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

бо на товарно-сырьевых базах заводов, либо перед вхо дом на ЭЛОУ. Так, например, для татарских девонских

эмульсии по степени ее стойкости в момент сдачи нефти заводам транспортными управлениями.

Одновременно с этим необходимо установить диффе­ ренцированные цены на нефть, учитывающие не только содержание балласта в ней, но и стойкость эмульсин, которые были бы обязательны и при расчетах между промысловыми и транспортными организациями, с одной стороны, и транспортными управлениями и заводами, с другой. Это создает технические и экономические предпо­ сылки для улучшения качества нефти в процессе ее тран­ спортирования по магистральным трубопроводам про­ мысловыми и транспортными управлениями.

Оперспективах использования магистральных трубопроводов в технологических целях

Впредыдущих разделах было показано, что исполь­ зование в технологических целях магистральных нефте­ проводов позволяет решать важные народнохозяйствен­ ные задачи. Так, па примере использования в технологи­ ческих целях магистрального трубопровода Альметь­ евск—Горький была доказана возможность снижения со­ держащихся солей в нефти после ЭЛОУ в 3 раза и реше­ ния проблемы глубокого обессоливания нефти на НПЗ без наращивания дополнительных мощностей подготовки

тигнуто при использовании в технологических целях ма­ гистрального нефтепровода Альметьевск — Горький — Рязань, по которому откачивались стойкие эмульсин прикамской нефти.

Особое место в решении проблемы глубокого обессо- , ливания нефти на НПЗ занимает использование в техно­ логических целях горячих магистральных нефтепрово­ дов, например, Узень — Гурьев — Куйбышев.

130

Здесь эффект может быть особенно значителен. Так, гранспоршрование.по этому трубопроводу обезвожен­ ной до 0,5—0,7% мангышлакской нефти позволило без вмешательства со стороны в естественный ход процесса решить следующие задачи:

поставка высококачественной нефти на группу нефтеперерабатывающих заводов (Гурьевский НПЗ,

— поставка на базу смешения в районе Куйбышева высококачественной нефти, значительная часть которой направляется в нефтепровод обессоленной нефти «Друж­ ба» без дополнительной обработки.

В значительной мере это обусловлено гем, что с тех­ нологической точки зрения трубопровод Узепь—Гурьев — Куйбышев является эффективной обессоливающей ус­ тановкой, совмещающей процессы перекачки нефти с ее обессоливанием без применения пресной воды и электри­ ческою поля. Наряду с другими причинами это объяс­ няется тем, что режим движения эмульсии по горячему магистральному нефтепроводу в интервалах Узень — Гурьев и Гурьев — Куйбышев, а также между станция­ ми перекачек на каждом участке по уровню турбулент­ ности изменяется в широких пределах, характеризуемых числами Рейнольдса от 3900 до 150000. Это обусловлива­ ет эффективное разрушение эмульсин в процессе ее тран­ спортировки по трубопроводу п последовательное осуще­ ствление всех стадий процесса деэмульсации нефти, включая дробление капель, разрушение бронирующих оболочек на глобулах пластовой воды, слияние капель и их укрупнение, повышение воды в нижней части трубо­ проводов и расслоение потока па нефть н воду непосред­ ственно в трубопроводе на тех его участках, которые характеризуются низким уровнем турбулентности.

Длительная и эффективная эксплуатация технологи­ ческого комплекса промысловою и транспортною обо­ рудования в интервале Узепь -- Куйбышев позволила уже теперь практически решить более’простыми и деше­ выми средствами все основные перечисленные выше за­

131

дачи, которые обычно решаются путем обессоливания нефти непосредственно па промыслах.

В этих условиях строительство обессоливающей уста­ новки в Узеип, например, привело бы к напрасным зат­ ратам огромных -государственных средств и нанесло бы стране существенный экономический ущерб.

