авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Исследование и интенсификация технологических процессов обезвоживания нефти с применением физико-химических методов

-- [ Страница 3 ] --

 ринципиальная технологическая схема по подготовке промежуточных слоев-14

 ринципиальная технологическая схема по подготовке промежуточных слоев на-15

Рисунок 12 Принципиальная технологическая схема по подготовке промежуточных слоев на местах его образования.

Отмеченная избирательность микроволнового поля к нефтям карбоновых горизонтов, вероятно, обусловленная значительно более высоким содержанием стабилизаторов-диполей в адсорбционных слоях эмульсий, так как диполи наиболее восприимчивы к воздействию микроволн. Определенная подвижность, вращение таких молекул приводит к разрыхлению прочной оболочки на глобулах воды, к существенному ослаблению ее структурно-механической прочности, что, в свою очередь, становится важнейшим фактором эффективного разрушения эмульсии при воздействии реагента-деэмульгатора. В дополнение к этому, различная скорость нагрева компонентов нефтяной эмульсии способствует резкому увеличению разности плотностей двух фаз, что по закону Стокса (1) существенно облегчает расслоение эмульсии на нефть и воду.

, (1)

где W – скорость оседания капель, см/с.;

d – диаметр отделяющихся капель воды, см;

воды, нефти – плотности соответственно воды и нефти, г/см3;

g – ускорение свободного падения, см/с2;

n – динамическая вязкость нефтяной среды, г/см·с.

В отличие от классических методов, нагрев с помощью СВЧ-генератора глобул воды в эмульсии происходит не со стороны дисперсионной среды, а изнутри за счет вращения, трения непосредственно молекул воды (рисунок 13). Таким образом, стабилизирующий слой дополнительно прогревается с внутренней стороны, со стороны воды. Видимо, это вносит определенный вклад в положительное воздействие микроволн на процесс обезвоживания нефти.

 агрев нефтяной эмульсии: а) термическим методом; б) с помощью-17

Рисунок 13 Нагрев нефтяной эмульсии: а) термическим методом; б) с помощью СВЧ-генератора.

Третья часть третьего раздела. Известно, что основной причиной образования промежуточных слоёв является присутствие в эмульсиях механических примесей и сульфида железа. Однако причинами образования промежуточных слоёв могут быть и применяемые деэмульгаторы, их высокая концентрация в системе. Для борьбы с механическими примесями и сульфидом железа, содержащимися в нефтяной эмульсии, существуют специальные способы и мероприятия. Систематических же исследований ассортимента деэмульгаторов на склонность их к образованию промежуточных слоев практически не проводилось. В заключительной части третьего раздела представлены результаты исследования реагентов-деэмульгаторов на склонность к образованию промежуточных слоев, а также рассмотрены некоторые пути, обеспечивающие существенное ослабление этого нежелательного свойства деэмульгаторов.

На наличие указанной склонности нами был проверен, в первую очередь, большой ассортимент реагентов (22 наименования), наиболее используемых для разрушения эмульсий в промысловых условиях. Все они являлись неионогенными ПАВ, в основном - блоксополимерами на основе оксидов алкиленов и их смесей. Испытания реагентов проводили на четырех естественных эмульсиях, которые были устойчивы в условиях испытаний и без реагентов не разрушались. В зависимости от стойкости эмульсий их разрушение проводили при различных расходах реагентов (50, 100, 150, 200 г/т.) при температуре 55 и 70 °С в течение двухчасового отстоя методом «бутылочной пробы». В этих условиях большинство реагентов обеспечили глубокое обезвоживание нефти (содержание остаточной воды составляло не более 1% мас.). После отстоя с границы раздела фаз нефть-вода отбирали промежуточный слой, в котором определяли содержание воды.

Результаты анализа показали, что наибольший объем промежуточного слоя высокой обводненности (до 10%) наблюдается при использовании реагентов Лапрол, Рекод 752А, Рекод 758, Дипроксамин 157, Проксамин 385, Сепарол 5084. Небольшой объем промежуточного слоя с малым содержанием воды в нем (до 3 % мас.) получали при применении реагентов LML, СНПХ 4315, Полинол.

