ВОДОНЕФТЯНЫЕ ЭМУЛЬСИИ. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ: ХОЛОДНЫЙ ОТСТОЙ, ТЕРМИЧЕСКИЙ, ХИМИЧЕСКИЙ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ
При извлечении из пласта нефть движется по насосно-компрессорным трубам в стволе скважины, а также по промысловым трубопроводам смеси нефти и воды образуется водонефтяная эмульсия – механическая смесь нерастворимых в друг друге и находящихся в мелкодисперсном состоянии жидкости. В эмульсиях принято различать дисперсионную (внешнюю сплошную) и дисперсную (внутреннюю) фазы.
По характеру дисперсионной среды и дисперсной фазы различают 2 типа эмульсий «нефть в воде» и «вода в нефти». Тип образующейся эмульсии в основном зависит от соотношения объемов фаз от температуры поверхностного натяжения на границе «нефть-вода» и т.д.
Вещества, понижающие поверхностное натяжение системы «жидкость-жидкость» или «жидкость-газ» называютсяповерхностно-активными.
Одной из важнейших характеристик эмульсий является диаметр капель дисперсной фазы, т.к. от него зависит скорость их осаждения. Для разрушения нефтяной эмульсии применяются следующие методы:
· внутритрубная деэмульсация (засчет подачи искусственных более эффективных ПАВ, чем естественных ПАВ)
· гравитационное холодное разделение нефти и воды (холодный отстой)
· термическое воздействие
· термохимическое воздействие (тепло+хим реагенты)
· электродегидрирование (электрическое воздействие)
· фильтрация через твердые поверхности (гидрофильные, гидрофобные)
· центрифугирование (разделение в поле центробежных сил)
Гравитационное холодное разделение применяется при высоком содержании воды в пластовой жидкости, отстаивание производится в отстойниках периодического или непрерывного действия. Характеризующим показателем эффективности процесса является температура отстоя эмульсии, температура эмульсии, количество подаваемого деэмульгатора, остаточное содержание воды и солей в нефти после отстоя. В качестве отстойниковпериодического действия используется сырьевые резервуары для хранения нефти. После заполнения таких резервуаров сырой нефтью вода осаждается в их нижней части. В отстойникахнепрерывного действия отстой воды осуществляется при непрерывном прохождении обрабатываемой смеси через отстойник. Длина отстойника определяется из условия, что от нефти должно отделиться капли заданного раствора.
Термическое воздействие заключается в том, что нефть подвергается обезвоживанию перед отстаиванием нагревают. При нагревании с одной стороны уменьшается прочность бронирующих оболочек на поверхности капель, а значит облегчается их слияние. С другой стороны уменьшается вязкость нефти в которой оседают капли, а это увеличивает скорость разделения эмульсии. Нагревают эмульсию в резервуарах, теплообменниках, трубчатых печах до 45-80 градусов
Внутритрубная деэмульсация заключается в добавлении в движущуюся в трубах эмульсию специальных веществ – деэмульгаторов (15-20 гр. на 1 тонну эмульсии). Деэмульгатор разрушает бронированную оболочку на поверхности капель воды и обеспечивает тем самым условия для их слияния. Укрупнившиеся капли сравнительно легко отстаиваются в отстойниках за счет разницы плотности фаз.
Электродегидрирование – электрическое воздействие на эмульсию производится в аппарат электродегидраторами, внутри них помещены 2 электрода: анод и катод и под действием электрического поля на противоположных концах капель воды появляется разноименные электрические заряды, в результате капельки притягиваются друг к другу и сливаются, затем оседают на дно емкости. Электродегидраторы применяются для глубокого обессоливания и обезвоживания средних и тяжелых нефтей.
|
|
ГАЗОВЫЙ СЕПАРАТОР— аппарат для очистки продукции газовых и газоконденсатных скважин, а также защиты запорно-регулирующей арматуры игазоперекачивающего оборудования от капельной влаги, углеводородногоконденсата и механических примесей. Входит в составустановок комплексной подготовки газа (УКПГ); устанавливается накомпрессорных станциях, сборных и газораспределительных пунктах,газоперерабатывающих заводах.
Различают газовые сепараторы автономного и секционного (встроенные секции в колонных аппаратах многофункционального назначения) исполнения. Газовые сепараторы, как правило, имеют секции: предварительной сепарации (для отделения большей части примесей); отстойную (для сбора и предварительного отстоя жидкости); каплеуловительную (для окончательной очистки газа от мельчайших капель жидкости). Газовые сепараторы комплектуются приборами для контроля давления, температуры газа и уровня жидкости.
Сепараторы разделяются: по характеру действующих сил — на гравитационные, инерционные (насадочные), центробежные и смешанного типа; по геометрической форме и положению в пространстве — на цилиндрические (вертикальные, горизонтальные, наклонные) и сферические; по положению сборника отсепарированной жидкости — с выносным сборником и сборником, находящимся в объёме газового сепаратора; по рабочему давлению — низкого (до 0,6 МПа), среднего (0,6-2,5 МПа) и высокого (свыше 2,5 МПа). Принцип действия гравитационного газового сепаратора основан на снижении скорости газа в нем до величины, при которой примеси оседают под действием силы тяжести. Сепараторы просты по конструкции, но громоздки и металлоёмки. Эффективностьсепарации (отношение масс двух фаз — уловленной и поступающей в сепаратор) 75-90%. В инерционных газовых сепараторах осаждение примесей на поверхности насадки происходит вследствие многократного отклонения потока (специальными насадками). Насадки выполняются из пластин различной конфигурации, фильтрующих материалов и коалесцирующих набивок. Наиболее распространены жалюзийные и сетчатые насадки (рис.), которые применяются в качестве концевых сепарационных секций и обеспечивают эффективность сепарации 95-99%.
В центробежных газовых сепараторах осаждение примесей на стенке корпуса происходит под действием центробежных сил при вращении потока в цилиндрической (или кольцевой) камере сепарации. Наиболее совершенные прямоточные центробежные газовые сепараторы однопоточного и мультициклонного типов достигают эффективности сепарации для твёрдых частиц 98-99,5% (габаритные размеры и металлоёмкость меньше, чем у гравитационных и инерционных газовых сепараторов). Пропускная способность газовых сепараторов 0,5-15 млн. м3/сутки (при давлении 0,6-16 МПа, температуре газа от -40 до 100°С, начальном содержании жидкости 1-200 см3/м3 и гидравлическом сопротивлении 0,01-0,05 МПа). Скорость газа: в гравитационных газовых сепараторах 0,05-0,2 м/с, инерционных 0,2-1 м/с, центробежных 1-5 м/с. Основные направления повышения эффективности сепарации и снижения металлоёмкости газовых сепараторов: коагуляция аэрозоля в фильтрах, сетчатой насадке и др.; совершенствование аэродинамики потока в камере сепарации; применение аппаратов колонного типа многофункционального назначения.