Такие же выводы справедливы и для других районов. Вместе с тем предложение использовать магистральные трубопроводы в технологических целях встречает извест­ ное сопротивление. Причины этого различны, но в боль­ шинстве своем к технологии они никакого отношения нс имеют. Мы остановимся лишь на тех из них, которые мо­ гут быть отнесены к технологическим.

—к резкому повышению коррозии трубопроводов;

—к образованию водных пробок и снижению произ­ водительности трубопроводов;

—к увеличению балласта в нефти и повышению Iранспортпых расходов.

Дли горячих трубопроводов выдвигается -дополни­ тельный аргумент— появление свободной воды в трубо­ проводе тушит нагревательные печи по его трассе. Преж­ де чем перейти к рассмотрению каждого из этих аргу­ ментов, отметим, что использование магистральных тру­ бопроводов в технологических целях может быть осу­ ществлено различным образом и, в частности, возможно пассивное и активное использование их. К пассивному можно отнести сознательное и разумное использование эффекта разрушения эмульсии в трубопроводе дли улуч­ шении качества нефти при ее поступлении на товарные парки, головные сооружения или заводские ЭЛОУ и учет этих явлений в технологических схемах без вмешательст­ ва в режим работы трубопровода. В этом случае техно­ логам на заводах пли работникам транспортных управ­ лении остается лишь воспользоваться в интересах госу­ дарства результатами естественных процессов разруше­ ния эмульсии, протекающих в трубопроводах при ее транспортировании. Здесь возможны такие, операции, как сброс дренажной воды перед поступлением нефти на ЭЛОУ или перед ее дальнейшей перекачкой, упрощение технологического процесса обессоливания и т. д. Вос­

132

пользоваться работой магистрального трубопровода в интересах государства — значит предпринять такие дей­ ствия, из которых (на основе учета «остаточной» стойко­ сти эмульсии после ее разрушения в трубопроводе) при­ нимается решение ограничить или исключить строитель­ ство для подготовки нефти ненужных объектов на про­ мыслах или заводах без ухудшения планового качества обессоленной нефти. Примером такого решения мог бы быть отказ от строительства обессоливающей установки

вУзени. При таком способе использования магистраль­ ных трубопроводов в технологических целях все указан­ ные выше возражения автоматически отпадают, так как

вэтом случае его режимные характеристики преднаме­ ренно не улучшаются и не ухудшаются. И вопрос состоит лишь в том, воспользуемся ли мы в интересах государ­ ства теми возможностями, которые представляет нам разрушение эмульсии в трубопроводах, или нет. В этом смысле пассивное использование трубопроводов может быть весьма эффективным, особенно на стадии проекти­

рования обустройства нефтяных районов и строительст­ ва нефтеперерабатывающих заводов.

Активное использование магистральных трубопрово­ дов в зависимости от поставленной задачи предполагает в числе других осуществление таких операций, как вве­ дение в трубопровод реагента-деэмульгатора, промывоч­ ной воды, либо промывочной воды совместно с реаген­ том-деэмульгатором.

Рассмотрим, какое влияние могут оказать эти дейст­ вия на усиление проблемы коррозии, ухудшение рабо­ ты трубопровода и т. д.

Проблема коррозии. Высокоэффективные неионоген­ ные реагенты-деэмульгаторы для обезвоживания и обес­ соливания нефти применяются за рубежом уже не один десяток лет. В нашей стране широкое их применение от­ носится к 1962 году. С тех пор на нефтеперерабатываю­ щие заводы транспортируется обработанная реагентом на промыслах нефть с остаточным содержанием воды до 2% и оставшимся в ней реагентом-деэмульгатором. В со­ ответствии с появившимися в последнее время работами, в откачиваемой на заводы нефти после ее обезвоживания на промыслах содержится значительное количество реа­ гента. Таким образом, в нефти содержится значительное

количество деэмульгатора, независимо от наших дей­ ствий.

