Процесс обезвоживания и обессоливания. Методы разрушения нефтяных эмульсий

При извлечении из пласта нефть движется по насосно-компрессорным трубам в стволе скважины, а также по промысловым трубопроводам смеси нефти и воды образуется водонефтяная эмульсия – механическая смесь нерастворимых в друг друге и находящихся в мелкодисперсном состоянии жидкости. В эмульсиях принято различать дисперсионную (внешнюю сплошную) и дисперсную (внутреннюю) фазы.

По характеру дисперсионной среды и дисперсной фазы различают 2 типа эмульсий «нефть в воде» и «вода в нефти». Тип образующейся эмульсии в основном зависит от соотношения объемов фаз от температуры поверхностного натяжения на границе «нефть-вода» и т.д.

Вещества, понижающие поверхностное натяжение системы «жидкость-жидкость» или «жидкость-газ» называются поверхностно-активными.

Одной из важнейших характеристик эмульсий является диаметр капель дисперсной фазы, т.к. от него зависит скорость их осаждения. Для разрушения нефтяной эмульсии применяются следующие методы:

• внутритрубная деэмульсация (засчет подачи искусственных более эффективных ПАВ, чем естественных ПАВ)
• гравитационное холодное разделение нефти и воды (холодный отстой)
• термическое воздействие
• термохимическое воздействие (тепло+хим реагенты)
• электродегидрирование (электрическое воздействие)
• фильтрация через твердые поверхности (гидрофильные, гидрофобные)
• центрифугирование (разделение в поле центробежных сил)

Рассмотрим сущность метода внутритрубной деэмульсации. В смесь воды и нефти добавляется специальное вещество деэмульгатор, который перемешиваясь при движении с эмульсией разрушает ее. Вещества, входящие в состав нефти (асфальтены, нафтены, парафин) и пластовой воде (соли, кислоты) и оказывающие существенное влияние на образование и стойкость эмульсии называется эмульгаторами (естественные ПАВ).

Эффективность внутритрубной деэмульсации зависит от следующих факторов:

• эффективность или поверх активность самого деэмульгатора
• интенсивность или длительность перемешивания эмульсии с ПАВ
• количество содержащейся воды в эмульсии и ее дисперсность (раздробленность)
•  температура транспортируемой по системе сбора эмульсии и темп ее падения
• физико-химические свойства транспортируемой нефти и воды особенно вязкость сплошной фазы – дисперсной среды

Деэмульгаторы – вещества, понижающие поверхностное натяжение применяют для разрушения эмульсии.

Гравитационное холодное разделение применяется при высоком содержании воды в пластовой жидкости, отстаивание производится в отстойниках периодического или непрерывного действия. Характеризующим показателем эффективности процесса является температура отстоя эмульсии, температура эмульсии, количество подаваемого деэмульгатора, остаточное содержание воды и солей в нефти после отстоя. В качестве отстойников периодического действия используется сырьевые резервуары для хранения нефти. После заполнения таких резервуаров сырой нефтью вода осаждается в их нижней части. В отстойниках непрерывного действия отстой воды осуществляется при непрерывном прохождении обрабатываемой смеси через отстойник. Длина отстойника определяется из условия, что от нефти должно отделиться капли заданного раствора.

Термическое воздействие заключается в том, что нефть подвергается обезвоживанию перед отстаиванием нагревают. При нагревании с одной стороны уменьшается прочность бронирующих оболочек на поверхности капель, а значит облегчается их слияние. С другой стороны уменьшается вязкость нефти в которой оседают капли, а это увеличивает скорость разделения эмульсии. Нагревают эмульсию в резервуарах, теплообменниках, трубчатых печах до 45-80 градусов

Термохимическое воздействие заключается в сочетании термического воздействия и внутритрубной деэмульсации.

Электродегидрирование – электрическое воздействие на эмульсию производится в аппарат электродегидраторами, внутри них помещены 2 электрода: анод и катод и под действием электрического поля на противоположных концах капель воды появляется разноименные электрические заряды, в результате капельки притягиваются друг к другу и сливаются, затем оседают на дно емкости. Электродегидраторы применяются для глубокого обессоливания и обезвоживания средних и тяжелых нефтей.

Фильтрация применяется для разрушения нестойких эмульсий в качестве материала фильтров используются вещества несмачиваемые нефтью поэтому нефть проникает через фильтр, вода – нет.

Разделение в поле центробежных сил производится в центрифугах, которые представляют собой вращающийся ротор с большим числом оборотов. В ротор подаются эмульсии, которые под действием сил инерции (разная плотность) разделяется.

При обезвоживании воды доводится до 1-2%.

Процесс обессоливания

Смешивание обезвоженной нефти с пресной водой после чего полученную эмульсию вновь обезвоживают. Такая последовательность технологических операций объясняется тем, что даже в обезвоженной нефти остается некоторое количество воды, в которой растворены соли. При смешивании с пресной водой соли распределяются по всему ее объему следовательно концентрация в воде уменьшится. При обессоливании содержание солей в нефти доводится до величины менее 0,1%.