Методика исследования обезвоживания нефтешламов Мухановского и Султангулово-Заглядинского месторождений на лабораторной центрифуге с

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РФ

 

ФГБОУ ВПО «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений

 

 

 

 

Лабораторная работа №3

Методика исследования обезвоживания  нефтешламов Мухановского и Султангулово-Заглядинского месторождений на лабораторной центрифуге с целью подбора промышленного оборудования в проекты

 

 

                                            

                                                                                                           Работу выполнила:

                                                                                  

                                                                                                           Работу принял:

                                                                                                           Редькин И.И.

                                                                                                                                                                             

 

 

 

 

Самара  2012

 

Лабораторная  работа № 3

 

Цель работы: Изучить один  из методов сгущения нефтешламов (отжим водной и жидкой углеводородной  составляющих) под действием центробежного поля. Процесс сгущения исследуется на стандартной лабораторной центрифуге типа Т-32С. Полученные результаты позволяют производить подбор промышленного образца для проектирования установки по сгущению нефтешлама.

 

 

Нефтешламы в лабораторной работе:

При исследовании метода центрифугирования  для извлечения из нефтешлама  жидкой фазы (нефть и вода) и получения нетекущего кека с массовым содержанием  влаги около 60% использовались нефтешламы, отобранные на Заглядинской установке очистки сточных вод в Оренбургской области и на очистных сооружениях Мухановского нефтестабилизационного производства.

Заглядинский шлам получен  в  процессе совместной физико-химической очистки железосодержащих и сероводородных, предварительно очищенных от нефти  в пруде-отстойнике, сточных вод  путем обработки их железным купоросом и водным раствором аммиака с выделением в осадок  сернистого железа. Очистка воды от частиц сернистого железа осуществляется в трех вертикальных резервуарах-отстойниках РВС-1000 в статических условиях. Визуально шлам содержит до 1% плавающей нефти.

Мухановский нефтешлам получен в процессе совместной физико-химической очистки железосодержащих и сероводородных сточных вод обработкой смеси вод железным купоросом и водным раствором аммиака с выделением в осадок сернистого железа. Основной объем образовавшегося шлама (осадка) отделяется от воды в процессе очистки ее флотацией углеводородным бессернистым газом. Нефтяная фаза выполняет роль связующего при образовании хлопьев   из части сернистого железа, а также других взвешенных частиц, представленных минеральными и органическими составляющими. Визуально шлам густой с большим содержанием нефти .

 

Перечень оборудования:

1. Центрифуга типа Т-32С
2. Сменные стеклянные стаканчики
3. Мерные цилиндры
4. Стеклянные палочки
5. Химические стаканы разного объема (15шт)
6. Стеклянная банка с притертой пробкой для хранения нефтешлама
7. Мешалка для перемешивания шлама
8. Секудномер

 

Последовательность выполнения:

Центрифугирование-разделение неоднородных систем, под действием центробежных сил. Основным критерием при выборе центрифуг является фактор разделения. Эта величина показывает, во сколько раз центробежное ускорение больше ускорения силы тяжести, определяется по формуле :

F_r=   W² * R  =112*10^-5R*n²

                                                                    g

Где W=          -угловая скорость ротора, рад/с

n – частота вращения ротора, мин^-1

R- максимальный внутренний радиус ротора. м

g – ускорение силы тяжести, м/с²

 

Для обеспечения нормальной работы центрифуги в пробирки отбирались одинаковые объемы шлама (70 или 80мл). Во избежание разбрызгивания уровень шлама не доводился до краев пробирок на 2см.

После центрифугирования нефтешлам  в пробирках распределяется по высоте на состовляющие в соответствии с  плотностью: сверху нефть, в середине «пробка» из кека, которая разделяется  на рыхлый и плотный слои, на дне - вода. Нефть из пробирки сливается в мерный цилиндр. Затем в «пробке»  стеклянной палочкой делается отверстие, через которая вода тщательно сливается в другой мерный цилиндр. Объемы  нефти и воды в отдельности и суммарный их объем пересчитываются на процентное содержание от исходного объема шлама.

Результаты экспериментов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Место отбора шлама	Содержание  нефти в шламе,%	Фактор разделения.F	Объем исходного  шлама, см3	Объем выделившейся жидкости, см3	Объем кека, см3	Уменьшение  объема шлама
Отрадненский  нефтешлам
Флотатор,верхний Нефтешлам (пена)	15	650 1460 2600	80 80 80	50 55,2 56,2	30 24,8 23,8	2,7 3,2 3,7
Флотатор, донный нефтешлам (ил)	1	2600	80	79	1	80
Заглядинский  нефтешлам
Резервуар - отстойник	10	650 1460 2600	70 70 70	53 57 60	17 13 10	4,1 5,4 7

 

Из рисунка видно, что 5-минутного  центрифугирования практически  достаточно для извлечения всей жидкости из шлама.

Основным  параметром, является фактор разделения F_r Так при факторе разделения 650 из шлама отделяется 76% жидкой фазы, при факторе разделения 2600-86%, на механические примеси и капиллярно связанные неизвлеченные нефть и воду приходится 14-24%.

 

Результаты исследования Отрадненского  нефтешлама

Время мало влияет на извлечение жидкой фазы из пены. При Fr = 650 отделяется 63% жидкой фазы, а при Fr = 2600 – 75%,  остальные 25-37% приходятся на механические примеси и неизвлеченные нефть и воду.