С момента широкого применения деэмульгаторов это­ го типа прошло уже более 11 лет. Тем не менее практи­ ке не известны случаи прорыва трубопроводов по причи­ не внутренней коррозии, которая могла произойти из-за присутствия в нефти реагента-деэмульгатора [120]. Не известны такие случаи и в зарубежной практике. Это объясняется не только тем, что применяемые деэмульга­ торы не агрессивны по своей природе. Как показали ис­ следования авторов [23], присутствие в нефти реагентадеэмульгатора и соленой пластовой воды, лишенной кис­ лорода, на скорость коррозии внутренней полости трубо­ проводов практически не влияют и поэтому могут не приниматься в расчет.

Прямые замеры скорости коррозии металлических образцов в трубопроводе Альметьевск — Горький — Ря­ зань, выполненные институтом ТатНИПИнефть, при транспортировании по нему прикамской нефти, обезво­ женной с применением деэмульгатора на промысловых установках, показали, что она может быть охарактеризо­ вана величиной порядка 0,006—0,009 мм/год, а при до­ бавке в эту нефть деэмульгатора из расчета 20 г/т ско­ рость коррозии составила 0,008 мм/год, т. е. практически не изменилась.

Такие же соотношения сохранились и при изучении коррозии трубопроводов, транспортирующих сернистую нефть и используемых для трубной деэмульсации продук­ ции скважин обводненностью до 25%. Скорость коррозии до и после введения реагента составила 0,00465 и 0,00697 г/м2 час соответственно.

Обстоятельные исследования скорости коррозии тру­ бопроводов, транспортировавших водонефтяные эмуль­ сии с содержанием воды от 10 до 70%, обработанные реа­ гентом из расчета 10—15 г/т, были проведены А. В. Валихановым и Р. Т. Булгаковым и др. (1971 г.). Было ус­ тановлено, что скорость коррозии трубопроводов герме­ тизированной системы сбора ничтожна, составляет 0,0015—0,0065 мм/год и не зависит от того, вводился в

поток реагент-деэмульгатор или нет. Авторы пришли к выводу, что основной причиной коррозии нефтепромыс­ лового оборудования является кислород воздуха.

134

Аналогичная точка зрения выражается А. А. Тони­ ком, К. Р. Низамовым и Е. М. Тиховой [23], которые от­ мечают, что путевая деэмульсация нефтей, не содержа­ щих сероводорода, сопровождаемая введением неионо­ генных деэмульгаторов и выделением воды в отдельную фазу, в.коррозионном отношении не опасна и прогноз ис­ пользования трубопроводов в технологических целях с этой точки зрения вполне благоприятен. Авторы отмеча­ ют, что основным коррозионным агентом для нейтраль­

что по причине внутренней коррозии из-за повышенного содержания воды и солей в нефти, по данным Урало-Си­ бирского нефтепроводного управления, не было ни одно­ го случая аварии или разрушения нефтепроводов.

В обзоре В. Б. Галеева, Б. В. Амосова и др. [20], осу­ ществлявших учет всех видов разрушений трубопроводов управления Урало-Сибирских нефтепроводов Главтранс­ нефти МНП и Уральского управления магистральных продуктопроводов Главнефтеснаба РСФСР с 1951 г., указывается, что 95% от общего числа сквозных коррози­ онных повреждений трубопроводов последних лет вызва­ но действием блуждающих токов, а остальные —4—5%— действием агрессивных грунтов (почвенная коррозия).

Из 231 случая, зарегистрированного авторами за 11 лет (1959—1970 гг.), ни одного прорыва магистрального трубопровода не произошло по причине внутренней кор­ розии из-за присутствия в нефти воды и солей.

Имеющиеся же случаи порывов, естественно, не выд­ вигаются в качестве аргументов в пользу отказа от эко­ номического трубопроводного транспорта. Также, види­ мо, нелогично из-за напрасных опасений коррозии тру­ бопроводов отказываться от экономичной технологии улучшения качества нефти в процессе ее транспортиро­ вания.

