Добыча нефти и газа
Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!
Основные методы разрушения нефтяных эмульсий
Деэмульгирование нефтяных эмульсий лежит в основе обоих процессов подготовки нефти к переработке — её обезвоживания и обессоливания.
При обезвоживании деэмульгированию подвергают исходную эмульсионную нефть, при обессоливании — искусственную эмульсию, создаваемую при перемешивании нефти с промывной водой. Механизм разрушения нефтяных эмульсий можно разбить на три элементарных стадии: столкновение глобул воды; слияние их в более крупные капли; выпадение капель или выделение в виде сплошной водной фазы. Чтобы обеспечить максимальную возможность столкновения глобул воды, увеличивают скорость их движения в нефти различными способами: перемешиванием в смесителях, мешалках, при помощи подогрева, электрического поля, центробежных сил и др.
Однако для слияния капель воды одного столкновения недостаточно, нужно при помощи деэмульгаторов или другим способом ослабить структурно- механическую прочность слоев, создать наилучшие условия для быстрого и полного отстоя крупных капель воды от нефти. Согласно закону Стокса, скорость движения выпадающих частиц прямо пропорциональна квадрату их радиуса, разности плотностей диспергированных частиц и среды, ускорению силы тяжести и обратно пропорциональна вязкости среды, окружающей частицы. Следовательно, ускорить выпадение капелек воды можно, увеличив их размер, разность воды и нефти и уменьшив вязкость нефти. Разность плотностей можно увеличить, повысив температуру, так как коэффициент расширения воды при температуре примерно до 100°С меньше коэффициента расширения нефти. Вязкость нефти с повышением температуры уменьшается. Способы деэмульгирования нефтяных эмульсий условно можно разделить на следующие группы: • механические -фильтрация, центрифугирование, обработка ультразвуком и др. • термические — подогрев и отстаивание при атмосферном давлении и под избыточном давлением; промывка нефти горячей водой • электрические — обработка в электрическом поле переменного или постоянного тока • химические — обработка эмульсий различными реагентами — деэмульгаторами. В промышленности наибольшее применение нашли комбинированные способы разрушения нефтяных эмульсий.
Основным современным способом деэмульгирования и обезвоживания нефти на промыслах является термохимический отстой под давлением до 15 ат с применением эффективных реагентов — деэмульгаторов. Для обессоливания нефти, главным образом на нефтеперабатывающих заводах, применяют способ, сочетающий термохимический отстой под избыточным давлением с обработкой эмульсии в электрическом поле высокой напряженности. Широко применяется на промыслах электрический способ обезвоживания и обессоливания. Электрический способ обессоливания включает две операции: 1) введение в частично обезвоженную нефть горячей воды для растворения солей и превращения нефти в эмульсию (расход воды на промывку эмульсии 10-15% от объёма нефти); 2) разрушение образовавшейся эмульсии в электрическом поле. При этом вода, выделяющаяся из эмульсии, уносит с собой соли. Обычно при использовании этого способа остаточное содержание воды в нефти 0-2,5%; количество удаляемых из неё солей — 95% и более. Выделение воды из эмульсии подчиняется закону Стокса. Однако основную роль в разрушении эмульсии играет не скорость выпадающих капель диспергированной фазы, а разрушение защитных плёнок глобул и соединение их в крупные капли, которые выпадают с линейной скоростью, определяемой законом Стокса. На этом основании электрический метод — разрушение эмульсии в электрическом силовом поле между электродами. Гидрофобные эмульсии, состоящие из глобул воды в нефтяной среде, разлагаются электрическим током достаточно эффективно. Это обусловлено значительно более высокой электрической проводимостью воды (да ещё содержащей соли) по сравнению с проводимостью нефти (проводимость чистой воды 4*10-8, проводимость нефти 3*10-13). В электрическом поле постоянного напряжения все глобулы эмульсии стремятся расположиться воль силовых линий поля, так как вода имеет большую диэлектрическую постоянную, чем нефть (для нефти она равна примерно 2, для воды — около 80). Элементарные глобулы образуют между электродами водяные нити-цепочки, что вызывает увеличение проводимости эмульсии и увеличение протекающего через неё тока. Между цепочками глобул возникают свои электрические поля, ведущие к пробою и разрыву оболочек и к слиянию глобул в капли, которые начинают быстрее оседать.
