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

Большое содержание серы делает невозможной сов­ местную перекачку этих нефтей в смеси с ромашкин-

скими.

Раздельная доставка сернистой нефти на нефтепере­ рабатывающие заводы обеспечивалась выделением от­ дельных групп резервуаров и нефтепроводов на всем пути ее движения от промыслов до заводов. Все это в зна­ чительной степени усложняло операции по сбору, подго­ товке и транспортировке нефти. Недостаток резервуар­ ных емкостей на головных сооружениях нефтепроводов

На всем пути движения от скважин до НПЗ нефть под­ вергалась следующей обработке. На большинстве сбор­ ных пунктов производилось обезвоживание нефти на тер­ мохимических установках. Нефть, поступающая со сбор­ ного пункта СП-3, подвергалась подготовке с помощью трубной деэмульсации. В качестве реагента применялся дисолван (из расчета 20—40 г/т). После подготовки на промыслах, на головные сооружения в Набережных Челнах нефть поступала с содержанием воды около 3,5% и солей до 0,650%. Учитывая, что при движении обезво­ женной на промыслах нефти по нефтепроводам от про­ мысловых товарных парков до головных сооружений процесс разрушения эмульсии продолжается с высокой степенью интенсивности за счет гидродинамических эф­ фектов, было принято решение производить дальнейшую промышленную доработку нефти непосредственно на головных сооружениях нефтепроводов и в этом районе. Результаты использования головных сооружений в тех­ нологических целях могут быть проиллюстрированы дан­ ными табл. 21, в которой представлены результаты улуч­ шения качества нефти по двум типичным резервуарам в течение всего 1970 г., включая и зимний период.

Из данных табл. 21 видно, что трубопроводы и голов­ ные сооружения можно успешно использовать в качест­ ве активного звена для дальнейшего обзвоживания неф­ тей с повышенным содержанием серы и сравнительно высокой вязкостью даже без дополнительного введения реагента и ее подогрева. Причем время пребывания неф­ ти в резервуарах после наполнения обычно не превыша­ ет 2—4 час, что оказывается вполне достаточным для

i l l

отделения воды и сброса ее в канализацию. Характерно,

Челнах сброшено около 70,1 тыс. г воды. Для перекачки такого количества балласта потребовалась бы работа двух нефтепроводов Набережные Челны—Альметьевск в течение почти четырех суток при полной загрузке, а денежные затраты составили бы около 20 тыс. руб. толь­ ко по транспортным операциям, не считая штрафов, ко­ торые пришлось бы уплатить НПЗ за некондиционную нефть. С учетом штрафов непроизводительные затраты составили бы более 500 тыс. руб. Несмотря на значитель­ ное улучшение качества откачиваемой нефти с ГС в На­ бережных Челнах, содержание воды в ней составляло в среднем коло 1,67%. Однако используя эффекты путевой деэмульсацни в технологическом цикле перекачки нефти в интервале «головные сооружения нефтепроводов — НПЗ», возможно дальнейшее ее обезвоживание по пути следования через головные сооружения других нефте­ проводов. Так, например, прикамская нефть, транспорти­ руемая на Рязанский НПЗ, проходит через головные сооружения в Альметьевске и Староликеево. Ряд экспе­ риментов, проведенных на резервуарах головных соору­ жений в Альметьевске по улучшению качества нефти этого сорта, полностью подтверждает эту возможность.

Так, содержание воды в прикамской нефти, завезен­ ной в резервуар РВС-5000 альметьевских головных соо­ ружений, сразу же после его заполнения составило 0,45%. Дальнейшее пребывание нефти в резервуаре в те­ чение 14 час к улучшению ее качества не привело. Это свидетельствует о том, что основные процессы по разру­ шению эмульсии и укрупнению капель происходят в тру­ бопроводе и отделившаяся в трубопроводе вода быстро переходит в состав дренажа уже при заполнении резер­ вуара. В общей сложности до откачки этой нефти из ре­ зервуара на Рязанский НПЗ было сброшено 20 т воды. Общее содержание воды в нефти в этом случае было снижено более чем в два раза. Процесс происходил при температуре нефти +6° С и среднесуточной температуре наружного воздуха —5° С. Из приведенных данных видно, что интенсивное отделение воды от нефти при благоири-