О ничтожном влиянии, по сравнению с другими при­ чинами, внутренней коррозии на создание аварийных си­ туаций свидетельствуют данные, приведенные в работе [20] по американским источникам. Так. прорывы трубо­

135

проводов и число случаев, обусловленных различными причинами, по этим данным распределились следующим

образом:

внешняя коррозия —7500; утечки в муфтах —3000;

случайные повреждения трубопроводов —3500; разрыв труб —270; внутренняя коррозия —250;

разрыв муфтовых соединений —210; разрыв поперечных сварных стыков —95.

Из этих данных видно, что случаи внутренней корро­ зии трубопроводов, в числе которых могут быть и такие, которые вызваны действием сероводорода, кислорода и других газов, крайне редки, и на их долю приходится все­ го лишь 2,27%.

Таким образом, проблемы коррозии трубопроводов при введении в поток нефти реагентов-деэмульгаторов в процессе ее транспортирования практически не возни­ кает.

Рассмотрим, как изменяется скорость коррозии тру­ бопроводов при введении в них пресной промывочной во­ ды и реагента для осуществления трубного обессолива­ ния.

Как отмечается в работах ряда авторов, применение пресной воды при обессоливании нефти приводит к уси­ лению коррозии оборудования в основном из-за раство­ ренного в ней кислорода.

Исследованиями, выполненными институтом ТатНИ-

нефти, показано, что такое возрастание коррозии дейст­ вительно имеет место. Так, скорость коррозии до и после введения в поток нефти пресной воды (4,26%) и реагента (60 г/г) составила соответственно 0,026 и 0,112 г/м2 час. Однако это возрастание коррозии может быть легко ней­ трализовано применением деэмульгаторов, содержа­ щих в себе ингибиторы коррозии, например, сепароль-25 с ингибитором III или ингибиторы типа ИКН-1, ИКБ-4.

Весьма перспективным средством борьбы с коррозией в этом случае считается освобождение пресной воды, применяем^ при обессоливании, от содержащегося в ней кислорода методом деаэрации.

136

Немаловажным обстоятельством является и тот факт, что при обессоливании нефти в трубопроводах с приме­ нением пресной воды ее требуется в 3—5 раз меньше, чем при обессоливании на установках. Это обусловлива­ ет возможность такой ситуации, при которой с точки зрения-коррозии окажется более выгодным осуществлять обессоливание в трубопроводах, чем на установках. Объясняется это тем, что при перемешивании нефти с пресной водой до 95% содержащегося в воде кислорода переходит в нефть, в которой он в 5—7 раз растворяет­ ся лучше, чем в воде. Следовательно, после обессолива­ ния нефти на установке промывочная вода сбрасывает­ ся в канализацию, а содержащийся в ней кислород час­ тично обусловливает коррозию оборудования, а частич­ но уходит вместе с нефтью в магистральный трубопровод и создает там коррозионно-опасную ситуацию.

Таким образом, если при обессоливании нефти на установках используется 10% пресной воды и половина содержащегося в ней кислорода перейдет в нефть, это окажется эквивалентным обессоливанию нефти непосред­ ственно в трубопроводе при расходе промывочной воды порядка 5%. Сейчас уже известно, что в ряде случаев для обессоливания нефти в трубопроводах достаточно введения 2—3% пресной воды.

