Обезвоживание нефти. Физические основы процесса. Применяемые технологии

Нефть на нефтяных месторождениях обезвоживают для:

1. существенного снижения транспортных расходов.

2. недопущения образования стабильных эмульсий, трудно поддающихся разрушению на НПЗ

3. предохранения магистральных трубопроводов от внутренних коррозионных и, наконец, закачки отделенной воды в пласт для поддержания пластового давления.

Существуют следующие основные методы разрушения нефтяных эмульсий:

1. Внутритрубная (путевая) деэмульсация;

2. Гравитационный отстой;

3. Центрифугирование;

4. Фильтрация через твердые пористые тела;

5. Термохимическая подготовка нефти;

6. Электродегидрование

Для разрушения нефтяных эмульсий широко применяются различные деэмульгаторы –ПАВ, обладающие большей активностью, чем эмульгаторы.

В межтрубное пространство эксплуатационных скважин или в начало сборного коллектора дозировочным насосом (15-20 г на 1 тонну нефтяной эмульсии) подается деэмульгатор, который сильно перемешивается с этой эмульсией в процессе ее движения до УПН и разрушает ее.

При длительном и интенсивном перемешивании эмульсии (Re> 5000) на поверхность каждой капельки воды, имеющую «броню», состоящую из естественных эмульгаторов должно попасть незначительное число более эффективного ПАВ, которое и разрушает эту «броню». Потерявшие «броню» мельчайшие капельки воды коалесцируют (соединяются при перемешивании, в результате чего образуются крупные капли (d> 1 мм) которые легко отделяются от нефти за счет разности плотностей в каплеобразователях и отстойниках.

Основное назначение деэмульгаторов – вытеснить с поверхностного слоя капель воды эмульгаторы – естественные ПАВ, содержащиеся в нефти (асфальтены, нафтены, смолы, парафин и мехпримеси) и воде (соли, кислоты и т.д.).

Вытеснив с поверхностного слоя капель воды природные эмульгирующие вещества, деэмульгатор образует гидрофильный адсорбционный слой, в результате чего капельки воды при столкновении коалесцируют (сливаются) в более крупные капли и оседают.

Деэмульгаторы, применяемые для разрушения эмульсий делятся на две группы ионогенные (образующие ионы в водных растворах) и неионогенные (не образующие ионов в водных растворах). Первые не эффективны (нейтрализованный черный контакт, нейтрализованный черный гудрон).

К неионогенным малорастворимым деэмульгаторам относятся сепорол 508Ч, дисолван 4490, прохинор.

2.Гравитационный отстой.

Он происходит за счет разности плотностей воды и нефти в герметизированных отстойниках или сырьевых резервуарах. Гравитационный отстой может применяться также и без нагрева эмульсии, когда нефть и вода не подвергаются сильному перемешиванию, в нефти практически отсутствуют эмульгаторы (особенно асфальтены) и обводненность нефти достигает порядка 60 %. Пропускную способность отстойника рассчитывают по формуле Стокса или Ритингера, задавшись диаметром осаждающихся (всплывающих) частиц и равномерным, установившимся потоком по всему сечению отстойника.

3. Центрифугирование.

Значительную силу инерции, возникающую в центрифуге, можно использовать для разделения жидкостей с различными плотностями. Осаждение мелких капель жидкости в другой жидкости подчиняется закону Стокса, если заменить в нем g на ускорение силы инерции а

Ускорение силы инерции в центрифуге определяется из выражения:

где w- окружная скорость частички жидкости, которая определяется частотой вращения центрифуги w=2π Rn, n- частота вращения центрифуги, R- внешний радиус центрифуги.

Время осаждения капель воды в центрифуге:

В течении этого времени капли воды диаметром d будут полностью отделены.