Обезвоживание и обессоливание нефти
Обезвоживание и обессоливание нефти – взаимосвязанные процессы, т.к. основная масса солей сосредоточена в пластовой воде, и удаление воды, приводит одновременно к обессоливанию нефти. Обезвоживания и обессоливания нефтей производится на установке подготовки нефти (УПН). Поступающая нефть на УПН уже подверглась первичной сепарации и прошла очитку от попутного газа и шлама на ДНС.
В основе процесса обезвоживания лежит дестабилизация (разрушение) нефтяных эмульсий (соединение нефти и воды), образовавшихся в результате закачивания в пласт через нагнетательные скважины воды.
Основные способы обезвоживания и обессоливания условно можно разделить: 1) механические 2) химические, 3) электрические. Все эти методы направлены на различные способы увеличения капель воды и её выделение из нефти.
После процесса обезвоживания и обессоливания, нефть может подвергаться дополнительному глубокому обессоливанию. Процесс дополнительного обессоливания похож на процесс обезвоживания. Очищенную от пластовой воды нефть смешивают с пресной водой, создавая искусственную эмульсию (но с низкой соленостью), которую затем разрушают. Выделившееся вода очищается на установке и может, например, закачивается в пласт для поддержания пластового давления и вытеснения нефти.
Механические методы
Фильтры
Фильтрация является самым простым механическим методом обезвоживания и обессоливания нефти. Нестойкие эмульсии можно разделить иногда путём пропускании их через фильтрующий слой. В качестве фильтрующего слоя используют: гравий, битое стекло, древесные и металлические стружки, стекловата и другие материалы.
Фильтры конструктивно выполняются обычно в виде колонн, причем размеры их зависят от объема прокачиваемой эмульсии, её вязкости и скорости движения. Нефтяная эмульсия вводится в колонну по входной линии и проходит через фильтр, где удерживается вода. Нефть свободно пропускается и отводится через линию выхода, а выделившаяся вода сбрасывается через низ колонны.
Обезвоживание нефти фильтрацией применяют очень редко из-за малой производительности, громоздкости оборудования и необходимости частой смены фильтрующего материала. Эффективность очистки нефтей фильтрацией значительно возрастает при сочетании с термохимическими методами.
Рисунок – Фильтр
Гравитационное отстаивание
Это основной метод механического обезвоживания нефти – гравитационное отстаивание.
Применяют два вида режимов отстаивания – периодический и непрерывный, которые соответственно осуществляются в отстойниках периодического и непрерывного действия.
В качестве отстойников периодического действия обычно применяют цилиндрические отстойники – резервуары (резервуары отстаивания). Сырая нефть, подвергаемая обезвоживанию, вводится в резервуар при помощи распределительного трубопровода (маточника). Нефть выдерживают в резервуаре определенное время (48 ч и более). В процессе выдержки образуется соединение капель воды. Более крупные и тяжелые капли воды под действием сил тяжести (гравитации) оседают на дно и скапливаются в виде слоя подтоварной воды. Затем нефть собирается в верхней части резервуара. Отстаивание осуществляется при спокойном (неподвижном) состоянии обрабатываемой нефти.
Рисунок – Отстойники непрерывного действия
а – горизонтальны; б – вертикальный; в – наклоненный;
г – конический; 1 – поверхность раздела; 2 – перегородка
Отстойники непрерывного действия делятся на горизонтальные и вертикальные. В свою очередь, горизонтальные отстойники подразделяются на продольные и радиальные. Продольные горизонтальные отстойники в зависимости от формы поперечного сечения могут быть прямоугольные и круглые. В гравитационных отстойниках непрерывного действия отстаивание осуществляется при непрерывном потоке обрабатываемой жидкости. Отделение воды и нефти происходит также как и в отстойниках периодического действия. Эмульсия вводится в резервуар отстойника и расслаивается под действием силы тяжести в результате чего, на выходе получаем нефть и воду.
Однако гравитационный процесс отстоя холодной нефти – малопроизводительный и недостаточно эффективный метод обезвоживания нефти. Более эффективен горячий отстой обводненной нефти, когда её предварительного нагревают до температуры 50 – 70 градусов.
Такие методы могут применяться только в случае содержания воды в нефти в свободном состоянии или в состоянии крупнодисперсной нестабилизированной эмульсии.
Химические методы
Химические методы основаны на использовании деэмульгаторов. Деэмульгаторы – это поверхностно-активные вещества, которые адсорбируются на поверхности глобул воды и образуют адсорбционный слой со значительно меньшей механической прочностью, что облегчает слияние капель и способствует разрушению нефтяных эмульсий. Иначе говоря эти вещества предназначены для слияния и выделения капель воды из нефти.
Эффект деэмульсации зависит от интенсивности перемешивания деэмульгатора с эмульсией и температуры смеси. Подача деэмульгаторов проводится дозировочными насосами.
Деэмульгатор должен выполнять следующие требования:
· быть высокоактивным при малых удельных его расходах;
· хорошо растворяться в воде или нефти;
· быть дешевым и транспортабельным;
· не ухудшать качества нефти;
· не менять своих свойств при изменении температуры.