Кулешовского месторождения

110

Внастоящее время ещё нет полностью адекватных моделей строения промежуточного слоя, но уже можно утверждать, что это некая особая водонефтяная эмульсия, способная даже к частичному структурированию.

Впромежуточном слое выделяют две зоны:

-первая – расположена выше границы раздела фаз нефть-вода;

-вторая – ниже границы раздела фаз нефть-вода.

Первая зона представляет собой эмульсию типа В/Н с чрезвычайно прочными и стойкими бронирующими оболочками, образующими защитную плёнку со свойствами, доходящими до свойств твёрдого тела. Элементов брони настолько много, что они способны образовывать самостоятельную фазу в виде нефтесодержащих хлопьев,

накапливающихся на границе раздела фаз. Концентрация дисперсной фазы (воды) нарастает при движении от верхней части первой зоны к её нижней части от 30-50 до 90% об. Средние размеры дисперсной фазы при этом увеличиваются.

Вторая зона представляет собой высококонцентрированную множественную эмульсию также с чрезвычайно прочными и стойкими бронирующими оболочками.

Механизм образования промежуточного слоя

1-й вариант.

Подготовленная к разрушению эмульсия типа В/Н (нагрев, добавка деэмульгатора – Д/Э, отсутствие перемешивания, предварительное укрупнение капель и т.д.) подаётся в аппарат гравитационного разделения выше границы раздела фаз нефть-вода.

Вследствие разности плотностей водяные капельки с остатками бронирующих оболочек получают возможность двигаться вниз, концентрируются около водяной фазы и рано или поздно с ней сливаются.

Консорциум « Н е д р а »

111

Остатки элементов бронирующих оболочек (смолы, асфальтены, мехпримеси, кристаллики солей) остаются вблизи границы раздела фаз, преодолеть которую они не в состоянии либо из-за недостаточной плотности, либо из-за мощного поверхностного натяжения на границе нефть-вода.

Большая часть бронирующих оболочек, вытесненная деэмульгатором в объём нефти, молекулярно растворяется в ней лишь в незначительных объёмах. Основная их часть переходит в коллоидное состояние. В результате броуновского движения, приводящего к столкновениям и слипанию, коллоидные частицы растут и тоже начинают опускаться к границе раздела фаз нефть-вода, преодолеть которую они также не в состоянии.

В результате около границы раздела фаз нефть-вода создаётся слой из элементов брони с концентрацией, во много раз превышающей их концентрацию в исходной эмульсии. Оседающие водяные капли резко замедляют своё движение в этом более плотном слое и вновь покрываются бронирующими оболочками, так как концентрация деэмульгатора (и др.

факторов) уже недостаточна, чтобы противостоять такому новому мощному концентрированному воздействию. Так начинается образование промежуточного слоя.

Например, при концентрации смол и асфальтенов у границы раздела фаз 0,7-2,4 и 5,0-12% мас. соответственно при рН<7 на поверхности дисперсных частиц возникают совершенно твёрдые бронирующие оболочки, прочность которых становится практически непреодолимой.

2-й вариант.

Подготовленная к разрушению эмульсия типа В/Н (нагрев, добавка Д/Э, отсутствие перемешивания,

предварительное укрупнение капель и т.д.) подаётся в аппарат гравитационного разделения ниже границы раздела фаз нефть-вода (под водяную подушку). Исходная эмульсия, при этом, разбивается на капли.

Консорциум « Н е д р а »

Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:

«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»

112

Вследствие разности плотностей капельки эмульсии получают возможность двигаться вверх и концентрируются около нефтяной фазы. Нефтяная составляющая капелек эмульсии рано или поздно с ней сливается, преодолев границу раздела. Оставшаяся водная дисперсная фаза сливается с водяной подушкой.

Остатки элементов бронирующих оболочек на частицах дисперсной фазы (смолы, асфальтены, мехпримеси,

кристаллики солей) остаются вблизи границы раздела фаз преодолеть которую они не в состоянии либо из-за повышенной плотности, либо мощного поверхностного натяжения на границе нефть-вода.

Большая часть бронирующих оболочек, вытесненная деэмульгатором в нефтяной объём всплывающих капелек эмульсии, молекулярно растворяется в ней лишь в незначительных объёмах. Основная их часть переходит в коллоидное состояние.

В результате броуновского движения, приводящего к столкновениям и слипанию, коллоидные частицы растут и после слияния нефтяной составляющей капелек эмульсии с нефтяной фазой начинают опускаться к рядом расположенной границе раздела фаз нефть-вода, преодолеть которую они также не в состоянии.

3-й вариант.

Подготовленная к разрушению эмульсия типа Н/В (нагрев, добавка Д/Э, отсутствие перемешивания,

предварительное укрупнение капель и т.д.) подаётся в аппарат гравитационного разделения ниже границы раздела фаз нефть-вода (под водяную подушку). Исходная эмульсия при этом разбивается на капли. Свободная вода немедленно сливается с водяной подушкой. Оставшиеся нефтяные капельки дисперсной фазы вследствие разности плотностей получают возможность двигаться вверх и концентрируются около нефтяной фазы, с которой рано или поздно сливаются, преодолев границу раздела.

Консорциум « Н е д р а »

113

Остатки элементов бронирующих оболочек, перешедших в водяную фазу, (смолы, асфальтены, мехпримеси,

кристаллики солей) всплывают и остаются вблизи границы раздела фаз, преодолеть которую они не в состоянии либо из-за повышенной плотности, либо из-за мощного поверхностного натяжения на границе нефть-вода.

