсии при введении реагента достигается осторожным смешением для предотвраще­ ния излишнего диспергирования внутренней фазы. Это положение и было впоследствии взято в качестве опре­ деляющего принципа слияния реагента с эмульсией во всех отечественных и зарубежных технологических схе­ мах. И если диспергирование по тем или иным причинам все же имело место, это ошибочно считалось отрица­ тельным явлением [17, 56, 57, 101].

Применение коалесцирующих фильтров и пористых

7

сред известно еще из работ Коттреля [108] (1911 г.). Для более быстрого подхода частиц к поверхности филь­ трующей среды и формирования из мелких капель более крупные Коттрель предложил подвести к фильтру элек­ трический ток. Способ разрушения эмульсии фильтраци­ ей впервые в нашей стране был разработан С. Вышетравским в 1928 г. [15].

В Америке этот метод, по-видимому, был впервые за­ патентован И. Дайером и Хайзем в 1917 г. [ПО]. В каче­ стве фильтрующей среды они предлагали инфузорную землю, нанесенную на ткань.

В 1919 г. Фрамбле и в 1933 г. Хаземаном [112, 116] предложено фильтрование через пористую перегородку с постепенно увеличивающейся поверхностью.

Применение электрофильтров было предложено А. Г. Гейтсом в 1926 г. и Ватерманом Л. С. в 1965 г. [19, 131].

Винтерс и Мк. Комон в 1921 г. и Оглер в 1941 г. [133, 124] предложили фильтрование через древесные стружки. Фильтрование через слой песка запатентовали Мередит в 1924 г., Роут в 1928 г., Кэмпбел С. Е. в 1938 г., Фишер и Робинзон в 1935 г. [120, 126, 106, 111, 125].

Хетфилд в 1941 г. в качестве фильтрующей среды при­ менил углистый гранулированный материал [115]. Этот способ также испытан в сочетании с электрическим то­ ком.

Киркбрайд предложил осуществлять фильтрацию эмульсии через волокна стекла при повышенной темпера­ туре [118]. Аппарат для фильтрации эмульсии через слой битого стекла был предложен Ховосом [117].

Применение в аппаратах в качестве фильтрующего материала стекловаты описано Бартоном [104] в получен­ ных им патентах. Известен также метод разрушения эмульсии путем ее фильтрации под давлением при тем­ пературе от 60 до 140° С.

В 1961 году Шинодой [128] был предложен метод деэмульсации нефти с использованием ионообменных мем­ бран, выполненных из смол.

Известны работы в этой области и других авторов. Из-за проблемы создания больших напоров, закупори­ вания фильтрующих сред и утилизации метод распро­ странения не нашел.

В 1946 году Монсон и Стензел [121] описали техноло­

8

гическую схему термохимического обезвоживания нефти с использованием для разрушения эмульсии эффектов избирательного смачивания каплями пластовой воды ги­ дрофильных поверхностей твердых набивок (фильтров). В соответствии с этой схемой реагент дозируется в выкидную линию непосредственно на устье скважины. Обработанная реагентом нефть попадает в сепаратор, где осуществляется отбор выделившегося газа и затем— в нагреватель, тепло которого усиливает действие реа­ гента. Затем эмульсия попадает в отстойник, где сбра­ сывается основное количество воды и прокачивается че­ рез коалесцирующую набивку специальной колонны, в которой достигается более полное ее обезвоживание.

Подготовленная нефть с остаточным содержанием

время при использовании различных блочных деэмульса­ торов и термохимических установок стационарного типа.

Электрические методы, как и другие, представляют собой комплексные способы, включая отстаивание. Впер­ вые метод разрушения эмульсии в электрическом поле был разработан Коттрелем [108] в 1911 году. Некоторое распространение на промыслах в 1930—1935 гг. получил электродегидратор Кейджа, а затем и аппараты конст­ рукции ЦИАТИМ [99]. Первыми советскими электроде­ гидраторами были аппараты конструкции Слонима-Бек- лемишева. Основное принципиальное отличие способа и аппарата от известных электродегидраторов состояло в защите одного из электродов слоем твердого диэлектри­ ка. При такой конструкции электродов предотвращается возможность их замыкания, устраняется возможность взрыва аппарата и снижается расход электроэнергии.

Расслоение потока на нефть и воду осуществлялось в отдельной отстойной аппаратуре.

На промыслах и нефтеперерабатывающих заводах в свое время получили также распространение электроде­ гидраторы «Петреко» различных типов, в основу которых были заложены уже известные принципы. От ранее при­ менявшихся аппаратов они отличались в основном более совершенной конструкцией [38, 99, 34].

Значительное распространение получили электроде­ гидраторы фирмы Лургн, типа «Нефтяник», Горьковско­ го НПЗ, типа 27Г160 «Гипронефтемаша», шаровые

9