Технология применения реагентов-деэмульгаторов.

Требования к реагентам

Нефтяные эмульсии подвергаются обработке деэмульгатором в системах сбора и транспорта продукции скважин (внутритрубная деэмульсация) и на установках подготовки нефти. При попадании в эмульсию реагент проходит две основные ста­дии:

1) доведение эмульгатора до поверхности капель эмульгированной воды, т.е. транспортная стадия;

2) проникновение его в защитные слои капель с последую­щим их разрушением.

Первая стадия является диффузионным процессом и за­висит от способа ввода реагента, его физико-химических свойств, углеводородного состава нефтяной фазы эмульсии, турбулентности обрабатываемого потока. На скорость этой фазы влияет растворимость реагента в фазах нефтяной эмульсии. Деэмульгаторы могут быть водорастворимые или маслорастворимые. При контакте эмульсии с реагентом коэффициент фазового распределения ПАВ зависит от типа деэмульгатора (его состава, строения), физико-химических свойств нефтей и пластовых вод, температуры. Этот коэффициент фазового распределения не зависит от соотношения объемов водной и углеводородной фаз.

Эффективность этой стадии определяется свойствами нефти и деэмульгатора, гидродинамической характеристикой обрабатываемого эмульсионного потока и технологией ввода деэмульгатора в нефтяной эмульсионный поток. Управление этой стадией процесса осуществляется путем изменения гидро­динамических параметров эмульсионного потока; подбором бо­лее эффективного деэмульгатора или изменением способа и точки ввода деэмульгатора в нефтяной поток.

Вторая стадия - это кинетическая стадия, т.е. эффектив­ность выхода реагента на межфазную поверхность.

Эффективность этой стадии определяется скоростью диффузии молекул деэмульгатора к поверхности раздела фаз нефть - вода через защитный слой стабилизатора и скоростью адсорбции деэмульгатора на этой поверхности, т.е. физико-колоидно-химическими свойствами молекул деэмульгатора. Эти процессы усиливаются механическими или физическими способами воз­действия на структуру защитных оболочек в присутствии де­эмульгатора.

Механическое воздействие - это подача реагента на при­ем сырьевого насоса, применение различных смесителей реаген­та с эмульсией, способствующих механическому дроблению капель эмульгированной воды. Такие способы имеют ограни­чения, так как возможно передиспергирование капель воды, суще­ственное уменьшение их размеров, что ухудшает качество подго­товки нефти.

Физические методы - это разрушение защитных оболо­чек за счет процесса массообмена при разгазировании эмульсии, удаление из состава защитного слоя одного из компонентов (вы­сокомолекулярных парафинов). Этот способ реализуется при подаче реагента в газонасыщенную нефть перед ступенью сепа­рации, при нагреве эмульсии.

Таким образом, для интенсификации разрушения эмуль­сии необходимо применение высокоэффективных деэмульгаторов, быстро растворяющихся в нефтяной фазе, обладающих вы­сокой поверхностной активностью на границе раздела фаз, и ис­пользование технологических приемов, приводящих к наруше­нию целостности защитных оболочек, обеспечивающих более быстрое проникновение молекул реагентов в защитные слои и их разрушение.

Подача реагента в нефтяную эмульсию осуществляется специальными мобильными установками, выполненными в блочном исполнении. Установки НДУ, БР состоят из рамы-саней, теплоизолированной будки, емкости, плунжерного дозировочного насоса, электрообогревателя, вентилятора. Предусматривается подача реагента в товарной форме, без разбавления. Расход реагента регулируется числом ходов плунжера в минуту.

Выбор деэмульгатора обусловливается следующими факто­рами:

· Тип сырой нефти (асфальтовая или парафинистая) не имеет значения при выборе деэмульгаторов, так как многие из них при­годны для обработки эмульсий той или иной нефти;

· Если из эмульсии в процессе разрушения сразу выделяется вода, такие реагенты называют быстродейст­вующими деэмульгаторами. Их, как правило, применяют для сни­жения давления в напорных линиях. Некоторые деэмульгаторы могут отделять воду только спустя определенное время после начала обработки - это медленно действующие реагенты. Такие деэмульгаторы позволяют достичь большей степени обезвожи­вания нефти, чем быстродействующие. Для подбора оптималь­ного деэмульгатора в каждом случае необходимы сведения о времени пребывания обработанной нефти в отстойной аппара­туре, ее объеме и производительности;

· Важным фактором выбора реагента является характер течения жидкости - ламинарныйили турбулентный. Некоторые деэмульгаторы при определенных условиях способствуют по­вторному эмульгированию уже расслаивающейся эмульсии. В первую очередь деэмульгатор должен хорошо обезвоживать сы­рую нефть, не оказывая отрицательного влияния на качество от­делившейся воды.

Сейчас до 80% необходимого количества реагента вво­дится в систему сбора и транспорта нефти сразу же после замера продукции скважин. Это осуществляется на различных замерных установках - ГЗУ, «Спутник» и др.

На установках подготовки нефти вводится малое количе­ство реагента на прием сырьевых насосов, подающих нефть из резервуаров на блок нагрева и отстоя.

Основные требования к реагентам-деэмульгаторам:

1) подготовка нефти в соответствии с требованием ГОСТа (полнота отделения воды);

2) скорость отделения воды;

3) эффективность при значительных колебаниях температур как в процессе внутритрубной деэмульсации, так и на уста­новках подготовки нефти;

4) технологичность, т.е. удобство применения на промыслах при любой температуре окружающей среды (требование по температуре застывания и вязкости);

5) качество дренажной воды (содержание в ней нефтепро­дуктов), которая без существенных дополнительных очисток могла бы использоваться в системе поддержания пластового давления;

6) отсутствие пенообразования в процессах сепарации нефтей;

7) неспособность к образованию эмульсии при повышен­ной дозировке реагента;

8) отсутствие коррозии нефтепромыслового оборудования;

9) биологическая мягкость, способность легко разлагаться в системах очистки сточных вод;

10) нетоксичность;

11) обеспечение четкой границы раздела фаз в отстойниках;

12) оптимальное соотношение эффективности и стоимости реагента.

Учитывая вышеизложенные требования, лучшим для конкретной нефтяной эмульсии считается тот реагент, который при минимальной температуре обеспечивает быстрое макси­мальное обезвоживание и обессоливание нефти.

В связи с ростом обводненности продукции скважин бо­лее необходимыми являются нефтерастворимые реагенты. Такие реагенты в значительно меньшей степени уносятся с дренажной водой из отстойника, поэтому не требуется дополнительной по­дачи реагента в поток. Это наблюдается на установках подго­товки нефти, где реагенты или не подают в поток, или вводят ма­лую дозировку их (10-15 г/т). Тем не менее на установках эф­фективно работают стадии термохимического обезвоживания и обессоливания нефти за счет реагентов, введенных на промысле в систему сбора и транспорта нефти.

К тому же водорастворимый деэмульгатор, оставаясь в водной фазе, увеличивает в ней содержание нефтепродуктов, тогда как нефтерастворимый реагент остается в обеих фазах и предотвращает диспергирование нефти в воде.