Большая часть бронирующих оболочек, вытесненная деэмульгатором в нефтяной объём оставшихся всплывающих капелек дисперсной фазы, молекулярно растворяется в ней лишь в незначительных объёмах. Основная их часть переходит в коллоидное состояние.

Врезультате броуновского движения, приводящего к столкновениям и слипанию, коллоидные частицы растут и после слияния капелек дисперсной фазы с нефтяной фазой начинают опускаться к рядом расположенной границе раздела фаз нефть – вода, преодолеть которую они также не в состоянии.

Врезультате около границы раздела фаз нефть-вода создаётся слой из элементов брони с концентрацией, во много раз превышающей их концентрацию в исходной эмульсии. Всплывающие капли дисперсной фазы резко замедляют своё движение в этом более плотном слое и вновь покрываются бронирующими оболочками, так как концентрация деэмульгатора (и др. факторов) уже недостаточна, чтобы противостоять такому новому мощному концентрированному воздействию, и начинает

образовываться промежуточный слой.

4-й вариант.

Подготовленная к разрушению эмульсия типа Н/В (нагрев, добавка Д/Э, отсутствие перемешивания,

предварительное укрупнение капель и т.д.) подаётся в аппарат гравитационного разделения выше границы раздела фаз нефть-вода. Исходная эмульсия при этом разбивается на капли. Вследствие разности плотностей капельки эмульсии

Консорциум « Н е д р а »

114

получают возможность двигаться вниз и концентрируются около водяной фазы. Водяная составляющая капелек эмульсии рано или поздно с ней сливается, преодолев границу раздела. Оставшаяся нефтяная дисперсная фаза сливается с нефтяной подушкой. Остатки элементов бронирующих оболочек, перешедших в водяную фазу, (смолы, асфальтены,

мехпримеси, кристаллики солей) остаются вблизи границы раздела фаз, преодолеть которую они не в состоянии либо из-

за пониженной плотности, либо из-за мощного поверхностного натяжения на границе нефть-вода.

Большая часть бронирующих оболочек, вытесненная деэмульгатором (нефтяной объём оставшихся капелек дисперсной фазы), молекулярно растворяется в ней лишь в незначительных объёмах. Основная их часть переходит в коллоидное состояние. В результате броуновского движения, приводящего к столкновениям и слипанию, коллоидные частицы растут и после слияния капелек дисперсной фазы с нефтяной фазой начинают опускаться к рядом расположенной границе раздела фаз нефть-вода, преодолеть которую они также не в состоянии.

Различают следующие методы борьбы с промежуточными слоями:

-методы, предотвращающие образование промежуточных слоёв;80

-методы, разрушающие уже имеющиеся промежуточные слои.

Методы, предотвращающие образование промежуточных слоёв:

-использование отстойного оборудования специальной конструкции, в котором образующийся промежуточный слой лишь частично покрывает границу раздела фаз нефть-вода;

-непрерывный вывод элементов разрушенной брони из отстойного оборудования (чаще всего с водяной фазой);

-недопущение образования элементов брони (чаще всего FeXSY);

Консорциум « Н е д р а »

Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:

«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»

115

- обработка эмульсии перед гравитационным отстойником с помощью магнитного поля или ультразвука,

вследствие чего скорость накопления промежуточного слоя замедляется;

- очистка эмульсии от части механических примесей и центрифугирование ее перед гравитационным отстойником,

вследствие чего прочность промежуточного слоя ослабевает;

- непрерывная обработка образующегося промежуточного слоя циркулирующей горячей товарной нефтью с Д/Э,

вследствие чего его прочность и мощность существенно снижаются;

- смешивание эмульсии типа В/Н при 30 °С с проточной водой, содержащей Д/Э из расчета порядка 100 г/т (Дисольван – 4411) с доведением общего содержания воды до 75% об. Затем эмульсия перемешивается с интенсивностью порядка 3000 об/мин. в течение 3 минут, после чего нагревается до 70 °С при естественном перемешивании в трубопроводе и направляется на отстой. В результате прочность и мощность промежуточного слоя существенно снижаются.

Методы, разрушающие образовавшиеся промежуточные слои:

-непрерывный или периодический вывод;

-промежуточного слоя из отстойника в специальный аппарат и его обработка;

-непрерывное или периодическое;

-разрушение промежуточного слоя в месте образования.

Консорциум « Н е д р а »

116

В реальном, известном на сегодняшний день, технологическом оформлении эти принципы реализованы следующим образом:

- вывод промежуточного слоя из отстойника в отдельный аппарат. Нагрев до 50-60 °С для удаления из бронирующих оболочек парафина. Промывка горячим бензолом для вывода из бронирующих оболочек смол и асфальтенов. Промывка пресной водой с Д/Э (R-11 в количестве 1000 г/т) для удаления механических частиц.

Отстаивание. Возврат небольшими порциями отстоявшейся нефти на УКПН. Остаток центрифугируется,

фильтруется и сбрасывается в шлам;

-вывод из отстойника в отдельный аппарат. Нагрев до 70 °С и орошение пресной водой с Д/Э;

-вывод из отстойника в отдельный аппарат. Обработка магнитным полем и подача малыми порциями в основной отстойник;

-периодическая обработка промежуточного слоя 20% масс. специального растворителя, содержащего органические компоненты, соляную и уксусную кислоты;

-периодическая последовательная обработка масло– и водорастворимыми Д/Э в повышенных концентрациях.

Консорциум « Н е д р а »