СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ Российский патент 2019 года по МПК C10G33/02 C10G33/04 

Изобретение относится к области нефтеподготовки, в частности к технологии разрушения и обезвоживания водонефтяных эмульсий.

Известен способ обезвоживания водонефтяной эмульсии (Патент РФ 2152817, 20.07.2000), заключающийся в том, что эмульсию смешивают с водным раствором деэмульгатора, предварительно обработанного в постоянном магнитном поле, и ее отстаивании. Недостатками данного способа являются зависимость получаемого результата от температуры (для каждого типа водонефтяной эмульсии выбирается температура для разделения и отстоя) и необходимость использования водного раствора деэмульгатора.

Известен способ обезвоживания нефти (Патент РФ 2449004, 27.04.2012), заключающийся в смешивании нефти с магнитной жидкостью, разделении нефти на обезвоженную нефть и водную фазу в градиентном магнитном поле. Недостатком данного способа является низкая эффективность разделения водной и нефтяной фаз (остаточное содержание воды в эмульсии составляет более 10% об).

Известен способ разрушения водонефтяной эмульсии с использованием озонолиза (патент SU 1342912, 07.10.1987), в котором исходную водонефтяную эмульсию или обезвоженную нефть в количестве 0,4-3,0% масс в расчете на разрушаемую водонефтяную эмульсию, обрабатывают озоном при 20-80°С и удельном расходе озона 5-10 кг/т. Полученный при этом продукт подают в разрушаемую водонефтяную эмульсию с последующим 4-х часовым отстаиванием полученной смеси. Недостатком данного способа является необходимость нагрева эмульсии от 60 до 80°С при отстаивании и длительное время расслоения.

Наиболее близким к заявленному является способ разрушения промысловых эмульсий за счет магнитного воздействия (Romanova Y.N., Maryutina Т.A., Musina N.S., Yurtov E.V., Spivakov B.Ya. Demulsification of water-in-oil emulsions by exposure to magnetic field // J. Pet. Sci. Eng. - 2019. - Vol. 179. - P. 600-605). Суть метода заключается в обработке промысловых эмульсий постоянным магнитным или электромагнитным полями в динамическом режиме. Недостатком данного способа является длительное время расслоения эмульсий. Кроме того предлагаемый метод подходит только для водонефтяных эмульсий, содержащих сульфид железа.

Технической задачей изобретения является разработка способа разрушения водонефтяных эмульсий, отличающихся по составу и физико-химическим свойствам, обеспечивающего эффективное выделения водной и нефтяной фаз, с остаточным содержанием воды в нефтяной фазе менее 1% масс, при этом характеризующегося возможностью обработки больших объемов эмульсий с последующим разделением на фазы за 0,5-2 часа, непрерывностью процесса обработки и улучшением качества получаемой водной фазы (содержание нефтепродуктов менее 10 мг/л), а также простотой исполнения и мобильностью применяемого оборудования. Если требуется более низкое содержание нефтепродуктов в получаемой водной фазе, возможно использование повторного озонирования.

Поставленная цель достигается за счет обработки водонефтяной эмульсии постоянным магнитным полем с интенсивностью 1 Тл с последующим озонированием (удельный расход озона 10 г/ч) и отстаиванием не более 1 часа. Весь процесс обработки проходит в проточном режиме при постоянной скорости потока, которая влияет на время обработки постоянным магнитным полем и озоном и подбирается в зависимости от состава водонефтяной эмульсии.

Технический результат достигается за счет воздействия постоянным магнитным полем и озонированием. При обработке водонефтяной эмульсии постоянным магнитным полем из-за различной магнитной восприимчивости компонентов, входящих в состав эмульсии, происходит перераспределение частиц и молекул в структуре углеводородных компонентов, приводящее к разрыхлению бронирующих оболочек, в состав которых входят смолисто-асфальтеновые вещества, и укрупнению глобул воды. При воздействии на омагниченную водонефтяную эмульсию озоном происходит расщепление высокомолекулярных соединений (смолисто-асфальтеновых веществ), приводящее к разрушению бронирующих оболочек и коалесценции глобул воды. Тем самым происходит разделение водной и нефтяной фаз.

В качестве образцов для разрушения применялись модельные смеси, представленные в примерах 1-5.

Для реализации способа используют установку, состоящую из насоса для прокачивания водонефтяной эмульсии, блока с постоянными магнитами, проточный реактор озонирования и резервуара для отстаивания.

Способ проводят следующим образом: с помощью насоса водонефтяную эмульсию прокачивают через блок с постоянными магнитами, в котором проводится ее омагничивание с интенсивностью 1,0 Тл, далее омагниченная эмульсия обрабатывается озоном с удельным расходом 10 г/ч в реакторе озонирования и поступает в резервуар для отстаивания не более одного часа.

