Разделение водонефтяных эмульсий методом отстаивания и фильтрации. Емкостное оборудование.

Основными показателями, характеризующими процесс отстоя, являются: время отстоя эмульсии (τ=2,5… 4 часа), Температура эмульсии (t=30ºС… 40ºС), Количество деэмульгатора (qпав=20… 30 гт), Остаточное содержание воды и солей в нефти после отстоя (Пв=0,2…1,0%, Ссолей=50…1000 м2л)

Гравитационное отстаивание эмульсии происходит в аппаратах предварительного сброса воды, отстойниках, резервуарах и электродегидраторах. Схема отстойника ОГ-200: P = 0,6 МПа, Т = 10...80С, Qж = 3000 м3/сут, l = 22,7 м, D = 3,4 м (max).

При расчете отстойной аппаратуры пользуются законом Стокса. 

Эти формулы справедливы для одиночных капель, для обводненности до 3-4%, капля находится в нефти.

Для реальных эмульсий используют формулу Адамара-Рыбчинского: , μ  - динамические вязкости дисперсной среды дисперсной фазы.

В настоящее время на промыслах применяют напорные отстойники в виде горизонтальных цилиндрических емкостей.

Существуют в зависимости от направления ввода эмульсии 2 класса отстойников с вертикальным движением потоков и горизонтальным.

При вертикальном движении нефти эмульсию вводят через трубчатые перфорированные наконечники, которые могут располагаться в нижней части аппарата в слое дренажной воды.

Расчитывают несколько этапов процесса отстоя:

1. Каплеобразование (распыление водонефтяной эмульсии в водной фазе). Ввод эмульсии осуществляется в слой воды.

2. Всплывание крупных капель эмульсии в водной фазе.

3. Переход нефтяных капель через границу раздела нефть – вода.

4. Прохождение струек сырья через промежуточный слой эмульсии, т.е. над границей нефть – вода имеется промежуточный слой.

5. Протекание через кипящий слой, состоящий из взвешенных глобул воды, выше промежуточного слоя.

При горизонтальном движении имеется преимущество, т.к. в них отсутствует вертикально взвешивающие скорости, однако в них на границе раздела фаз всегда образуется эмульсионный промежуточный слой в форме клина, утолщающегося к выходу.

Прохождение и фильтрация через твердые поверхности.

Нестойкие и средней стойкости эмульсии хорошо разрушаются при прохождении через фильтрующий слой, которым может быть гравий, битое стекло, полимерные шарики, древесные и металлические стружки. Этот способ основан на том, что молекулы жидкости лучше взаимодействуют с молекулами твердых веществ, чем между собой, при этом жидкость растекается по поверхности, т.е. смачивают ее. Расстилание происходит до покрытия твердого тела жидкостью.

ФЖ-2973. Подают воду с 500...2000 мг/л нефти. Нефть: 1) адгезирует на поверхности гранул (полиэтиленовые гранулы 4-7 мм), 2) капельки нефти коалисцируют (сливаются), 3) по закону Архимеда крупные капли нефти всплывают.

Остается 3...5 мг/л нефти на выходе воды. Фильтры можно промыть обратной циркуляцией 10-15% раствором керосина.

17. Термохимическое разделение водонефтяных эмульсий. Оборудование УКПН.

Термообработка эмульсии. При нагревании водонефтяной эмульсии происходит:

1. обратная диффузия эмульгатора с блокирующих оболочек нефти

2. снижение прочности блокирующих оболочек

3. снижение межфазного натяжения на границе нефть – вода

4. увеличение объема капель дисперсной фазы и увеличение вероятности их столкновения

5. увеличение разности плотностей

6. уменьшение вязкости нефти

Каплеобразователи. Для доведения ПАВ до капелек пластовой воды и разрушения бронирующих оболочек применяют каплеобразователи. Они бывают двух типов: трубчатые и обычные.

Линейный каплеобразователь изготавливают из обрезков труб разного диаметра и располагают на опорах горизонтальной плоскости. Диаметры обрезков труб увеличиваются от секции к секции в направлении движения обрабатываемой эмульсии.

1 секция: массообменная. Предназначена для разрушения бронирующих оболочек и укрупнения их за счет турбулентности потока.

2 секция: для коалисценции капель воды до более крупных размеров при снижении турбулентности потока.

3 секция: для возможного расслоения потока на нефть и воду за счет гравитационных сил.

Схемы: УДО-3, НН-6300 (Qж = 6300 м3/сут, P = 0,60 МПа, A = 26400 МДж/час, V = 125 м3), ПТБ-10 (Qж = 10000 м3/сут, P = 0,64 МПа, A = 41900 МДж/час).

УКПН часто на I стадии выполняет функции УПСВ. Благодаря многократному повороту нефтяного потока в смесителе обеспечивается его диспергация, что благоприятно сказывается на встрече соленой глобулы воды с пресной (пропеллер).