Исследование  шлама, отобранного со дна при  зачистке  флотаторов ( обводненность 99,8%, содержание нефти 0,2%) показало почти полное извлечение из него воды (98,7%), при получении плотного нетекучего кека (рис.3)

Обработка шламов с большим содержанием  нефти, несмотря на ее относительно высокое  процентное извлечение (20%), не позволяет получить нетекучий кек.

Сопоставление результатов исследования Мухановского и Заглядинского шламов показывает, что последний, более разбавленный и содержащий незначительное количество нефти (1%) эффективнее обрабатывается при извлечении из него жидкости, а сильно обводненный донный шлам из флотаторов почти полностью обезвоживается (98,7%) с образованием кека. Наоборот, из шлама с большим содержанием нефти (пена из флотаторов)  образуется текучий кек при меньшем извлечении жидкости. Полученный  в результате центрифугирования кек содержит в среднем до 65% воды.

 

Результаты анализа  неорганической части кека из шлама  Мухановских очистных сооружений:

W……………2,33

ППП………..27,68

НО………….10,82

R₂O₂………..32,19

СаО………...9,69

MgO………..15,49

SО₃………….4,14

СаSО₄............7,04

СаMg (СО₃)₂..22,23

MgСО₃……….22,19

 

 

 

 

 

 

 

Отчет:

Исследованиями установлено, что  при факторе разделения 2600 Мухановский нефтешлам(пена), содержащий 15% нефти, уменьшается в 3,7 раза, а Заглядинский нефтешлам, содержащий 10% нефти уменьшается в 7 раз.

 Таким образом, в результате  центрифугирования шлам разделяется на составляющие: нефть, воду и кек. В зависимости от «возраста» шлама количество этих составляющих может изменятся. Вода после центрифуги должна возвращаться на доочистку (начало технологического процесса очистки воды), нефть – на повторную переработку ( начало технологической схемы подготовки нефти).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы

 

1. Что такое шлам и нефтешлам как разновидность?

 

Шлам (от нем. Schlamm — грязь) — отходы продукта, составляющие пылевые и мелочные его части, получаемые в виде осадка при промывке какого-либо рудного материала (в данном случае нефти)

Нефтешламы (нефтяные шламы) — это сложные физико-химические смеси, которые состоят из нефтепродуктов, механических примесей (глины, окислов металлов, песка) и воды. Соотношение составляющих нефтешлам элементов может быть самым различным.

2. Как образуются нефтешламы?

Нефтяные шламы образуются при  проведении таких производственных процессов, как переработка, добыча и транспортировка нефти. Данный тип отходов представляет большую опасность для окружающей среды и подлежит захоронению или переработке.

Образовываться нефтешламы могут  как в результате естественных контролируемых процессов (например, очистка нефти  от примесей и воды), так и от всевозможных аварий (разливов). В последнем случае при позднем обнаружении или масштабной аварии природе может быть нанесён огромный ущерб.

Нефтешламы в особенно  больших  объёмах накапливаются на заключительной стадии промысловой подготовки  нефтей, т.е. на промысловых установках подготовки нефтей и очистки сточных  пластовых вод.

3. Как хранятся нефтешламы на установках подготовки продукции скважин?

 

В нефтешламовых амбарах (илонакопителях). Были введены в эксплуатацию в 50-60 года 20 века.

 

4. Какими способами в промышленности производят обезвоживание нефтешлама?

 

Проводится с помощью центрифугирования. Центрифугирование-разделение неоднородных систем, состоящих из жидкости и взвешенных в ней твердых частиц (суспензии), под действием центробежных сил.

 

5. Что такое текучий кек?

 

Образуется из шлама с большим  содержанием нефти при меньшем  извлечении жидкости. Полученный в результате центрифугирования кк содержит в среднем 65% воды.

 

6. Чем представлены механические примеси в шлаке?

 

Глина, песок, металлические оксиды, ил.

 

7. Какова доля смол, асфальтенов и парафинов в нефтешламе?

 

В первом верхнем слое – 15 %

 

 

 

 

8. На какие слои делится нефтешлам за время длительного хранения в шламовых амбарах?

 

Если рассматривать нефтешламовый  амбар в разрезе по глубине, они бывают:

1. Первый слой – (верхний) – ловушечный нефтепродукт, 85% - тяжелые масла, 15% парафины, смолы и асфальтены. Мех. примеси 1%. Толщина 5-35 см.
2. Второй слой – «водяной слой». Толщина 50-150 см.
3. «Свежешламовый (черный). Толщина 25-50 см. Состоит в органической части из тяжелых углеводородов, увлеченных к оседанию тяжелыми мех примесями.

 

4. «Эмульсионно-шламовый». Толщина 30-100 см. Углеводороды находятся в сложном эмульсионно-дисперсном агрегатном состоянии
5. «Супензионно-шламовый». Толщина80-150 см. Углеводороды находятся в адсорбированном состоянии.
6. «Битумно-шламовый». 30-60 см. Состоит практически из спрессованной смеси тяжелых углеводородов и механических примесей.

 

9. Чем отличается текучая часть нефтешлама от донного ила?

 

Сильно обводненный донный шлам из флораторов почти полностью обезвоживается (98,7% из 99,8%) с образованием нетекучего кека.

А из шлама с большим содержанием нефти (пена из флораторов) образуется текучий кек при меньшем извлечении жидкости. Полученный в результате центрифугирования кек содержит в среднем до 65% воды.

 

10. Что такое кек?

 

Кек - (от англ. cake - затвердевать), слой твердых частиц, остающийся после фильтрации суспензий, или нерастворимый остаток, получаемый после выщелачивания цепных компонентов из руды или промышленного продукта. Содержит 12-20% влаги.