книги из ГПНТБ / Тронов В.П. Обезвоживание и обессоливание нефти из опыта работы об-ния Татнефть

тывающей угленосную нефть. Как уже отмечалось ранее, в товарный парк при ЭЛОУ поступает 5500—6000 т/сутки жидкости с обводненностью 30—40%. Общее время дви­ жения угленосной эмульсии по промысловым коммуни­ кациям составляет 5—8 часов, скорость движения на раз­ личных участках сборного трубопровода изменяется в пределах 0,8—1,3 м/сек, число Re от 4000 до 6000. Содер­ жание воды в сырье составляет 30—34%. Для включе­ ния в технологическую схему сборного трубопровода промысловых систем сбора реагент 4411 65% концентра­ ции подавался в нескольких точках на головных участках трубопровода из расчета 20 г/т. Разрушенная в трубопро­ водах угленосная эмульсия поступала в технологический резервуар обычным образом, так как последний распре­ делительным устройством оборудован не был. Из техно­ логического резервуара, работающего транзитом, отде­ лившаяся от нефти вода непрерывным потоком откачива­ ется на старый товарный парк, а нефть с остаточным со­ держанием воды 10—15% направляется на ЭЛОУ для обезвоживания и обессоливания. Анализ работы ЭЛОУ за два смежных месяца (июнь, июль) показал, что пере­ вод установки на режим работы по совмещенной схеме позволил значительно улучшить качество полученной на ней нефти. При работе установки в обычном для нее ре­ жиме (без промысловых систем сбора) характерен боль­ шой разброс данных по содержанию солей в подготов­ ленной нефти, что свидетельствует о неустойчивом режи­ ме ее работы. Так, содержание солей в нефти после элек­ тродегидраторов до включения в технологическую схему промысловых систем сбора колебалось в пределах от 40 до 450 мг/л. Обращает на себя внимание и тот факт, что большое число случаев приходится на содержание в неф­ ти солей порядка 100—150 мг/л. Данные о работе ЭЛОУ за один наиболее характерный день представлены в табл. 13.

Из таблицы видно, что диапазон изменения содержа­ ния солей в товарном парке очень велик, а коэффициент неустойчивости процесса Кн составил величину порядка

мальное и минимальное содержание солей в нефти в те­ чение суток соответственно).

90

При использовании промысловых трубопроводов в технологических целях среднее содержание солей в неф­ ти на выходе электродегидраторов за время испытаний составило 50—100 мг/л. При увеличении расхода реаген­ та на пунктах его подачи промысловых систем сбора до 25 г/г содержание солей в подготовленной нефти, по данным ходовых анализов, снизилось по сравнению с исходными почти в 2 раза и за период с 23—25/VII 1972 г. включительно достигло уровня 50 мг/л (табл. 14).

Таблица 14

Качество нефти на выходе ЭЛОУ за 23/V1I 1971 г.

91

Из таблицы видно, что устойчивость процесса значи­

тельно возросла, а содержание солей в нефти вплотную приблизилось к требованиям ГОСТа. Коэффициент неу­ стойчивости процесса в этом случае составил всего лишь 1,89, что в 3 раза меньше, чем при работе установки без промысловых систем сбора. А среднее абсолютное содер­ жание солей в нефти уменьшилось почти в 3 раза. Оста­ точная пресная вода быстро отделяется в товарных ре­ зервуарах при их заполнении и значительно повышает глубину обессоливания нефти.

Так, среднее содержание воды и солей в нефти после заполнения РВС-5000 и подготовки его к откачке при ис­ пользовании в технологическом цикле промысловых сис­ тем сбора за период исследований составило соответст­ венно: воды — «следы», солей —20 мг/л.

