Нефть Удмуртии

        Термохимические  установки, работающие под избыточным давлением. Стремление к сокращению расходов топлива на подогрев нефтяных эмульсий, повышению температур процессов обезвоживания и обессоливания и, как следствие, сокращению потерь легких фракций при отстое в резервуарах привело к необходимости проведения указанных процессов под повышенным давлением. При осуществлении обезвоживания и обессоливания под давлением в герметизированных емкостях повышаются эксплуатационные качества данных установок.

        К преимуществам  этих установок можно отнести  следующие.

   1.Отстой подогретой нефтяной  эмульсии в герметизированных  емкостях с давлением до 1 МПа, а иногда и выше (в зависимости  от свойств нефти) позволяет почти  полностью ликвидировать потери  легких фракций.

   2.Повышение температуры  обрабатываемых эмульсий до 80-90 градусов дает возможность резко снизить их вязкость, что позволяет сократить время отстоя до 0,5-2 часов, уменьшить прчность защитных слоев глобул эмульгированной воды, способствуя этим проникновению в них вводимых химических веществ (деэмульгаторов), а так же снижая при этом расход последних.

   3.Снижение расходуемой на  подогрев эмульсии теплоты за  счет регенерации основной части  теплоты потоков нефти.

   4.Способ характеризуется  большой устойчивостью и надежностью  ведения процессов, возможностью широко регулировать режим при различных обводненности и стойкости эмульсий; следует отметить чрезвычайную

 

- 19 -

 

простоту технологической схемы и аппаратурного оформления, удобство обслуживания с применением необходимых средств автоматизации. Принципиальная схема теплохимической установки, работающей под давлением, представлена на рис.1

I – сырая нефть; II – обезвоженная нефть; III – вода; Р-1 – сырьевой резервуар; Н-1 – сырьевой насос; Е-1 – емкость деэмульгатора; Н-2 – реагентный насос; Т-1 – теплообменник; Е-2 – отстойник нефти; Е-3 -  ловушка нефти; Н-3 – насос откачки воды; А-1 – скважина для закачки воды в пласт; Р-2 – резервуар с товарной нефтью.

 

        Нефть, собранная  на промысле, поступает в резервуары  Р-1, откуда насосом Н-1 вместе деэмульгатором, подаваемым из емкости Е-1, прокачивается через теплообменник Т-1 в отстойник Е-2. В отстойнике под давлением 0,5-0,7 МПа нефть при её динамическом отстое находится в течении 0,2-2 часа. Обезвоженная нефть через теплообменник Т-1

 

- 20 -

направляется в резервуар Р-2. В резервуаре нефть дополнительно отделяется от воды. Отстоявшаяся вода сбрасывается в ловушку нефти Е-3, а затем закачивается в скважину А-1. В качестве подогревателя можно использовать теплообменники с паровым или водяным теплоносителем или различные огневые нагреватели нефти. Теплообменник Т-1 при термохимическом обезвоживании применяют для предварительного подогрева нефти за счет теплоты отходящей с установки обезвоженной нефти и одновременного охлаждения подготовленной нефти перед откачкой её в магистральный нефтепровод.

        Как видно  из описания принципиальных схем  теплохимических установок, основной  аппаратурой для осуществления  процессов служат нагреватели  и отстойники. При выборе конструкции  отстойника необходимо иметь  в виду, что в этих аппаратах должно происходить:

1. Слияние мелкодисперсных капелек воды в более крупные под действием сил взаимного притяжения после разрушения защитных пленок под воздействием теплоты и химических реагентов;
2. Осаждение укрупнившихся капель под воздействием сил тяжести и разности плотностей нефти и воды.

        Кроме того, в основу разработки конструкций  отстойной аппаратуры, помимо указанных  и прочих обычных условий, должны  быть положены ещё и условия  сокращения времени отстоя. При  определённом столбе жидкости капли воды, опускаясь в нижние слои, на своем пути сталкиваются, укрупняясь при этом. Практикой доказано, что при увеличении слоя эмульсии ( до определенных пределов в зависимости от физико-химических свойств нефти) время отстоя резко сокращается.

