СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДОНЕФТЯНОЙ ЭМУЛЬСИИ Российский патент 1999 года по МПК C10G33/04 

Изобретение относится к способам обезвоживания и обессоливания водонефтяной эмульсии воздействием на нее поверхностно-активными веществами, например реагентом-деэмульгатором. Оно может быть использовано на промыслах добычи нефти и нефтеперерабатывающих заводах.

Известен способ обезвоживания нефти путем ввода реагента-деэмульгатора малого объема в водонефтяную эмульсию в чистом виде или в виде высококонцентрированного раствора в каком-либо органическом растворителе, например в толуоле. (См.В.И.Логинов "Обезвоживание и обессоливание нефтей" М., "Химия", 1979, с. 64).

К недостаткам известного способа относятся высокие затраты на равномерное распределение реагента-деэмульгатора малого объема в значительно большем объеме водонефтяной эмульсии и использование в качестве растворителя дорогостоящих, токсичных и небезопасных с экологической и пожарной точек зрения органических растворителей, в частности толуола.

Известен способ обезвоживания и обессоливания нефти, заключающийся в том, что сначала реагент-деэмульгатор смешивается в направляющей трубе с частью потока нефти, где за счет закручивания потока и последующего его распределения в отверстиях перфорированного конического хвостовика интенсифицируется процесс контактирования. Далее раствор реагента с нефтью вторично контактирует с потоком нефтяной эмульсии, движущейся между направляющей трубой и нефтепроводом (см. а.с. СССР, М. Кл. C 10 G 33/00 N 850119, 1981 г.).

Низкая эффективность обезвоживания из-за недостижения полного перемешивания фаз является существенным недостатком описанного способа.

Целью предложенного технического решения является повышение степени обезвоживания и обессоливания водонефтяной эмульсии, уменьшение удельного расхода реагента-деэмульгатора в сравнении с расходом базового, снижение энергозатрат на проведение процесса при повышении экологической чистоты и снижении пожарной опасности рассматриваемого процесса.

Сущность предлагаемого способа обезвоживания водонефтяной эмульсии заключается в том, что реагент-деэмульгатор сначала вводят в водонефтяную эмульсию и перемешивают, а затем полученной смесью обрабатывают основной поток водонефтяной эмульсии.

Отличительными признаками способа являются:
- на первом этапе реагент-деэмульгатор смешивают с частью объема основного потока водонефтяной эмульсии в массовом соотношении 1: (20-80) и получают концентрированный раствор;
- смешивание реагента-деэмульгатора с частью объема основного потока водонефтяной эмульсии осуществляется перемешиванием в высокоэффективных смесителях, например в слое подвижных насадочных тел, находящихся в псевдоожиженном состоянии;
- на втором этапе полученный концентрированный раствор вводят в основной поток (объем) обрабатываемой водонефтяной эмульсии и вторично перемешивают.

Предложенный способ опробирован на Лиственской дожимной насосной станции Боткинского нефтегазодобывающего управления открытого акционерного общества "Удмуртнефть", выполняющей, кроме основной функции, и роль установки предварительного обезвоживания водонефтяной эмульсии.

На чертеже показана технологическая схема реализации предложенного способа на Лиственской ДНС.

На Лиственскую дожимную насосную станцию поступает для целей обезвоживания предложенным способом 2300 м³/сутки водонефтяной эмульсии с начальной обводненностью 50 %. Из них 250 м³/сутки подается в сепаратор 1 и далее в печь 2 марки ПП-1,6 для нагрева до 40^oC теплом сгорания попутных нефтяных газов.

Для смешения с реагентом-деэмульгатором отбирается при помощи вентиля 3 расчетно необходимый объем водонефтяной эмульсии, нагретый до 40^oC. В этот объем водонефтяной эмульсии, масса которого контролируется расходомером 4, дозируется дозатором 5 реагент-деэмульгатор через расходомер 6. При этом массовое соотношение реагента-деэмульгатора к водонефтяной эмульсии устанавливается в пределах от 1:20 до 1:80.

В дальнейшем полученная смесь поступает в смеситель 7, где в слое насадочных тел 8, находящихся в псевдоожиженном состоянии, подвергается полному перемешиванию с образованием высококонцентрированного раствора реагента-деэмульгатора в водонефтяной эмульсии.

Образованный в смесителе 7 высококонцентрированный раствор вливается, после задвижки 9, в основные потоки водонефтяной эмульсии, нагретой в печи 2 до температуры 40^oC и поступающей на дожимную насосную станцию. В результате создается единый поток, который в дальнейшем подвергается дополнительному перемешиванию в смесителе 10, разгазированию в газовом сепараторе 11 и обезвоживанию статическим отстаиванием, т.е. разделению на нефтяную и водную фазы при температуре, равной не менее 10^oC, в двух отстойниках 12 марки ОГ- 200, работающих по параллельной схеме.

