Анализ высших групп качества

     Пассивная защита. Это применение всевозможных водонепроницаемых покрытий, которые наносятся снаружи и внутри труб. Водонепроницаемое покрытие должно быть электроизолирующим, давать хорошее сцепление с металлом, быть прочным и дешевым.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4. ОПЫТ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ ВЫСШИХ ГРУПП КАЧЕСТВА В СТРАНЕ И ЗА РУБЕЖОМ.  

     К товарной продукции промысла, т.е. нефти, поступающей в систему магистрального транспорта, предъявляют определенные ограничения по содержанию воды и солей.

      Нефть и вода - взаимно нерастворимые жидкости - образуют трудноразрешимую тонкодисперсную эмульсию. Чаще всего образуются водонефтяные эмульсии обратного типа.

      Основная (традиционная) цель процесса промысловой подготовки нефти - это отделение от нефти воды с содержанием ее в товарной продукции не более 1 %. Химические реагенты в этом процессе занимают главенствующую роль. Если в любой другой сфере (интенсификация притока , ограничение водопритока, повышение нефтеотдачи, борьба с коррозией и солеотложениями) методы, основанные на использовании химических реагентов могут быть заменены другими, то деэмульгаторы практически не замененимы для промысловой подготовки нефти на любом месторождении.

     Механизм разделения водонефтяной эмульсии.

            Теоретически водонефтяная эмульсия - неустойчивая система, тяготеющая к образованию минимальной поверхности раздела фаз, т.е. к расслоению. Фактически же, благодаря наличию адсорбционных слоев на поверхности диспергированных частиц, образующих устойчивые эмульсии. Адсорбционные слои обладают значительной механической прочностью и препятствуют слиянию частиц и расслоению эмульсии. В их состав входит несколько классов природных веществ - компонентов продукции нефтяной скважины.

      На свойства поверхности раздела фаз сильное влияние оказывают растворённые и диспергированные в пластовой воде вещества, а также температура среды .

      

     Фазы разрушения эмульсии.

      Процесс разложения эмульсии включает:

       1 этап - соударение диспергированных частиц

       2 этап - слияние их в крупные глобулы

      3 этап - выпадение крупных частиц и формирование сплошных отдельных слоев нефти и воды.

     Реагенты применяемые для обезвоживания и обессоливания нефти.

     - проксанол 305-65

     - проксамин 385-65

     - дипроксамин 157-65

     - сепароль WF-41

     - прогалит ГМ-20/40

       Реагенты представляют собой однородную прозрачную жидкость от светло-коричневого до светло-жёлтого цвета .

       Физико-химическая характеристика реагентов приведены в таблице 11.

     Таблица 11

     Физико-химическая характеристика реагентов

     

     Для того чтобы правильно выбрать способ деэмульсации, необходимо знать особенности эмульсий, образующихся при добыче. Эмульсию можно рассматривать, как механическую смесь двух взаимно нерастворимых жидкостей (нефти и воды), одна из которых распределяется в объёме другой в виде капель различных размеров.

       Основы теории нефтяных эмульсий, причины и условия образования, строения защитных плёнок и методы их разрушения впервые были обосновательно изучены русскими учеными. Ими доказано, что образование эмульсий их стойкость обусловлены процессами адсорбции на поверхности раздела фаз нефть-вода смолистых веществ, нафтеновых мыл и других коллоидных веществ, а также продуктов взаимодействия нафтеновых кислот и солей в пластовой воде. Наряду со знанием параметров, характеризующих устойчивость эмульсий, необходимо знать, из чего состоят поверхностные слои на границе раздела воды и нефти, а также изучить их свойства. Установлено, что образованию эмульсии должны предшествовать понижение поверхностного натяжения на границе раздела фаз и создание вокруг  частиц дисперсной фазы прочного адсорбционного слоя. Оба эти явления связаны с наличием в системе третьего вещества - эмульгатора. Точно состав природных эмульгаторов пока не известен. Эмульгаторы бывают гидрофильные - растворимые в воде, способствующие образованию эмульсии “вода в нефти”.