ятных гидродинамических режимах, транспортирование нефти по трубопроводам возможно и без введения реа­ гента и подогрева. Это еще раз свидетельствует о глубо­ ком разрушении эмульсии в магистральных нефтепрово­ дах за счет путевых гидродинамических эффектов и про­ явлении фактора времени. Так, скорость движения неф­ ти в магистральных нефтепроводах Набережные Чел­ ны - - Альметьевск составляла 0,9 м/сек, число Re = 5700, а время движения около 30 час, которое протекало не зря и являлось технологическим временем, обусловив­ шим получение указанного выше эффекта. Таким обра­ зом, улучшение качества нефти в пределах нефтедобы­ вающего района в данном случае позволило снизить об­ щее содержание воды в нефти в 6 раз и получить глубо­ ко обезвоженную нефть при небольших дополнитель­ ных капитальных затратах.

Таким образом, длительная эксплуатация резервуа­ ров головных сооружений показала возможность их ис­ пользования для улучшения качества девонской нефти за счет совмещения приемо-сдаточных операций с техно­ логическими практически без нарушения обычного их режима.

Характерно, что глубокое обезвоживание нефти на го­ ловных сооружениях возможно как летом, так и зимой при отрицательной температуре окружающей среды. Наиболее эффективно процесс глубокого обезвоживания происходит при температуре порядка 22—25° С. Отсюда следует, что активное использование резервуаров го­ ловных сооружений и подводящих к ним трубопроводов,

мощностей, значительно сократить затраты на перекачку нефти до НПЗ, существенно улучшить режим работы заводских ЭЛОУ и смягчить проблему сброса и утилиза­ ции воды и солей в густонаселенных районах страны.

Разрушение эмульсии в магистральных нефтепроводах

Правильное решение проблемы подготовки нефти соз­ дает необходимые предпосылки для успешного развития не только нефтедобывающей, но и нефтеперерабатываю­ щей промышленности. Проблема поставки нефти высоко­

114

го качества на заводы и на экспорт обычно решается пу­ тем строительства и эксплуатации на промыслах дорогостоющих установок комплексной подготовки нефти.

Теоретические и экспериментальные исследования, выполненные в ТатНИПИнефть в последние годы, пока­ зали, что эта же задача может быть решена более эф фективно [75, 76, 80, 81, 88, 90, 91].

Комплекс промысловых исследований по оценке пре­ делов достижимой глубины обессоливания стойких прикамских нефтей, транспортируемых но магистральному нефтепроводу Альметьевск— Горький до Рязанского за­ вода, проводился в два этапа. На первом этапе исследо­ валось качество нефти, обработанной реагентом в маги­ стральном трубопроводе, в резервуарах промежуточных

венно определить изменение основных реологических па­

транспортировании стойких нефтей с целью оценки влия­ ния гидродинамических эффектов в поле неравных ско­ ростей на глубину обессоливания.

По нефтепроводу Альметьевск— Горький — Рязань 0500 мм откачивалось в период эксперимента в среднем 6000—7000 тнефти в сутки с содержанием воды 0,4—1,5% и солей 500—1500 мг/л. Перед откачкой из Альметьевских головных сооружений на прием насоса дозировался дополнительно реагент из расчета 15—20 г/т.

Ранее было показано, что эффект дробления и разру­ шения бронирующих оболочек капель эмульсии в присут­ ствии реагента, проявляющийся в процессе ее транспор­ тирования по магистральным трубопроводам и при про­ хождении через насосы перекачивающих станций, может быть использован для глубокого разрушения эмульсии. Было установлено, что при движении нефти бронирую­ щие оболочки на каплях пластовой воды продолжают активно разрушаться, в результате чего такая эмульсия поддается глубокому обессоливанию на заводских ЭЛОУ без изменения режима ее работы и независимо от коли­ чества входных солей.

Для исследования изменения качества нефти и ее ре­ ологических свойств пробы отбирались по длине трубы в

держание воды и солей в нефти по сечению, плотность и вязкость ее при температуре 20° С. Результаты анализов представлены в табл. 22, 23, откуда видно, что в трубопро­ воде движется неравновязкая система с содержанием воды в нефти 0,1—1,2%, причем без подачи реагента в трубопроводе наблюдается накопление водных линз на пониженных участках (ПО км), а при дозировке реаген­ та 15—-20 г/т водяные линзы уносятся постепенно пото­ ком неф in.