Сравнение фенольных индексов испытуемых реагентов с их склонностью к образованию промежуточных слоев показало, что более гидрофобные реагенты (Полинол) не дают объемных промежуточных слоев. И наоборот, реагенты марки Лапрол со значительно большим фенольным индексом, т.е. с большей гидрофильностью, образуют устойчивые промежуточные слои.

Реагенты-деэмульгаторы, применяемые на промыслах, являются блоксополимерами и имеют различное строение. Строение их зависит от стартового вещества, к которому присоединяются оксиды алкилена, или от структуры алкилфенолформальдегидных смол как гидрофобной составляющей неионогенных ПАВ. Для изучения влияния структуры реагентов на их склонность к образованию промежуточного слоя были проведены исследования, в которых использовались деэмульгаторы различной структуры. В результате эксперимента было обнаружено, что реагенты, имеющие разветвленную структуру (Дипроксамин-157 и Лапрол 6003-18) дают промежуточный слой с большим содержанием воды - 3,6 и 3,01% соответственно. Реапон-4В, имеющий прямоцепочную структуру (таблица 3), практически не образует промежуточного слоя – содержание воды в нем составляет 0,86%.

Таблица 3 – Структурные формулы исследуемых реагентов.

Название реагента Структурная формула
Реапон–4В
Дипроксамин-157
Лапрол 6003-18

Таким образом, было показано, что наибольшей склонностью к образованию промслоев обладают структурно-разветвленные реагенты с повышенной гидрофильностью. Подобными характеристиками обладает деэмульгатор марки Лапрол 6003-18 и именно при его использовании, как отмечено в предшествующих испытаниях, образуются объемные обводненные промежуточные слои. С целью устранения такого недостатка были проведены исследования композиционных составов на основе Лапрола 6003-18.

Композиции были получены с применением четырех импортных присадок. Объем присадки в каждой композиции составлял 20% (в среднем на практике объем присадок к реагентам составляет 10-20%):

композиция №1 – Лапрол 6003-18 + присадка №1 (9909, Китай);

композиция №2 – Лапрол 6003-18 + присадка №2 (ХТ-420, Канада);

композиция №3 – Лапрол 6003-18 + присадка №3 (LML);

композиция №4 – Лапрол 6003-18 + присадка №4 (S-15, Канада).

Полученные смеси испытывали в процессе обезвоживания и сравнивали эффективность каждой композиции с действием самого Лапрола 6003-18 (таблица 4).

Как видно, положительный результат получен только при использовании композиции №2, которая обеспечивает наиболее глубокую степень обезвоживания нефти и минимальное содержание воды в промежуточном слое. Добавка к Лапролу присадок №1, №3, №4, при отсутствии положительных сдвигов по промслою ухудшает динамику отстоя воды.

В качестве присадок также были использованы реагенты-деэмульгаторы, не образующие промслоев – Реапон-4В и Полинол-53. При добавке реагента Полинол-53 в качестве присадки значительно снижается содержание воды в промежуточном слое (до 1,9%). При использовании в качестве присадки реагента Реапон-4В содержание воды в промежуточном слое не уменьшается.

Таблица 4 – Исследование композиций на основе Лапрол 6003-18 на склонность к образованию промслоев.

Название реагента Глубина обезвоживания (% мас.) за время отстоя, мин. Остаточная вода в промежуточном слое, % мас. Остаточная вода в верхнем слое, % мас.
15 30 45 60 75 90 105 120
Комп. №1 8 12 18 30 61 76 76 76 3,40 1,10
Комп. №2 0 5 30 76 92 95 99 99 следы следы
Комп. №3 0 15 38 68 76 76 76 76 3,50 2,21
Комп. №4 0 20 73 87 94 96 96 96 3,34 следы
Лапрол 6003-18 0 0 18 30 68 76 91 91 3,99 1,2

Для объяснения эффекта от действия присадок была исследована смачивающая способность реагента Лапрол 6003-18 и композиций на его основе. Смачивающую способность фиксировали скоростью капиллярной пропитки твердой фазы. В качестве твердой фазы использовали кварцевый песок с диаметром частиц 0,3 – 1 мм. В этом случае твердая фаза (подложка) имела гидрофильную поверхность. Для создания гидрофобной поверхности на кварцевом песке были использованы природные эмульгаторы – асфальтены, выделенные из нефти. Сначала измеряли смачивающую способность присадок (рисунок 14). Наибольшая скорость капиллярной пропитки была характерна для присадки №2. Наименьшая смачивающая способность была у реагента Лапрол 6003-18 и присадки №1. Композиции №1, №3, №4, по сравнению с исходным Лапролом, дают несущественное улучшение капиллярной пропитки.