С отстойников 12 предварительно обезвоженная водонефтяная эмульсия с остаточным содержанием воды 4 мас.% отбирается на установку промысловой подготовки нефти до товарного качества, а вода - в системы очистки и повышения пластового давления.

Соль, содержащаяся в водонефтяной эмульсии, удаляется из нее с выделенной водой. Поэтому процесс обезвоживания сопровождается и процессом обессоливания водонефтяной эмульсии.

Попутный нефтяной газ, выделенный из водонефтяной эмульсии в сепараторах I и II, направляется в печь 2 или на свечу его сжигания 13.

Реагент-деэмульгатор и водонефтяная эмульсия подаются в смеситель 7 при массовом соотношении 1: (20-80). Их смешивание осуществляется в слое подвижных насадочных тел 8, находящихся в псевдоожиженном состоянии. Элементы подвижных насадочных тел 8, находящиеся в псевдоожиженном состоянии под воздействием потока водонефтяной эмульсии, позволяют достичь высокую степень перемешивания реагента- деэмульгатора в водонефтяной эмульсии. В результате этого образуется необходимое количество концентрированного раствора, используемого в дальнейшем для обезвоживания и обессоливания основного объема водонефтяной эмульсии при уменьшенных энергозатратах.

Благодаря тому, что объем полученного в смесителе 7 смеси реагента-деэмульгатора и водонефтяной эмульсии соизмерим с объемом водонефтяной эмульсии, поступающей на дожимную насосную станцию, перемешивание их не представляет технологической трудности и может осуществляться в любом известном смесителе. В данном случае, на Лиственской дожимной насосной станции, перемешивание осуществляется в смесителе 10, изготовленном из трубы длиной 2,5 м и диаметром 800 мм, внутри которой размещены пять перфорированных дисков 14. Водонефтяная эмульсия, проходя через перфорацию дисков 14, подвергается перемешиванию в течение 47 секунд. При этом смесь реагента-деэмульгатора и водонефтяной эмульсии, полученная в смесителе 7, быстро и равномерно распределяется по всему объему поступающей на дожимную насосную станцию водонефтяной эмульсии, что обеспечивает наилучшее их взаимодействие и максимальное использование поверхностно-активных свойств реагента-деэмульгатора при ведении описываемых процессов обезвоживания и обессоливания водонефтяной эмульсии.

Испытания эффективности предложенного способа проводились на реагентах-деэмульгаторах марок Диссолван 4490 и КХ-1107 в 2 этапа.

На первом этапе определялась базовая эффективность процесса обезвоживания водонефтяной эмульсии. При этом реагент-деэмульгатор дозировался в водонефтяную эмульсию в точке 15 по принятой до испытания предложенного способа схеме, т.е. перед смесителем 10. Отбор проб обработанной водонефтяной эмульсии осуществлялся через пробоотборник 16, смонтированный в трубопроводе на приеме водонефтяной эмульсии в отстойники 12. Затем пробы отстаивались при температуре 10^oC в течение 120 мин с последующим измерением объемов выделившейся воды и обезвоженной водонефтяной эмульсии.

Результаты испытаний по описанной методике отражены в опытах 1 и 2 таблицы (см. в конце описания).

На втором этапе определялась эффективность процесса обезвоживания водонефтяной эмульсии предложенным способом. При этом реагент-деэмульгатор дозировался в поступающую в смеситель 7 водонефтяную эмульсию. Расходы реагента-деэмульгатора и водонефтяной эмульсии варьировались в заданных пределах при помощи дозатора 5 и расходомера 6 соответственно. В остальном вся методика испытаний совпадала с методикой определения базовой эффективности обезвоживания водонефтяной эмульсии. Результаты испытаний по методике п.2 отражены в опытах 3-16 таблицы.

Анализ результатов, представленных в таблице, показывает следующее.

Обработка водонефтяной эмульсии концентрированным раствором реагента-деэмульгатора в этой же водонефтяной эмульсии предложенным способом, в сравнении с обработкой этой же водонефтяной эмульсии реагентом-деэмульгатором базовым способом, позволяет при обезвоживании водонефтяной эмульсии в заданных технологическим регламентом режимах экономить расход реагента-деэмульгатора или же повысить эффективность процесса. В частности, анализируя результаты опытов NN 1,3,5,7,9,11 и 13 или 2,4,6,8,10,12 и 14 можно прийти к следующему выводу:
- oбработка водонефтяной эмульсии предложенным способом позволяет снизить расход реагента-деэмульгатора на 25% и более, т.е. со 100 г/т до 75 г/т и ниже. Это видно из сравнения данных, полученных в опытах N 1 и NN 3,5,7,9,11 и 13, т.е. когда соотношение реагента-деэмульгатора к водонефтяной эмульсии изменяется от 1:4 до 1:128;
- c понижением величины этого соотношения до 1:256, как видно из результатов опытов NN 15 и 16, эффективность обработки водонефтяной эмульсии предложенным способом начинает снижаться. Здесь следует заметить, что граничное соотношение 1:256 для реагентов-деэмульгаторов различных марок, т.е. с различными свойствами, не является постоянной величиной, и может колебаться в ту или иную сторону;
- анализ результатов опытов с расходами реагентов-деэмульгаторов и 75 г/т и 100 г/т показывает, что эффективность обезвоживания предложенным способом выше в сравнении с базовым.