Пример 1. Модельный образец эмульсии №1 с соотношением фаз вода-нефть 50:50 получали путем перемешивания с помощью ультразвукового диспергатора 15 л легкой нефти (вязкость - 14 сПз, плотность - 0,8674 г/см³) и 15 л воды до образования стабильной эмульсии. Модельный образец эмульсии №1 прокачивался через установку со скоростью 1 л/мин через магнитный блок с интенсивность 1,0 Тл, а затем обрабатывался озоном с удельным расходом 10 г/ч. После завершения процесса обработки модельный образец эмульсии №1 отстаивался в резервуаре и разделился на фазы в течение одного часа. Остаточное содержание воды в нефтяной фазе менее 1% масс, содержание нефтепродуктов в водной фазе менее 10 мг/л.

Пример 2. Модельный образец эмульсии №2 с соотношением фаз вода-нефть 50:50 получали путем перемешивания с помощью ультразвукового диспергатора 15 л легкой нефти (вязкость - 14 сПз, плотность - 0,8674 г/см³) и 15 л морской воды с соленостью 3,4% до образования стабильной эмульсии. Модельный образец эмульсии №2 прокачивался через установку со скоростью 1,5 л/мин через магнитный блок с интенсивностью 1,0 Тл, а затем обрабатывался озоном с удельным расходом 10 г/ч. После завершения процесса обработки модельный образец эмульсии №2 отстаивался в резервуаре и разделился на фазы в течение 0,7 ч. Остаточное содержание воды в нефтяной фазе менее 1% масс, содержание нефтепродуктов в водной фазе менее 10 мг/л.

Пример 3. Модельный образец эмульсии №3 с соотношением фаз вода-нефть 70:30 получали путем перемешивания с помощью ультразвукового диспергатора 9 л высоковязкой нефти (вязкость - 3200 сПз, плотность - 0,9750 г/см³) и 21 л воды до образования стабильной эмульсии. Модельный образец эмульсии №3 прокачивался через установку со скоростью 2 л/мин через магнитный блок с интенсивностью 1,0 Тл, а затем обрабатывался озоном с удельным расходом 10 г/ч. После завершения процесса обработки модельный образец эмульсии №3 отстаивался в резервуаре и разделился на фазы в течение 0,5 ч. Остаточное содержание воды в нефтяной фазе менее 1% масс, содержание нефтепродуктов в водной фазе менее 10 мг/л.

Пример 4. Модельный образец эмульсии №4 с соотношением фаз вода-нефть 70:30 получали путем перемешивания с помощью ультразвукового диспергатора 9 л высоковязкой нефти (вязкость - 3200 сПз, плотность - 0,9750 г/см³) и 21 л морской воды с соленостью 3,4% до образования стабильной эмульсии. Модельный образец эмульсии №4 прокачивался через установку со скоростью 4 л/мин через магнитный блок с интенсивностью 1,0 Тл, а затем обрабатывался озоном с удельным расходом 10 г/ч. После завершения процесса обработки модельный образец эмульсии №4 отстаивался в резервуаре и разделился на фазы в течение 0,3 ч. Остаточное содержание воды в нефтяной фазе менее 1% масс, содержание нефтепродуктов в водной фазе менее 10 мг/л.

Пример 5. Модельный образец эмульсии №5 с соотношением фаз вода-нефть 70:30 получали путем перемешивания с помощью ультразвукового диспергатора 9 л легкой нефти (вязкость - 14 сПз, плотность - 0,8674 г/см³) и 21 л воды до образования стабильной эмульсии. Модельный образец эмульсии №5 прокачивался через установку со скоростью 3 л/мин через магнитный блок с интенсивностью 1,0 Тл, а затем обрабатывался озоном с удельным расходом 10 г/ч. После завершения процесса обработки модельный образец эмульсии №5 отстаивался в резервуаре и разделился на фазы в течение 0,5 ч. Остаточное содержание воды в нефтяной фазе менее 1% масс, содержание нефтепродуктов в водной фазе менее 10 мг/л.

Изобретение относится к области нефтеподготовки и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности для разделения водонефтяных эмульсий. Разрушение водонефтяных эмульсий осуществляется в проточном режиме за счет применения постоянного магнитного поля и озонирования. Водонефтяную эмульсию подвергают обработке постоянным магнитным полем с интенсивностью 1 Тл, после воздействуют озоном с удельным расходом 10 г/ч. Технический результат - улучшение разделения нефтяной и водной фаз без образования промежуточных слоев, обезвоживание нефти до остаточного содержания воды в нефти <1 мас.% и улучшение качества водной фазы до содержания нефтепродуктов <10 мг/л. 1 з.п. ф-лы, 5 пр.

1. Способ разрушения водонефтяных эмульсий, заключающийся в обработке постоянным магнитным полем с интенсивностью 1,0 Тл с последующим озонированием с удельным расходом 10 г/ч в проточном режиме и отстаиванием не более 1 часа.

2. Способ по п. 1, заключающийся в том, что обрабатываемую эмульсию прокачивают через установку со скоростью 1-4 л/мин.