Анализ показал, что за исключением двух случаев, когда по техническим причинам реагент на промыслах не подавался, установка работала в устойчивом режиме и стабильно обеспечивала получение нефти высокого ка­ чества в течение всего месяца. Содержание солей в неф­ ти в этом случае, по данным ходовых анализов, колеба­ лось с незначительной амплитудой около среднего зна­ чения порядка 48—50 мг/л. Прекращение подачи реаген­ та на промыслах и отключение из технологического цик­ ла промысловых систем сбора сразу же сказалось на ка­ честве нефти, которое резко ухудшилось, хотя на уста­ новке продолжали дозировать реагент в таком же коли­ честве, как и до подключения в работу промысловых сис­

вблоке с промысловыми системами сбора можно судить

ипо кривым распределения качества за июнь и июль ме­ сяцы, представленным на рис. 12. Как видно из графика, максимум кривой распределения'2, соответствующей ре­

жиму работы установки в блоке с промысловыми систе­ мами сбора, резко сдвинут влево, в область малых зна­ чений содержания солей в подготовленной нефти, а нисходящая ветвь кривой, отвечающая случаям высоко­ го содержания солей в нефти, прошла гораздо ниже соответствующей части кривой /. Следует, однако, до­ бавить, что эта часть кривой даже в таком виде своим появлением обязана исключительно срывам в подаче реагента на промыслах. Нормальный вид нисходящей

92

мере угленосных бавлинских нефтей показано, что пере­ вод обессоливающих установок на работу по совмещен­ ной схеме в блоке с промысловыми системами сбора поз­ воляет резко улучшить качество обессоленной нефти и обеспечить получение нефти экспортных кондиций непо­ средственно на выходе из установки. Наряду с этим значительно повышается стабильность ее работы.

Снижение расхода реагента

Технология обезвоживания и обессоливания нефти термохимическом способом на установках по подготовке нефти основана на использовании принципа слияния глобул пластовой воды в условиях отстояв рабочем объ­ еме отстойной аппаратуры. Вместе с тем из современной теории оптимальных условий разрушения дисперсных систем, разработанной в институте ТатНИПИнефть, из­ вестно, что процесс разрушения эмульсии в присутствии поверхностно-активных веществ осуществляется с боль­ шей степенью эффективности при определенном уровне турбулентности движущего потока нефти. В соответст­ вии с основными принципами этой теории целесообразно разделить процесс деэмульсации нефти на три фазы — разрушение бронирующих оболочек, укрупнение капель, расслоение нефти. Осуществлять первые два целесооб­ разно в трубопроводах, оставив за аппаратурой термо­ химических установок и резервуарами товарных парков лишь функцию водоотделителей. Поэтому перевод уста­ новок по подготовке нефти на работу по совмещенной технологической схеме должен способствовать повыше­ нию их производительности, снижению расхода реаген­ та и улучшению качества нефти.

К теоретическим предпосылкам снижения расхода реагента на установках, при вовлечении в технологичес­ кую схему промысловых систем сбора (при всех прочих равных условиях), следует отнести следующие положе­ ния. Расход реагента для достижения известных результатов в процессе деэмульсации нефти определя­ ется в основном тремя параметрами:

1) концентрацией реагента в большинстве разбавле ных капель пластовой воды, которая должна быть доста­ точной для разрушения бронирующих оболочек на кап­ лях пластовой воды без реагента при их взаимных стол-

94

кновениях в объеме нефти, пристенном слое или на стенке аппарата;

2)общим количеством активных капель, содержа­ щих реагент в начальный момент;

3)изменением их числа за счет процессов массопередачи с течением времени при неограниченно большом запасе технологического времени.

Последние два требования при трубной деэмульсации практического значения не имеют и расход реагента зависит только от нижнего допустимого предела концен­ трации реагента в каплях пластовой воды, при которой

еще могут иметь место процессы активного разрушения бронирующих оболочек. В этом случае большое значение имеет содержание воды в нефти.

Совершенно иная картина складывается при ограни­ ченном запасе технологического времени на установках. Здесь глубина разрушения эмульсии определяется всеми тремя параметрами. Причем значение последних двух весьма существенно.

В самом деле, общее количество капель, получивших реагент в результате массообменных процессов, на фик­ сированный момент времени зависит от количества ка­ пель, содержащих реагент в начальный период п2 (ввод деэмульгатора), от темпа увеличения и абсолютного чис­ ла смешанных капель я3. Другими словами, эффектив­ ность деэмульсации нефти Э является функцией п2 и л3, т. е.