Этот вывод наглядно конкретизируется при графическом изображении данных таблицы в виде зависимости количества выделенной воды из водонефтяной эмульсии от величины соотношения "водонефтяная эмульсия:реагент- деэмульгатор", которая представлена на фиг. 2.

Анализ фиг. 2 показывает, что максимальная эффективность использования реагента-деэмульгатора по предложенному способу достигается только в случае начального перемешивания его в слое подвижных насадочных тел, находящихся в псевдоожиженном состоянии, с частью потока водонефтяной эмульсии в массовых соотношениях от 1:20 до 1:80.

Перемешивание реагентов-деэмульгаторов с водонефтяной эмульсией следует проводить в слое подвижных насадочных тел, находящихся в псевдоожиженном состоянии, по следующим причинам:
- при этом достигается полное "мягкое" смешение контролируемых фаз без стабилизации стойкости водонефтяной эмульсии;
- из-за несовершенства конструкций известных смесителей не достигается полное смешение обрабатываемых жидкостей или стойкость водонефтяной эмульсии возрастает за счет так называемого эффекта "закручивания" ее.

Эти выводы подтверждаются анализом зависимостей количества выделенной воды из водонефтяной эмульсии от величины соотношения "водонефтяная эмульсия: реагент-деэмульгатор" при перемешивании последних в слое подвижных насадочных тел, находящихся в псевдоожиженном состоянии, лабораторной пропеллерной мешалкой, вращающейся со скоростью 3000 об/мин, в устройстве для ввода деэмульгатора в поток нефти по а.с. СССР N 850119, М. Кл. B 01 D 17/04, C 10 G 33/00, показанных на фиг. 3.

Анализ представленного фиг. 3 показывает, что максимальная эффективность обезвоживания водонефтяной эмульсии достигается при перемешивании реагента-деэмульгатора с водонефтяной эмульсией в слое подвижных насадочных тел, находящихся в псевдоожиженном состоянии, а минимальная - пропеллерной мешалкой. Снижение эффективности обезвоживания водонефтяной эмульсии связано с тем, что при перемешивании обрабатываемых фаз пропеллерной мешалкой водонефтяная эмульсия повышает свою стойкость за счет эффекта "закручивания" ее, а устройством по а.с. СССР N 850119, М. Кл. B 01 D 17/04, C 10 G 33/00 не достигается полное смешение фаз.

Реагенты-деэмульгаторы подразделяются на маслорастворимые (нефтерастворимые), водорастворимые и на обладающие свойством взаимной растворимости. Одновременно понятия "водорастворимый" и маслорастворимый" достаточно условны (см. В.И.Логинов "Обезвоживание и обессоливание нефтей" М. "Химия", 1979, с. 62,64). Поэтому в случае применения:
- "маслорастворимых" реагентов-деэмульгаторов приготовление концентрированного раствора возможно использованием обезвоженной нефти;
- "водорастворимых" реагентов-деэмульгаторов-приготовление концентрированного раствора возможно на основе пресной или сточной вод, причем применение пресной воды будет дополнительно способствовать повышению эффективности процесса обессоливания.

Использование предложенного способа обезвоживания и обессоливания водонефтяной эмульсии на Лиственской дожимной насосной станции с ноября 1995 года по настоящее время позволило сократить расход реагента-деэмульгатора марки Диссован 4490 в среднем с 155 до 116 кг/сутки.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно, к способам обезвоживания и обессоливания водонефтяной эмульсии с применением поверхностно-активных веществ. Для обезвоживания и обессоливания водонефтяной эмульсии сначала готовится раствор реагента-деэмульгатора в части объема исходной эмульсии в массовом соотношении 1:(20-80) в смесителе с псевдоожиженной подвижной насадкой, а затем полученный раствор соединяют с основным потоком обрабатываемой водонефтяной эмульсии. В результате обеспечивается равномерное распределение реагента-деэмульсатора в потоке водонефтяной эмульсии, их наилучшее взаимодействие, что приводит к повышению эффективности процессов обезвоживания и обессоливания. 1 табл., 3 ил.

Способ обезвоживания и обессоливания водонефтяной эмульсии, заключающийся в том, что сначала реагент-деэмульгатор вводят в часть объема исходной эмульсии с помощью смесителя, а затем смесь соединяют с основным потоком водонефтяной эмульсии, отличающийся тем, что реагент-деэмульгатор и водонефтяную эмульсию смешивают в массовом соотношении 1 : (20 - 80) и при этом этот процесс ведут в слое подвижных насадочных тел, находящихся в псевдоожиженном состоянии.