Т а б л и ц а 22

Качество нефти по длине и сечению магистрального нефтепровода Альметьевск—Горький

(нефть прикамская без реагента)

При последующих многократных отборах проб на по­ ниженных участках (85—ПО км) магистрального трубо­ провода накопления водных пробок не обнаружено. При постоянной подаче реагента на головных участках трубопровода происходит снижение коэффициента поверх­ ностного натяжения на границе раздела фаз «нефть — вода», снижается прочность бронирующих оболочек на каплях пластовой воды и полностью разрушается-проч­

ив

Т а б л и ц а 23

Качество нефти по длине и сечению магистрального нефтепровода Альметьевск—Горький

(нефть прикамская с подачей реагента на НПС-1)

ная пленка на границе раздела и за счет процессов самоэмульгирования происходит вымывание водных линз.

Для исследования динамики отделения воды нефть, обработанная реагентом в трубопроводе, направлялась для отстоя в резервуары НПС Михайловна (после 4 су­ ток движения) и НПС Ст. Ликеево (после 14 суток дви­ жения). Гидродинамические характеристики движущего­ ся потока были следующие: скорость 0,5—0,7 м/сек чис­ ло #е=4000—5000, температура нефти + 9 +12°С. Для отделения воды оказывается достаточным пребывание нефти в резервуарах 2—4 часа после заполнения, и в этом случае на ЭЛОУ завода может поступать (напри­ мер в Ст. Ликеево) нефть с содержанием воды 0—0,1% и солей 500—700 мг/л. Таким образом, глубокое обезво­ живание стойких прикамских нефтей можно осущест­ влять в магистральном трубопроводе с последующим от­ делением выделившейся воды в резервуарах промежу­ точных НПС или в резервуарах, принадлежащих заво­ дам.

Для оценки пределов достижимой глубины обессоли­ вания прикамской нефти, транспортируемой с реагентом по магистральному нефтепроводу Альметьевск— Горь-

117

к и й — Рязань, исследования на втором этапе проводи­ лись на ЭЛОУ Рязанского завода в составе трех шаро­ вых отстойников объемом 600 м3. Первая ступень термо­ химическая, а вторая и третья ступени работают в режи­

зали, что прикамскую нефть, обработанную реагентом в нефтепроводе, можно обессоливать до глубины 8— 11 мг/л при ведении процесса в три ступени на термохи­ мическом режиме. Это подтвердило ранее сделанный на­ ми вывод о том, что на глубину обессоливания нефти на

вой воды. Экспериментально в промышленных условиях это положение было подтверждено исследованиями, вы­ полненными на Рязанском НПЗ.

Установка работала на сырье, поступающем по маги­ стральному трубопроводу из НПС Ст. Ликеево.

Среднее содержание воды в нефти, поступающей с промыслов, составляет 0,5—1,5%, солей 1000—1500 мг/л. Заполнение четырех резервуаров товарно-сырьевой базы (ТСБ) осуществлялось только прикамской нефтью, об­ работанной реагентом в трубопроводе. Далее после приемо-сдаточных операций она направлялась на уста­ новку для обессоливания.

С 1/1V по 15/IV 1972 г. на завод поступала отдельным потоком прикамская нефть, не обработанная реагентом, а с 15 по 30/IV — обработанная реагентом. Соответст­ венно содержание воды в нефти, по актам сдачи, снизи­ лось с 1,5—2% до 0,5—1%.

При обработке на ЭЛОУ разрушенной в магистраль­ ном трубопроводе эмульсии содержание солей в нефти резко понизилось, средний уровень солей составил 8—14 мг/л против 20—30 мг/л при обессоливании необ­ работанной прикамской нефти (см. рис. 13).

Полученные данные о режиме работы ЭЛОУ за пери­ од с 1 по 15 апреля при обессоливании не обработанной реагентом прикамской нефти и с 1 по 15 мая соответствен­ но— обработанной показали, что глубокое обессолива­ ние прикамской стойкой нефти вполне возможно и при высоком содержании в ней исходных солей. И строить

118

Рис. 13. Содержание солей в нефти после ЭЛОУ на Рязанском нефтеперерабатывающем заводе.

До обработки (I) и после обработки (II) нефти реагентом в магистральном трубопроводе.