        В зависимости  от принятой схемы термохимической  установки различают отстойники, работающие без избыточного давления  и с повышенным давлением. Первые  конструктивно представляют собой 

 

- 21 -

простейшие ёмкости, преимущественно вертикальные. Наиболее распространены обычные вертикальные резервуары, отличающиеся лишь внутренним устройством, приспособлением для вывода нефти (распределительные маточники, способствующие равномерному распределению вводимой в резервуар  эмульсии, газовые якоря для отвода выделяющихся газов и т.д) . Как уже было указано, отстойники, работающие без давления, могут эксплуатироваться как периодически, так и непрерывно с поддержанием уровней нефти и раздела фаз нефть-вода. Для отвода отстоявшейся нефти очень часто пользуются нижним штуцером, что нельзя признать рациональным, так как при откачке в чистую нефть попадают включения загрязненной нефти. Этот недостаток устраняется при откачке нефти при помощи шарнирного устройства, подъёмная труба которого при работе жестко связывается с поплавком на поверхности нефти. Сброс из резервуара, как правило, осуществляется при помощи специального регулирующего прибора (например, РУМФ-1) либо сифонного устройства (рис 2)

- 22 –

Сифонное устройство для сброса воды из резервуара

        Высота сифонной трубы (водоотводящей) специально подсчитывается с таким расчетом, чтобы при наивысшем уровне нефти в отстойнике столб этой нефти высотой Н1 и удельным весом y1 и воды (соответственно Н2 и у2) уравнивался столбом воды в сифоне высотой Н3 удельным весом у2:

Н1у1+Н2у2=Н3у2

        Отстойники, работающие  под давлением, выполняются конструктивно ( по внутреннему оборудованию) полыми  и секционными, по конфигурации  вертикальными, горизонтальными и  сферическими. Отличаются  они пропускной  способностью.

        Электрическое  обезвоживание и обессоливание.

Электрический способ деэмульсации нефтей достаточно известен как эффективный и широко распространенный способ в промысловой и особенно заводской практике. Электрический способ имеет ряд преимуществ перед другими, одно из которых - возможность сочетать его с другими способами (термическим, химическим и др). При удачно подобранных режимах разрушаются эмульсии практически любого типа. Наиболее эффективно электрическому воздействию поддаются эмульсии типа «вода в нефти», так как электрическая проводимость воды, да ещё и соленой, во много раз превышает проводимость нефти. Электрообработка эмульсии типа «нефть в воде», как правило, невозможна в связи с постоянной угрозой короткого замыкания электродов через эмульсию.

        Применяемые  электрические способы обезвоживания  и обессоливания различаются  конструкциями применяемой аппаратуры  и видом напряжения (постоянным  и переменным, промышленной и  высокой частоты).

Механизм разрушения эмульсий, помещённых в электрическом поле следующий. Если безводную нефть налить между двумя плоскими параллельными электродами, находящимися под высоким напряжением, то

 

- 23 -

возникает однородное электрическое поле, силовые линии которого параллельны друг другу (рис. 3).

 

 

В чистой нефти

При замене безводной нефти эмульсией типа «вода в нефти» расположение силовых линий  меняется и однородность поля нарушается (рис. 4).

 

В нефти с полярными каплями воды

        В результате  индукции электрического поля  диспергированные капли поляризуются и вытягиваются вдоль силовых линий с образованием в вершинах капель воды электрических зарядов, противоположных зарядам на электродах. Под действием основного и дополнительного электрических

 

- 24 -

 

