Промислова підготовка нафти

 

У продукції нафтових свердловин у тій чи іншій кількості присутні легкі вуглеводні, во­да, механічні домішки та неорганічні солі. Для створення умов нормального безаварійного транспорту нафти та безаварійної роботи установок її переробки на промислах проводиться первинна підготовка — зневоднення, знесолювання та стабілізація.

Згідно з вимогами ГОСТ-9965-76 товарна нафта за якістю підготовки поділяється на три групи (табл.23.1). Основні труднощі та матеріальні витрати в процесі промислової

Табяіця23.1

Показник		Група
	І
Вміст води, % не біль­ше	0,5
Вміст солей, мг/л не більше
Вміст механічних до­мішок, % не більше	0,05	0,05	0,05
Тиск насичених па­рів, КПа, не більше	66,6	66,6	66,6

 

підготовки нафти зв'язані з її зневодненням. Значна або переважна кількість води наявна в нафті у вигляді водонафтової емульсії. Основною причиною й утворення є інтенсивне пе­ремішування продукції свердловини в процесі підйому на поверхню та при русі в промисло­вих комунікаціях. Як правило, водонафтова емульсія характеризується значною агрегатив-ною та кінематичною стійкістю, високою дисперсністю (розмір крапель 10-100 мм), підвищеною в'язкістю, яка в десятки разів може перевищувати в'язкість окремо взятих нафти або води.

Висока стійкість нафтових емульсій зумовлена наявністю в нафті природних ПАР, які створюють на поверхні крапель дисперсної фази адсорбції оболонки з високою структурною в'язкістю і являються стабілізаторами емульсії. Основними складниками природних емуль­гаторів є смоли, асфальтени та парафіни. Крім того, до складу захисних шарів входять та­кож дрібні пилевидні мінеральні частинки породи, глинистого розчину, солі нафтенових кислот, важкі метали. З часом міцність бронюючого шару краплі дисперсної фази зростає за рахунок продовження процесу адсорбції природних ПАР на поверхні розподілу фаз (явище "старіння" емульсії).

Для руйнування водонафтової емульсії та відділення води необхідно в першу чергу зменшити стійкість бронюючого шару. Досягається це введенням в емульсію ПАР або дее­мульгаторів. Володіючи більшою, ніж природні емульгатори, активністю, молекули дее­мульгатора здатні заміщувати останні на поверхні розподілу фаз, знижуючи при цьому по­верхневий натяг і створюючи умови для злиття і збільшення крапель води.

Тепер на промислах використовують здебільшого неіоногенні, як такі, що не ди­соціюють у водних розчинах, деемульгатори. Більшість з них є продуктами реакції окису етилену або пропілену зі спиртами, жирними кислотами чи алкілфенолами. Фізико-хімічні властивості основних видів відчизняних чи імпортних деемульгаторів наведені в табл.23.2.

Для зменшення в'язкості емульсії, поліпшення умов зближення крапель води і доставки до них молекул деемульгатора необхідно, як правило, проводити підігрів емульсії. Іншим поширеним методом руйнування водонафтової емульсії є використання електричного поля високої напруги (статичного, постійного або високочастотного струму). Під дією електрич­ного поля краплі води поляризуються і взаємно притягуються протилежно зарядженими по­люсами.

Тривалий час на промислах впроваджувались, а на старих родовищах продовжують ек­сплуатуватись найпростіші технологічні схеми термохімічної підготовки нафти, основними елементами якої є резервуари, в яких і відбувається процес руйнування емульсії, її розша­рування під дією гравітації на воду та нафту. Такі схеми характеризуються значними техніко-економічними витратами та великими втратами легких фракцій вуглеводнів у зв'язку з труднощами повної герметизації значної кількості резервуарів.

 

 

Таблиця 23.2

 

Показник	Тип ПАВ
Діпроксамін 157-65М	Проксамін НР-71М	Протамін ДЕМ 15/100 (Німеччина)	СНПХ-4101-11	Демульсифер (Японія)	Дісолван 4490 (Німеччина)	Серно СПГ-5346 (Голландія)
Активна основа	Азотовміний блоксополімер	Блоксополімер окису етилену і	Окисли етиле­ну і пропилену	Блоксополі-мери окислів	Блоксополімер окису етилену і	Блоксополімер поліоксиелкі-	Блоксополімер окису етилену і
	окису етилену і окису пропи­лену	пропилену на основі етил-лендіаміну	на основі сис­толу	алкіленів на основі феноль­ної смоли	пропилену на основі етил-лендіаміну	ленів	пропилену з азотними і сірчаними
							компонентами
Колір	Світло-жовтий	Світло-корич-	Жовтий	Коричневий	Безколірний	Світло-корич-	Прозорий
		невий				невий
Запах	Метанолу
Температура замерзання, °С кипіння, °С	-ЗО 64	-ЗО 64	-10 60	-45 60	-65 69	-20 65	-ЗО 108
Густина при 20 °С, г/см3	0,96-0,98	0,96-0,97	0,968	0,974	0,944	0,95	0,93
Розчинність
уводі у нафті В'язкість при 20 °С, мПа-с	Нерозчинний Розчинний 55-65	Нерозчинний Розчинний 55-65	Нерозчинний Розчинний	Нерозчинний Розчинний	Розчинний Нерозчинний 25,7	Нерозчинний Розчинний	Емульгує Розчинний