Э =/(п2, п3).

Процесс разрушения бронирующих оболочек и доведе­ ние реагента до каждой капли считается законченным при —0, где rii— число капель с неразрушенной бро­ нирующей оболочкой.

Вместе с тем п2 зависит от абсолютного количества и степени разбавленности раствора реагента при его вве­ дении в поток нефти, а л3 определяется режимом дви­ жения эмульсии, эффективностью процессов массопередачи и продолжительностью совместного движения капель пластовой воды и реагентоносителя. Увеличение п2 легко достигается за счет применения слабоконцентрирован­ ных растворов, а равномерное распределение капель п2 среди капель п\ осуществляется при перемешивании по­ тока на насосах, смесителях и т. д.

95

Сложнее на обычных установках по подготовке неф­ ти обстоит дело с изменением п3, которое (при всех про­ чих равных условиях) наряду с другими параметрами является функцией таких величин, как время и режим движения, т. е.

n3= f - ( n 3Re-i).

В реальных условиях при т,ц2>1 эти параметры в какой-то мере могут компенсировать друг друга.

Так недостаток / на установке и низкие значения п3 в определенных пределах могут быть компенсированы уве­ личением «г, т. е. расходом реагента.

С другой стороны, увеличение t и изменение в нуж­ ном направлении Re ведет к уменьшению необходимого значения «2, т. е. уменьшению расхода реагента. В самом деле, недостаток в потоке капель, содержащих в себе реагент, т. е. п2 для получения определенного количества п3 и завершения процесса в определенное время t может быть компенсировано интенсификацией процесса массо-

щем уровне турбулентности, так как общее число столкно­ вений капель п\ и п3 может быть одинаковым. Это же са­ мое будет иметь место при увеличении технологическо­ го времени t. Все эти предпосылки и обеспечиваются при включении в технологический цикл подготовки действую­ щих установок промысловых систем сбора или встроен­ ных трубопроводов-каплеобразователей. В этом случае технологическое время t значительно увеличивается. В подавляющем большинстве случаев ламинарный ре­ жим движения нефти в отстойной аппаратуре дополня­ ется процессами массообмена в трубопроводах промы­ словых систем сбора при турбулентном режиме.

Все это и обеспечивает достижение необходимого числа смешанных капель п3 при минимальных значениях п2, т. е. при минимальном расходе реагента.

Проверка этих положений в промышленных услови­ ях на примере угленосных нефтей была проведена на ЭЛОУ-1 НГ'ДУ «Бавлынефть». В товарный парк при ЭЛОУ с промыслов поступает 6000 т нефти в сутки об­ водненностью 30—35%. Для увеличения технологическо­ го времени и создания благоприятных с гидродинамиче­

96

ской точки зрения условий для массообмена реагент 4411,65% концентрации подавался в наиболее удаленных точках от товарного парка ДНС-1, ГУ-98, ГУ-494 (в 1 ва­ рианте реагент подавался на ДНС-1), во II — на ДНС-1 и ГЗНУ-98, в III — на ДНС-1, ГЗНУ-98 и ГЗНУ-494). Анализ работы ЭЛОУ за период с 1 по 20 октября пока­ зал, что средний расход реагента на блоке обессолива­ ния без использования трубопроводов в цикле подготов­ ки нефти составил в среднем 70—80 г/г. Ходовые анали­ зы на содержание хлористых солей в нефти на выходе из установки показали их наличие в ней порядка 100 мг/л.

Наиболее эффективное разрушение угленосных эмульсий в трубопроводах и затем на установке отме­ чено при дозировке реагента из расчета 20—25 г/г по III варианту. В процессе исследований расход реагента на ЭЛОУ постепенно снижали.