При помещении эмульсии в электрическое поле, созданное переменным током, скорость слияния глобул и расслоения эмульсии в 5 раз больше. Это объясняется большей вероятностью столкновения глобул при наличии переменного тока. При этом разрыв оболочек адсорбированного на глобулах эмульгатора облегчается возникающим в них натяжением и перенапряжением. Для обезвоживания малоустойчивых нефтяных эмульсий на нефтепромыслах применяют обычный способ отстаивания воды в резервуарах после смешения с деэмульгатором без подогрева или при подогреве до 30-50°С. Большой эффект даёт также в сочетании с отстаиванием промывка нефтяной эмульсии пластовой водой с деэмульгатором. В зависимости от устойчивости эмульсии опытным путём устанавливается технологический режим (температура, время отстаивания, расход деэмульгатора и др.) обработки полученных на промыслах нефтяных эмульсий. Более быстрое разделение фаз нефтяной эмульсии достигается центрифугированием, при котором силы гравитационного поля заменены в десятки тысяч раз большими центробежными силами. Основным недостатком центрифугирования является относительно низкая производительность сложного аппарата, требующего высококвалифицированного обслуживания.
Источник
Деэмульгатор (деэмульгирование)
Это реагент для разрушения эмульсий
Деэмульгатор — специализированный реагент, необходимый для устойчивого разрушения эмульсий, сформированных водой и нефтью.
Роль деэмульгатора в обессоливании и обезвоживании нефти заключается в проникновении в поверхностный слой частиц эмульсии и замещении или вытеснении присутствующих там естественных стабилизаторов: асфальтена и других природных «поверхностно активных веществ».
Таким образом, деэмульгаторы изменяют поверхностное натяжение, и микроэмульсия подвергается разрушению.
Данный процесс расслаивания связей нефти и воды и последующего разрушения называется деэмульсация.
Деэмульгирование — соответственно процесс, обратный эмульгированию, разрушение эмульсий, т. е. дисперсных систем, состоящих из 2 х несмешивающихся жидкостей, одна из которых в виде мелких капель равномерно распределена в объеме другой.
Капли эмульсии при деэмульгировании укрупняются вследствие коалесценции (слияния) в процессе броуновского движения, седиментации (оседания) или перемешивания.
Деэмульгирование приводит к полному или частичному расслоению образующих эмульсию жидкостей.
Оно происходит, когда действие стабилизаторов эмульсий (эмульгаторов) перестает быть эффективным, т. е. образуемые ими на поверхности капель защитные оболочки разрушаются или теряют способность предотвращать коалесценцию.
Улучшение показателей товарной нефти, соответствие количества солей и воды техническим нормам позволяет обеспечить получение нефти 1 й группы, доля воды 0.5% и доля солей 100 мг/дм 3 .
Для 2 й и 3 й группы соответственно — воды 0,5% и 1.3%, а соли 300 мг/дм 3 и 900 мг/дм 3 .
Для решения специализированных задач нефтепереработки применяются деэмульгаторы с особыми свойствами.
Такие деэмульгаторы решают отдельные специфические задачи:
- обессоливание,
- очистка пластовой воды (воды, находящейся в пластах горных пород и обычно являющейся напорной),
- непосредственное разрушение эмульсий,
- обработка нефти при низких температурах и т.д.
Выделяются следующие виды деэмульгаторов:
- дропперы – позволяют максимально быстро и эффективно сбросить воду в минимальное время. Выбор дропперов обоснован интенсификацией добычи нефти;
- клинеры – обеспечивают высокую стабильность подготовки нефти при постоянном объеме обрабатываемой нефти.
Эффективный расход деэмульгатора (т.е. его количество в г/т), необходимое для продуктивного обезвоживания и обессоливания нефти, важнейший показатель, определяемый свойствами самой нефти и деэмульгатора.
Источник
1.6.3.Способы деэмульгирования
Деэмульгирование нефтяных эмульсий лежит в основе обоих процессов подготовки нефти к переработке – её обезвоживания и обессоливания. При обезвоживании деэмульгированию подвергают исходную нефть, при обессоливании – искусственно созданную эмульсию, создаваемую при перемешивании нефти с промывной водой.