       К гидрофильным эмульгаторам можно отнести желатин, крахмал, щелочные мыла; к гидрофобным - хорошо растворимые в нефти щелочноземельные соли органических кислот, смолы, тонко измельчённые частицы сажи, глины, окисиметаллов и др. (легче смачиваемые нефтью, чем водой).

       Компоненты парафина, метало-парафиновые комплексные соединения способны образовывать вместе с парафинами смолами стойкие плёнки, т.е. стойкие эмульсии. Присутствующие иногда в нефтях железо, медь, цинк, титан и кадмиий также способствуют образованию плёнок. Эти ПАВы адсорбируются на поверхности раздела нефти и воды, образуя прочную защитную плёнку и препятствуя коалесценции диспергированной воды.

       Сущность защиты капелек воды “бронирующими” эмульгаторами состоит в образовании защитной оболочки из частиц твёрдых эмульгаторов, прилипших к поверхности капель своими участками, которые избирательно смачиваются эмульгированной жидкостью. Остальная часть поверхностных частиц, хорошо смачиваемая дисперсионной средой остаётся во внешней фазе и покрыта защитными сольватными оболочками, предохраняющими частицы эмульгатора от непосредственного соприкосновения и агрегрирования. Сплошное покрытие поверхности капли “бронёй” из частиц эмульгатора препятствует их слиянию при столкновении, в то же время наличие сольватных оболочек диспергировонной среды на внешней поверхности частиц предохраняет капли от их слияния. Активные эмульгаторы из органических соеденений имеют сложное строение и состоят из двух групп. Одна группа близка по характеристики к нефти и легко расворима в ней, другая состоит из веществ, хорошо растворимых в воде. По растворимости эмульгатора определяется возможный тип эмульсии. Как указывалось, существуют эмульсии двух типов: “нефть в воде”и “вода в нефти”. В последней водяные капельки диспергированы в нефти, которая является диспергированной средой; в первой же дисперсионной средой является вода, окружающая частицы нефти. Эмульсия второго типа наиболее часто встречается в промысловой практике (95%). Кроме того, ещё реже, чем эмульсии первого, встречается и эмульсия третьего типа: “вода в нефти в воде” (её называют ещё двойной) .

       На способность эмульгирования нефти с водой влияет также процентное содержание их в извлекаемой жидкости. Исследования показали, что эмульсии образуются при любом соотношении нефти и воды. В эмульсиях “вода в нефти” количество диспергированной воды различно и характеризуется физико-химическими свойствами рассматроваемых нефтей и наличием в них естественных эмульгаторов.

       Вязкость водо-нефтяной эмульсии изменяется в довольно широком диапазона в зависимости от вязкостных свойств самой нефти, соотношения нефти и воды и температуры. Эмульсия “нефть в воде” характерна тем, что дисперсной средой является пластовая вода, а нефть диспергирована в ней, причём количество нефти может быть до 25-30 %.   

Обезвоживание нефти методом отстаивания.

     Этот способ предшествует окончательной обработке нефти. Отстой нефтяной эмульсии осуществляется под давлением  с обращением фаз и с предварительной обработкой деэмульгатором. Этим способом можно успешно отделять основную массу пластовой воды от нефти и для обработки большинства нефтей применять любой деэмульгатор. При  этом время обработки эмульсии в зависимости от характеристики нефти сокращается до 1ч.

     Оптимальные расходы деэмульгаторов следует устанавливать конкретно для каждой нефти, если принято решение о применении рассматриваемого способа. При этом можно исключить транспорт большого количества баласта вместе снефтью и осуществить без больших капитальных вложений подачу ек на большие расстояния в газонасыщенном состоянии до центральных узлов концентрации или переработки нефти.