Добавление присадки №2 к Лапролу существенно улучшает пропитку гидрофильной твердой фазы. Эти же закономерности, но с более явным эффектом, наблюдаются при смачивании асфальтеновой подложки. Таким образом, присадка №2 как индивидуально, так и в композиции проявляет лучшую смачивающую способность.

Рисунок 14 – Динамика смачивания гидрофобной твердой фазы реагентом Лапрол 6003-18 и присадками.

И, видимо, за счет лучшей смачивающей способности данной присадки существенно снижается образование промежуточного слоя в процессе обезвоживания нефти. Присадка хорошо смачивает природные эмульгаторы, удаляет их с границы раздела фаз, резко снижает механическую прочность на глобулах воды, в результате чего происходит укрупнение глобул и разрушение промежуточного слоя.

Таким образом, существенного снижения склонности реагентов к образованию промежуточного слоя можно добиться деэмульгирующим композиционным составом, используя в качестве присадок поверхностно-активные вещества, улучшающие смачивающую способность основного деэмульгатора по отношению к природным эмульгаторам.

В приложении 1 представлен акт промыслового испытания смеси деэмульгатора и присадки ХТ-420 на водонефтяной эмульсии ЦДНГ-1 ЗАО «Геология». Испытание показало положительный результат на способность смеси реагента с присадкой уменьшать образование промежуточного слоя при подготовке продукции скважин.

В приложении 2 приведен расчет экономической эффективности внедрения технологии по переработке промежуточных слоев на Северо-Альметьевском промышленном узле НГДУ «Альметьевнефть» ОАО «Татнефть». Средний чистый дисконтированный доход от внедрения данной технологии составит 1,1 млн. рублей в год (таблица 5).

Таблица 5 – Расчет экономической эффективности от внедрения технологии по переработке промежуточных слоев.

№ п/п Наименование затрат Ед.
изм.
До внедрения После внедрения Отклонение +,-
1 Капитальные вложения тыс. руб. 0 5700 5700
2 Объем утилизации промежуточного слоя в год тонн 2000 500 -1500
3 Эксплуатационные затраты: тыс. руб. 2865 3340,4 475,4
3.1 транспортные затраты на вывоз промежуточного слоя на нефтешламовую установку в год тыс. руб. 1470 490 -980
3.2 переработка промежуточного слоя на нефтешламовой установке «Карабаш» (объем согласно п.2) тыс. руб. 1395 465 -930
3.3 на электроэнергию при эксплуатации СВЧ-генератора в год тыс. руб. 0 225,4 225,4
3.4 на оплату труда при обслуживании СВЧ-генератора в год тыс. руб. 0 120 120
3.5 на добавку в промежуточный слой растворителя (прямогонного бензина) в год тыс. руб. 0 2040 2040
4 Дополнительный объем нефти в год полученной после переработки промежуточного слоя на месте его образования тонн 0 1500 1500
5 Выручка от реализации дополнительного объема нефти в год, полученного после переработки промежуточного слоя на месте его образования тыс. руб. 0 8669 8669
6 Срок окупаемости лет 2,2
7 Средняя величина чистого дисконтированного дохода в год тыс. руб. 1100