Механизм разрушения нефтяных эмульсий можно разбить на три элементарные стадии: столкновение глобул воды; слияние их в более крупные капли; выпадение капель или выделение в виде сплошной водной фазы. Чтобы обеспечить максимальную возможность столкновения глобул воды, увеличивают скорость их движения в нефти различными способами: перемешиванием в смесителях, мешалках, при помощи подогрева, ультразвука, электрического поля и других. Для слияния капель воды одного столкновения недостаточно, нужно при помощи деэмульгаторов или другим способом ослабить структурно – механическую прочность слоёв, обволакивающих глобулы воды, и сделать их гидрофильными [4].
Необходимо так же создать наилучшие условия для быстрого и полного отстоя крупных капель воды от нефти.
Согласно закону Стокса, скорость движения выпадающих частиц прямо пропорциональна квадрату их радиуса, разности плотностей диспергированных частиц и среды, ускорению силы тяжести и обратно пропорциональна вязкости среды, окружающей частицы. При достаточно малом размере частиц скорость их осаждения настолько мала, что практически в течение времени не наблюдается значительного расслоения эмульсии. Следовательно, ускорить выпадение капелек воды можно, увеличив их размер, разность плотностей воды и нефти и уменьшив вязкость нефти.
Разность плотностей можно увеличить, повысив температуру, так как температурный коэффициент расширения воды при температуре примерно до 100 0 С меньше коэффициента расширения нефти. На практике при разности температур, применяемых в процессах обезвоживания и обессоливания, можно увеличить разность плотностей на 10 – 20%. Вязкость нефти с повышением температуры уменьшается. Это уменьшение вязкости для разных нефтей различно и зависит от их состава.
Способы деэмульгирования нефтяных эмульсий условно можно разделить на следующие группы:
1) механические – фильтрация, центрифугирование, обработка ультразвуком и др.;
2) термические – подогрев и отстаивание при атмосферном давлении и под избыточным давлением; промывка нефти горячей водой;
3) электрические – обработка в электрическом поле переменного или постоянного тока;
4) химические – обработка эмульсии различными реагентами – деэмульгаторами.
В промышленности наибольшее применение нашли комбинированные способы разрушения нефтяных эмульсий, которые нельзя отнести только к одной из указанных выше групп. Основным способом деэмульгирования и обезвоживания нефти на месторождениях является термохимический отстой под давлением с обработкой эмульсии в электрическом поле высокой напряженности.
1.6.3.1. Центрифугирование
Сущность этого способа заключается в следующем. Нефтяная эмульсия подается в центрифугу, в которой размещается быстро вращающийся направляющий аппарат, придающий ей определенное направление движения. Благодаря центробежной силе вода, как более тяжелая, 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 вращающийся барабан, снабженный пакетом с большим числом 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, затем распределяется между перегородками и поднимается вверх. При перемещении эмульсии снизу вверх под действием центробежной силы происходит разделение ее на нефть и воду.
Источник
Добыча нефти и газа
Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!
Основные методы разрушения нефтяных эмульсий
Деэмульгирование нефтяных эмульсий лежит в основе обоих процессов подготовки нефти к переработке — её обезвоживания и обессоливания.
При обезвоживании деэмульгированию подвергают исходную эмульсионную нефть, при обессоливании — искусственную эмульсию, создаваемую при перемешивании нефти с промывной водой. Механизм разрушения нефтяных эмульсий можно разбить на три элементарных стадии: столкновение глобул воды; слияние их в более крупные капли; выпадение капель или выделение в виде сплошной водной фазы. Чтобы обеспечить максимальную возможность столкновения глобул воды, увеличивают скорость их движения в нефти различными способами: перемешиванием в смесителях, мешалках, при помощи подогрева, электрического поля, центробежных сил и др.