 

 

4.27

 

 

Рис.23.3. Технологічна схема комплексної підготовки нафти:

1 - емульсія; 2,4 - дозатори для подачі деемульгатора; 3 - відстійник; 5 - буферна місткість; б, 20,23 - насоси; 7 - піч -підігрівам емульсії; 8 - краплеутворювач; 9 - відстійник; 10,12 - подача прісної води; 11- перший ступінь знесолювання; 13, 16,18 - газ в систему збору або на факел; 14 - електродегідратор; 15 - сепаратор; 17 - кінцевий ступінь гарячої сепарації; 19 - динамічний відстійник підготовленої нафти; 21 - установка обліку товарної нафти; 22 - водовістійник; 24 - вода в сис­тему ППТ; 25 - товарна нафта

 

Сучасні технологічні схеми підготовки нафти: термохімічні установки (ТХУ) та уста­новки комплексної підготовки нафти (УКПН) належать в основному до безрезервуарної технології і базуються на використанні блочного автоматизованого обладнання, виготовле­ного індустріальним способом. Типова технологічна схема комплексної підготовки нафти зображена на рис.23.3. Перед входом в установку в продукцію свердловини дозаторними насосами подають для попереднього руйнування емульсії деемульгатор приблизно в кількості 20-30 г на 1т емульсії. У відстійниках попереднього скидання води 3 відбувається відділення основної кількості води. Процес руйнування емульсії продовжується в буферній місткості 5, звідки вона насосом 6 перекачується через піч підігріву і краплеутворювач 8 у водовідстійники 9. Під дією високої (до 60-80 °С) температури та ПАР у водовідстійниках 9 завершується процес руйнування основної кількості емульсії, і після гравітаційного відстою й автоматичного відділення води нафта з залишковою обводненістю до 3-5 % по­дається на знесолення. При цьому в нафту спочатку подають прісну воду для розчинення неорганічних солей, а потім відділяютть її у відстійниках першого ступеня знесолення II.

Другий ступінь знесолення являє собою електродегідратор 14, в якому під дією елект­ричного поля відбувається остаточне руйнування найбільш стійкої ему-льсії та виділення рештки солей. Дренажна вода з місткостей 11 та 14, збагачена певною кількістю деемуль­гатора, надходить знову в потік емульсії на початок її входу в установку.-А'нафта після ос­таточної дегазації в сепараторах 15 і 17 подає-ться у відстійники готової продукції 19 і далі насосами 20 перекачується через вузол замірювання кількості та якості продукції 22 в магістральний трубопровід.

Супутна мінералізована пластова вода з установки попереднього скидання надходить на очистку 22 і далі в систему ППТ. Залежно від об'ємів підготовки, співвідношення фаз, стійкості водонафтової емульсії та інших факторів на кожному конкретному родовищі тех­нологічна схема підготовки видозмінюється і може включати в себе додаткові ступені сепа­рації, теплообмінники, або навпаки, обходитись без електродегідраторів чи автоматизова­ного вузла вимірювання кількості готової продукції. Крім того, замість окремих блоків во­довідстійників та печей підігріву використовують більш універсальні блочні установки типу УДО-2М, УДО-3 та УДО-ЗМ.

Рис.23.4. Сепаратор-підігрівач УДО-ЗМ

 

Конструктивно сепаратор-підігрівач УДО-ЗМ (рис. 23.4) скла­дається з двох основних відсіків. Емульсія з добавкою ПАР через патру­бок надходить в установку і, обминаю­чи перегородку, потрапляє через нижні отвори в підігрівальний відсік. Підігріта до температури 60-80 °С емульсія пе­реливається через перегородку в колек­тор другого відсіку, де рівномірно бар-бортує через шар води і остаточно руй­нується. Чиста нафта, спливаючи вгору, надходить у збірник і по спеціальних відводах спускається в ко­лектор, звідки автоматично відводиться з установки. Газ, що виділяється з наф­ти в підігрівальному відсіку, через се­паратор направляється в барбортер другого відсіку. Звідси весь газ через сепаратор і регу­лятор тиску йде в систему збору. Пропускна здатність установки УДО-ЗМ — 3000 т/добу; робочий тиск - до 0,58 МПа; внутрішній об'єм — 187 м³; маса — 56 т.