полей происходит сначала упорядоченное движение, а затем столкновение капель воды под действием электрических сил. С увеличением напряжения, приложенного к электродам, уменьшением вязкости скорость перемещения капель воды возрастает, повышается вероятность деформации, разрыва и слияния их в крупные. Изменение градиента электрического поля необходимо, чтобы преодолеть существующие силы отталкивания у капель с одноименными зарядами. Кроме того, благодаря электрической индукции между каплями, соприкасающимися в цепочках, возникают свои элементарные поля, приводящие к пробою и разрывам оболочек капель и их слиянию. Под воздействием приведенных факторов капли воды беспрерывно сливаются, оседают, начинается интенсивное расслоение эмульсии. Для разработки схемы деэмульсационной установки с использованием электрического поля необходимо знать следующие основные факторы, повышающие эффективность процесса: дисперсность, содержание воды в эмульсии, плотность и вязкость нефти (существенно влияющие на сроки отстаивания), электропроводность эмульсии, прочность поверхностных слоев капель воды. Влияние каждого из перечисленных факторов можно в той или иной степени изменить подогревом эмульсии до соответствующей температуры, введением химических реагентов и деэмульгаторов, ускоряющих процессы электродеэмульсации. Однако основным фактором, способствующим протеканию рассматриваемого процесса, остается напряженность электрического поля.

        В настоящее  время из электрических способов  деэмульсации наиболее широко  применяется способ, использующий  переменные токи промышленной частоты 50 Гц. Для осуществления этого процесса разработаны  электродегидраторы с открытыми электродами.

Электрообезвоживающие и обессоливающие установки, работающие на

 

- 25 -

токах промышленной частоты, получили широкое распространение в практике обессоливания нефтяных эмульсий. Несмотря на высокие качественные показатели при обессоливании нефтей, установки эти очень чувствительны к колебаниям содержания воды в исходной нефти, что ограничивает их применение на ступенях обезвоживания промысловых установок. Как показала практика, наиболее эффективным следует считать способ обессоливания, в котором для обеспечения постоянства обводненности нефти перед электродегидраторами вводится термохимическая ступень (рис.5)

 

 

Схема установки электрообессоливания нефти

I-сырая нефть; II- деэмульгатор; III – пресная вода; IV- пластовая вода; V- обессоленная нефть; VI- смесь пластовой и пресной воды; VII- уловленная нефть; Н-1 – сырьевой насос; Н-2 – реагентный насос; Н-3 – насос уловленной нефти; Т-1 – теплообменники; П-1 – подогреватели; О-1- нефтяной отстойник; Э-1, Э-2 – электродегидраторы первой и второй ступеней соответственно; Е-1 – отстойник для воды

 

- 26 -

        Обводненная  нефть I с промысла поступает на прием насосов Н-1, куда также подается и деэмульгатор и через теплообменники Т-1 и подогреватели П-1 подается в отстойники О-1 термохимической ступени. В теплообменниках нефть за счет теплоты отходящей обессоленной нефти подогревается до 30-40 градусов, а в подогревателях – до 70-90 градусов ( в зависимости от типа нефтяной эмульсии). Отстоявшаяся нефть обводненностью до 1-2 % поступает под остаточным давлением в подэлектродное пространство электродегидраторов Э-1, перед электродегидраторами в поток нефти добавляется пресная вода III в количестве 5-10% от объёма нефти. В электродегидраторах промышленной частоты применяются открытые неизолированные электроды, находящиеся под высоким напряжением. Эмульсионная нефть поступает в межэлектродное пространство. Капли воды, укрупнившиеся в электрическом поле, оседают в нижнюю часть дегидратора, где окончательно отстаиваются в виде слоя свободной воды. В верхней части дегидратора, куда поднимается обработанная нефть, размещены проходные и подвесные изоляторы электродов. Таким образом, в электродегидраторе совмещены два процесса- обработка эмульсии в электрическом поле и отстой нефти от воды. Для улучшения контакта вводимых воды и деэмульгаторов перед электродегидраторами устанавливается эмульсионный клапан. Из дегидратов обессоленная нефть через сырьевые теплообменники Т-1 направляется в резервуары товарной нефти. Пластовая вода, отделившаяся в отстойнике и электродегидраторах, сбрасывается в канализацию. При обработке стойких эмульсий тяжелых нефтей в схему иногда вводится ещё вторая  электрическая ступень. Тогда, как и на первой ступени обессоливания, в нефть вводится пресная вода.

 

 

 

- 27 -