Однако для слияния капель воды одного столкновения недостаточно, нужно при помощи деэмульгаторов или другим способом ослабить структурно- механическую прочность слоев, создать наилучшие условия для быстрого и полного отстоя крупных капель воды от нефти. Согласно закону Стокса, скорость движения выпадающих частиц прямо пропорциональна квадрату их радиуса, разности плотностей диспергированных частиц и среды, ускорению силы тяжести и обратно пропорциональна вязкости среды, окружающей частицы. Следовательно, ускорить выпадение капелек воды можно, увеличив их размер, разность воды и нефти и уменьшив вязкость нефти. Разность плотностей можно увеличить, повысив температуру, так как коэффициент расширения воды при температуре примерно до 100°С меньше коэффициента расширения нефти. Вязкость нефти с повышением температуры уменьшается. Способы деэмульгирования нефтяных эмульсий условно можно разделить на следующие группы: • механические -фильтрация, центрифугирование, обработка ультразвуком и др. • термические — подогрев и отстаивание при атмосферном давлении и под избыточном давлением; промывка нефти горячей водой • электрические — обработка в электрическом поле переменного или постоянного тока • химические — обработка эмульсий различными реагентами — деэмульгаторами. В промышленности наибольшее применение нашли комбинированные способы разрушения нефтяных эмульсий.
Основным современным способом деэмульгирования и обезвоживания нефти на промыслах является термохимический отстой под давлением до 15 ат с применением эффективных реагентов — деэмульгаторов. Для обессоливания нефти, главным образом на нефтеперабатывающих заводах, применяют способ, сочетающий термохимический отстой под избыточным давлением с обработкой эмульсии в электрическом поле высокой напряженности. Широко применяется на промыслах электрический способ обезвоживания и обессоливания. Электрический способ обессоливания включает две операции: 1) введение в частично обезвоженную нефть горячей воды для растворения солей и превращения нефти в эмульсию (расход воды на промывку эмульсии 10-15% от объёма нефти); 2) разрушение образовавшейся эмульсии в электрическом поле. При этом вода, выделяющаяся из эмульсии, уносит с собой соли. Обычно при использовании этого способа остаточное содержание воды в нефти 0-2,5%; количество удаляемых из неё солей — 95% и более. Выделение воды из эмульсии подчиняется закону Стокса. Однако основную роль в разрушении эмульсии играет не скорость выпадающих капель диспергированной фазы, а разрушение защитных плёнок глобул и соединение их в крупные капли, которые выпадают с линейной скоростью, определяемой законом Стокса. На этом основании электрический метод — разрушение эмульсии в электрическом силовом поле между электродами. Гидрофобные эмульсии, состоящие из глобул воды в нефтяной среде, разлагаются электрическим током достаточно эффективно. Это обусловлено значительно более высокой электрической проводимостью воды (да ещё содержащей соли) по сравнению с проводимостью нефти (проводимость чистой воды 4*10-8, проводимость нефти 3*10-13). В электрическом поле постоянного напряжения все глобулы эмульсии стремятся расположиться воль силовых линий поля, так как вода имеет большую диэлектрическую постоянную, чем нефть (для нефти она равна примерно 2, для воды — около 80). Элементарные глобулы образуют между электродами водяные нити-цепочки, что вызывает увеличение проводимости эмульсии и увеличение протекающего через неё тока. Между цепочками глобул возникают свои электрические поля, ведущие к пробою и разрыву оболочек и к слиянию глобул в капли, которые начинают быстрее оседать.
При помещении эмульсии в электрическое поле, созданное переменным током, скорость слияния глобул и расслоения эмульсии в 5 раз больше. Это объясняется большей вероятностью столкновения глобул при наличии переменного тока. При этом разрыв оболочек адсорбированного на глобулах эмульгатора облегчается возникающим в них натяжением и перенапряжением. Для обезвоживания малоустойчивых нефтяных эмульсий на нефтепромыслах применяют обычный способ отстаивания воды в резервуарах после смешения с деэмульгатором без подогрева или при подогреве до 30-50°С. Большой эффект даёт также в сочетании с отстаиванием промывка нефтяной эмульсии пластовой водой с деэмульгатором. В зависимости от устойчивости эмульсии опытным путём устанавливается технологический режим (температура, время отстаивания, расход деэмульгатора и др.) обработки полученных на промыслах нефтяных эмульсий. Более быстрое разделение фаз нефтяной эмульсии достигается центрифугированием, при котором силы гравитационного поля заменены в десятки тысяч раз большими центробежными силами. Основным недостатком центрифугирования является относительно низкая производительность сложного аппарата, требующего высококвалифицированного обслуживания.
Источник