За период с 23/Х по 4/XI 1971 г. (промысловая систе­ ма сбора включена в технологический цикл) средний рас­ ход реагента на блоке обессоливания составил 35—40 г/г, качество нефти при этом не ухудшилось, содержание солей по ходовым анализам составило 100 мг/л. В от­ дельные смены 3—4Д1 1971 г. средний расход реагента на блоке обессоливания составил 33—38 г/г (см. табл. 15), а содержание солей на выходе из ЭЛОУ не превы­ шало при этом 50—100 мг/л.

Средний суммарный расход реагента в этом случае составил 55—60 г/т, в том числе на ГУ — 20—25 г/т и на ЭЛОУ — 30—35 г/т.

При суммарной дозировке реагента по III варианту (на ДНС-1, ГЗНУ-98, 494 и ЭЛОУ) порядка 55—60 г/г содержание солей в нефти по ходовым анализам состав­ ляло 60—80 мг/л, т. е. на 20—40% ниже, чем при обыч­ ном режиме работы ЭЛОУ.

В процессе проведения испытаний исследовали режим работы ЭЛОУ при повышенных расходах реагента . на установке без использования в технологических целях систем сбора. С 1 по 7/IX 1971 г. реагент подавался толь­ ко на блоке обессоливания из расчета 100 г/г, т. е. столько же, сколько ранее подавалось на ГЗНУ и ДНС (25 г/т) и ЭЛОУ (75 г/г) вместе при получении высококачествен­ ной готовой нефти. Показатель качества нефти по ходо­

Т а б л и ц а 1$

Режим работы ЭЛОУ

П р и м е ч а й и е. Расход 4411 на РУ и ДНС 18 г/т жидкости.

составил 80—100 мг/л. Отсюда следует, что увеличение расхода реагента на ЭЛОУ без использования промыс­ ловых систем сбора и транспорта в цикле подготовки угленосной нефти в данном случае к улучшению каче­ ства обессоленной нефти на выходе из установки практи­ чески не приводит. Это свидетельствует о меньшей степе­ ни влияния «2 в области расходов реагента, превышаю­ щих необходимый минимум, по сравнению с другими па­ раметрами. На основании этих исследований следует за­ ключить, что перевод установок по подготовке угленос­ ной нефти на работу по совмещенной технологической схеме позволяет сократить расход реагента на 20 г/т при сохранении ее качества.

Кроме того, значительно улучшается качество подго­ тавливаемой нефти. Отсюда следует, что необходимо осуществлять повсеместный перевод действующих обез­ воживающих и обессоливающих установок на режим работы по совмещенной схеме.

98

Работа установки с трубопроводом-каплеобразователем на I ступени

Известно [70, 71], что коммуникационные трубопрово­ ды между сырьевыми насосами и отстойной аппаратурой выполняют технологические функции, т. е. наряду с тран­ спортированием эмульсии из одного аппарата в другой движущаяся в них эмульсия подвергается глубокому разрушению за счет последовательно протекающих про­ цессов дробления и слияния капель различного качества друг с другом со сдвигом в сторону укрупнения капель. Однако длина и диаметр этих трубопроводов на горячих участках перед I и II ступенями, как правило, не соот­ ветствуют оптимальным значениям. Поэтому расчетные удлинения трубопроводов и изменение их диаметров приводят к резкому улучшению качества обезвоженной нефти и сокращению времени пребывания нефти в от­ стойниках I ступени. Другими словами, в технологиче­ скую схему деэмульсации нефти вводится новый - аппа­ рат — каплеобразователь, назначение которого ясно из его названия. Проверка возможности улучшения каче­ ства угленосной нефти с помощью встроенного каплеобразователя была проведена на ЭЛОУ-1 НГДУ «Бавлынефть».

Для этого был построен и использован секционный каплеобразователь, позволяющий подключать секции Последовательно как перед I, так и перед II ступенями. Принципиальная схема обвязки каплеобразователя при ЭЛОУ-1 НГДУ «Бавлынефть» аналогична Бирючевской ТХУ. Петля-каплеобразователь построена в виде рамы, состоящей из трех секций. Первая секция — из трубы 06", длиной 400 м и последняя — из трубы014", длиной