     Отстой может быть использован не только тогда, когда имеется высокообводнённая эмульсия. Этот способ может с успехом применяться в целях упращения последующих процессов подготовки нефти, улучшения их параметров и технико-экономических показателей. Это может быть достигнуто за счёт значительного повышения активности вводимых деэмульгаторов (и совершенно без обращения фаз), особенно в газонасыщенные нефти, при этом процесс обезвоживания протекает без нагревания эмульсии, либо с незначительным её прогревом.

     В основу данного способа холодного отстоя положено исключение двух таких факторов, обычно имеющих место в промысловой практике, как эмульгирование воды в нефти и стабилизация капелек в результате адсорбции на их поверхности природных эмульгаторов, образующих защитный слой. При движении нефти и воды (смеси) по стволу скважины, а затем по нефтесборным коллекторам за счёт перемешивания в электропогружных и глубинных насосах, перепадов давления на штуцерах и запорной арматуре, выделения газа при падении давления ниже давления насыщения и др., как указывалось ранее, происходит механическое распределение воды в виде капель в нефтяной среде (первая стадия образования эмульсии-диспергирование воды в нефти). Вторая стадия - образование защитных слоёв на каплях воды завершается в основном в резервуарах сырьевых и товарных парков, когда нефть полностью уже разгазированна и находится длительное время в спокойном состоянии. При этом устойчивость эмульсий резко возрастает до такого состояния, когда практически без воздействия температуры или других влияний они уже не могут быть разрушены.

     В то же время при движении газонасыщенной эмульсии в системах нефтесбора с высокой турбулентностью (до первой ступени сепарации) и выделении газа из нефти и воды процесс формирования защитных слоёв на поверхностях капель диспергированной воды за счёт постоянного их обновления не может быть окончательно завершён. Очевидно, что интенсивность перемешивания - обновления поверхностей и, особенно разгазирования капелек пластовой воды наиболее эффективно будет проявлятся при создании большого перепада давления . Вводимый деэмульгатор (в этом случае ка более активное вещество), адсорбируясь на каплях воды, исключает возможность образования на них защитных слоёв из природных эмульгаторов. Эффект от введения деэмульгатора возрастает с ростом газонасыщенности нефти .

     Описанный способ отстоя нефтяных эмульсий в настоящее время нашёл широкое применение на ряде крупных нефтяных месторождений РОСИИ и позволил в значительной мере улучшить технико- экономические показатели имеющихся установок по подготовке нефти.

     Обезвоживание нефти методом центрифугирования.     

     Сущность этого способа заключается в следующем. Нефтяная эмульсия попадает в центрифугу, в которой размещается быстро вращающийся направляющий аппарат, придающий ей определённое направление движения. Благодаря центробежной силе вода, как более тяжёлая, приобретает большую скорость и стремится выйти из связанного состояния, концентрируясь и укрупняясь вдоль стенок аппарата и стекая вниз. Обезвоженная нефть и вода отводятся по самостоятельным трубам. Основной частью аппарата является вращающейся барабан, снабжённый пакетом с большим чисом конических перегородок (тарелок) из тонкого листового металла. Эти конические тарелки собраны таким образом, что имеющиеся в них отверстия совпадают и образуют сквозные каналы, в которые поступает эмульсия из центрального патрубка. Сначала эмульсия поступает в нижнюю полость (дно) барабана, а затем распределяется между перегородками и поднимается вверх. При перемещении эмульсии снизу вверх под действием центробежной силы происходит разделение на нефть и воду. В основу аппаратов положено сохранение окружной скорости при увеличении центробежного фактора.

     В отличие от простого отстоя, скорость центробежного отстоя величина переменная. Это объясняется тем, что с премещением движущейся частицы с одного радиуса на другой изменяется центробежный фактор.

     Это способ ввиду большой стоймости, сложности и очень низкой производительности центрифуг на промыслах практически не применяется.