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ


    1. В результате проведенного анализа, выявлена необходимость и возможность интенсификации процессов обезвоживания нефти при внутрипромысловой подготовке с применением различных физических полей. Доказано, что обработка «свежих» эмульсий в РПАА совместно с реагентом-деэмульгатором приводит к более интенсивному и более полному отделению воды от нефти, в сравнении с термическим или термохимическим воздействием на водонефтяную эмульсию, что позволяет рекомендовать его включение в систему сбора и подготовки нефти на промыслах, а именно, перед внутритрубной деэмульсацией.
    2. На основании изучения возможности применения микроволнового аппарата в процессе обезвоживания высоковязких нефтей и труднорасслаиваемых промежуточных слоев установлено, что под воздействием микроволн наиболее полно обезвоживаются тяжелые нефти карбонатных коллекторов и промежуточные слои, сформированные в отстойной аппаратуре. Показано, что деэмульгаторы с разветвленной структурой, как правило, приводят к образованию высокостойких эмульсий «промежуточных слоев».
    3. Разработан метод обработки промежуточных слоев в микроволновом аппарате, сочетающий в себе воздействие на них реагента-деэмульгатора и растворителей (прямогонного бензина).
    4. Разработана методика подбора реагентов-деэмульгаторов, используемых для разрушения нефтяных эмульсий, учитывающая их структуру и капиллярные свойства, позволяющая резко ослабить образование трудно расслаиваемых промежуточных слоев.
    5. Разработана усовершенствованная технологическая схема сбора и подготовки скважиной продукции с включением в неё роторно-пульсационного акустического аппарата и СВЧ-генератора, позволяющая получить экономический эффект более одно миллиона с одной установки.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

  1. Садриев А.Р. «Изучение влияния механико-акустического воздействия на процесс обезвоживания нефти» [Текст] /А.Р. Садриев, А.А. Гречухина, Р.Ф. Хамидуллин // «Технология нефти и газа» – 2008 г. – №3. – С. 42-46.
  2. Садриев А.Р. «Исследования воздействия микроволновой обработки на устойчивость нефтяных эмульсий» [Текст] / А.Р. Садриев, И.Р. Миргалиев, А.А. Гречухина, Г.А. Морозов // «Технология нефти и газа» – 2009 г. – №1. – С. 28-31.
  3. Патент 2354445 РФ, МПК7 B01F7/00. «Акустический способ обработки жидкотекучих сред в роторно-пульсационном акустическом аппарате для его осуществления» / А.Р. Садриев, В.М. Фомин, Р.Ф. Хамидуллин [и др.]; заявитель и патентообладатель А.Р. Садриев, В.М. Фомин, Р.Ф. Хамидуллин [и др.] - № 2007132601/15; заявл. 29.08.2007 г.; опубл. 10.05.2009 г.; Бюл. №13.
  4. Патент 2366497 РФ, МПК7 B01F7/00. «Роторно-пульсационный акустический аппарат» / А.Р. Садриев, В.М. Фомин, Р.Ф. Хамидуллин [и др.]; заявитель и патентообладатель А.Р. Садриев, В.М. Фомин, Р.Ф. Хамидуллин [и др.]. - № 2007132600/15; заявл. 29.08.2007 г.; опубл. 10.09.2009 г.; Бюл. №25.
  5. Садриев А.Р. «Исследование совместного воздействия на нефтяные эмульсии реагентов-деэмульгаторов и механико-акустической или микроволновой обработки» / А.Р. Садриев, И.Р. Миргалиев, А.А. Гречухина // «Нефтепромысловая химия» мат. IV Всероссийской науч.-практич. конференции. - Москва: РГУ. – 2008 г. - С. 173-175.
  6. Садриев А.Р. «Применение роторно-пульсационного акустического аппарата в процессе подготовки нефти» / А.Р. Садриев, Р.Р. Фазулзянов, А.А. Гречухина // «Жить в XXI веке» в мат. конкурса VIII Республиканской школы студентов и аспирантов. - Казань: Изд-во КГТУ. – 2008 г. - С. 87-89.
  7. Садриев А.Р. «Разрушение водонефтяных эмульсий с помощью роторно-пульсационного акустического аппарата» / А.Р. Садриев, Р.Р. Фазулзянов, А.А. Гречухина, Р.Ф. Хамидуллин // «Химия и химическая технология в XXI веке» мат. Всероссийской науч.-практич. конференции. - Томск. – 2009 г. – С. 253-254.
  8. Садриев А.Р. «Влияние реагентов-деэмульгаторов на склонность к образованию промежуточных слоев» / А.Р. Садриев, Л.И. Фаррахова, А.А. Гречухина, Р.Ф. Хамидуллин // «Химия и химическая технология в XXI веке» мат. Всероссийской науч.-практич. конференции. - Томск. – 2009 г. – С. 254-255.


  9. Pages:     | 1 | 2 ||
     





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.