чем на установках, и вся критика в отношении создания коррозионной ситуации в трубопроводах в этих случаях должна быть отнесена к установкам. Эти же явления объясняют целесообразность, с точки зрения коррозии, транспортировать по трубопроводам не обессоленную, а обезвоженную нефть. В самом деле, соленая пластовая вода кислорода в себе не содержит. Обессоливание неф­ ти на установках увеличивает содержание в ней кисло­ рода. Кроме того, в нефти после обессоливания остает­ ся 0,1—0,3% пресной воды, содержащей в себе кислород. Отсюда становится понятным, что глубоко обезвоженная нефть (до 0,2% воды) является менее агрессивной, чем

137

промыслах, а не наоборот, как это имело место до не­ давнего времени. Поэтому обессоливание нефти в трубо­ проводах должно найти более широкое применение. Исключительная эффективность процесса, предельно низкая себестоимость и возможность в несколько раз снизить расход пресной промывочной воды обусловлива­ ют перспективность этого метода и объясняют повсеме­ стно проявляемый к нему интерес.

Образование водных подушек. Возникновение водных подушек в застойных зонах магистральных трубопрово­ дов может иметь несколько последствий: усиление кор­ розии трубопровода в местах их образования, снижение производительности и т. д. Обычно образование этих по­ душек совершенно неправильно связывают с активным использованием магистрального трубопровода в техноло­ гических целях и, в частности, с введением в него реа­ гента-деэмульгатора.

В действительности появление водных подушек свя­ зано с обезвоживанием нефти на промысловых установ­ ках и автоматическим продолжением этого процесса уже непосредственно в трубопроводах. Причем накопление воды в застойных зонах кроме гидродинамических при­ чин обусловлено и высоким значением поверхностного натяжения на границе раздела фаз «нефть—вода», что, в свою очередь, объясняется недостаточным содержанием реагента в водной или нефтяной фазах. Известно, что критический размер капель dKp, которые могут суще­ ствовать при данном гидродинамическом режиме, про­ порционален корню квадратному из значения поверхно­

больше размеры капель и больше шансов на их выпаде­

на каплях и самое главное — прочнее пленка природных

снижается, а прочность бронирующих оболочек на кап­ лях пластовой воды уменьшается. С уменьшением о про­ является тенденция к дроблению капель и улучшению условий для их транспортирования потоком. Полностью разрушается пленка асфальтово-смолистых веществ и

138

парафина на границе раздела фаз «нефть — вода» вод­ ной подушки и движущегося потока нефти. Появляются условия для эмульгирования и выноса накопившейся в подушке воды. В самом деле, работа потока нефти п, зат­ рачиваемая на эмульгирование воды, входящей в состав подушки, прямо пропорциональна значению натяжения на границе раздела фаз «нефть — вода», т. е. «~о.

Снижение значения о, например в 5 раз, означает, что при всех прочих равных условиях, на эмульгирование входящей в состав подушки воды будет затрачено в 5 раз меньше энергии, т. е. процесс произойдет быстрее и эффективнее.

Следовательно, введение реагента в достаточном ко­ личестве способствует не возникновению, а ликвидации водных пробок и выносу их потоком, пропускная способ­ ность трубопровода не снижается, а повышается, а так­ же обеспечивается его очистка.

Именно это и имело место при проведении Горьков­ ского и Рязанского исследований по вовлечению магист­ ральных трубопроводов в технологический цикл подго­ товки нефти.

Приход на Горьковский НПЗ водных пробок свиде­ тельствовал о начале процесса эффективной очистки трубопровода от образовавшихся в нем скоплений воды и парафина. Отсюда следует, что систематическая подача реагента в трубопроводы может только повысить ста­ бильность их работы и выравнить качество нефти в про­ цессе ее транспортирования. Следовательно, введение в

трубопроводы реагентов-деэмульгаторов оказывается весьма благоприятным и с этой точки зрения.

Транспортирование балласта с нефтью неэкономично в любом случае. Однако совмещение его с деэмульсаци-

марными затратами на эти же процессы после перекачки, плюс расходы по транспортированию балласта.

Так, например, обессоливание нефти на промыслах Татарии даже методами трубной деэмульсации будет стоить 5—6 коп. После этого обессоленная нефть (содер­ жание солей 40 мг/л, воды—0,1%) может быть транс­ портирована на НПЗ, где и будет обессолена до 5—

1Э9