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

ветственно оборудованных резервуаров с защитным по­ крытием потери легких фракций практически исключа­ ются по двум причинам. Первая причина состоит в том, что после ступени горячей сепарации длина трубопрово­ дов между сепараторами и товарным парком может быть подобрана таким образом, чтобы температура нефти на входе в резервуар была не ниже 20° С; вторая — в том, что технологические резервуары можно эксплуатировать в режиме транзита. Это позволяет исключить потери за счет больших дыханий.

Таким образом, осуществление этих мероприятий по­ зволит не только решить задачу по снижению упругости паров до требуемых норм, но и значительно уменьшить возможные потери в товарных парках.

Пропускная способность одного резервуара объемом 5000 м3 на промыслах Татарии достигает 10—12 тыс. т в сутки. Эго эквивалентно работе термохимической уста­ новки производительностью около 4 млн. тв год.

Стоимость технологического резервуара такого объе­ ма вместе с дозирующими и другими устройствами со­ ставляет около 50 тыс. руб. Стоимость термохимической установки обычного типа — более миллиона рублей. Кро­

предусмотрено проектами, сброс воды может осущест­ вляться из горизонтальных отстойников, работающих под давлением. Для этих же целей могут быть использованы концевые сепарационные установки.

При использовании в качестве водоотделителей булитов даже объемом по 200 м3 каждый капиталовложения резко возрастают.

Применение булитов целесообразно лишь тогда, ког­ да непосредственно из них можно непрерывно подавать нефть на внешний транспорт. При этом должна быть предусмотрена такая схема движения нефти, при которой вплоть до нефтеперерабатывающего завода исключена возможность контакта нефти с атмосферой. В резер­ вуары промысла нефть в этом случае будет направляться только в аварийных ситуациях.

Применение больших емкостей, которые могут ис­ пользоваться как в технологических целях, так и в каче-

40

стве буферных резервуаров для обеспечения непрерыв­ ной подачи нефти на внешний транспорт, значительно экономичней, чем эксплуатация большого числа булитов.

Роль таких емкостей могут играть резервуары с гер­ метичными крышами, имеющие газоуравнительную об­ вязку. Однако в практике добычи и подготовки нефти всегда имеются случаи, когда товарный парк по какойлибо причине не может бьпь использован в технологи­ ческом цикле. Тогда совмещение процессов разрушения эмульсии с ее транспортированием по промысловым, системам сбора или другим трубопроводам является, очевидно, наиболее эффективным средством для сокра­ щения времени пребывания нефти в булитах.

В ряде случаев совмещение процесса обезвоживания нефти с ее трапспортиванием по промысловым системам сбора или прокачкой через смонтированные перед водо­ отделителями трубопроводы может быть осуществлено при помощи горячих дренажных вод, сбрасываемых с действующих установок по подготовке нефти. В этих случаях горячая дренажная вода подается по трубопро­ воду, врезаемому в линию сырой нефти на подход к во­ доотделителям (за 300—400 .«). и перемешивается с эмульсией.

41

Соотношение дренажной воды и обрабатываемой неф­ ти зависит от качества смешиваемых жидкостей и подби­ рается опытным путем. Для условий Ромашкинского ме­

(НГДУ) «Актюбанефть», «Альметьевнефть», «Елховнефть» и др. Остаточное содержание воды в сдаваемой нефти, подготовленной по этой схеме, составляет 0,5— 1,5%.

Вариант совмещенной технологической схемы подго­ товки нефти в интервале скважина — промысловый то­ варный парк как для обустроенных, так и для вновь вводимых в разработку месторождений представлен на рис. 1 (элементы I—V).

Для оценки эффективности совмещенных схем под­ готовки нефти и определения набора дополнительного оборудования необходимо располагать данными предва­ рительных исследований. Для этого в лабораторных ус­ ловиях определяется глубина обезвоживания нефти при использовании в технологических целях промысловых трубопроводов для трех основных режимов: без подогре­ ва, с подогревом при отстое, с путевым подогревом.

моделируется режим разрушения эмульсии в процессе ее движения по промысловым трубопроводам.

По данным замеров строятся графики зависимости остаточного содержания воды в нефти для каждого из режимов. Из трех режимов выбирается тот, который обеспечивает возможность получения нефти, обезвожен­ ной до заданной глубины при длительности ее обработ­ ки, эквивалентной среднему времени движения эмульсии по промысловым системам сбора. Оценив капитальные затраты и возможную себестоимость подготовки нефти для каждого из режимов, принимают решение о выборе технологической схемы. Система сбора должна пред­ усматривать раздельный транспорт обводненной и без­ водной продукции скважин и прием ее в отдельные груп­ пы резервуаров товарного парка или других технологи­ ческих аппаратов, которые могут выполнять роль водоотделителей. Затем на участках с обводнившейся

42

нефтью осуществляется монтаж блочных дозирующих устройств для подачи реагента в трубопроводы.

Если принята схема подготовки нефти с путевым или местным подогревом, то осуществляется монтаж нагре­ вательных элементов. Общая стоимость узла подогрева на 2 млн. т нефти в год вместе со строймонтажными ра­ ботами составляет примерно 46 тыс. рублей.

В число объектов, сооружаемых в первую очередь, обязательно включаются и очистные сооружения. Это позволяет нормально эксплуатировать месторождения и решать с небольшими затратами проблему подготовки нефти при максимальном использовании всего промысло­ вого оборудования.

Улучшение качества нефти при ее транспортировании в интервале «промысловый товарный парк — головные сооружения»

Исследования качества обезвоженной нефти, посту­ пающей на головные сооружения из промысловых товар­ ных парков без дополнительной обработки реагентом, показали, что капли оставшейся в нефти воды представ­ лены в основном мелкими глобулами с прочными брони­ рующими оболочками. При введении реагента в обезво­ женную нефть и последующем моделировании процесса движения эмульсии по трубопроводам остаточное содер­ жание воды в пробах нефти в подавляющем большин­ стве случаев снижается до «следов» с одновременным удалением солей до 150—300 мг/л. Результаты лабора­ торных исследований позволили выдвинуть предположе­ ние о целесообразности улучшения качества нефти вплоть до ее обессоливания при естественной темпера­ туре без введения пресной промывочной воды. Промыш­ ленные испытания внедрения этого способа были осуще­ ствлены в интервале чишминский товарный парк — азнакаевские головные сооружения.

Испытания проводились по следующей технологиче­ ской схеме. Предварительно обезвоженная на техноло­

нефть с балластом до 2,0% и содержанием солей выше 3600 мг!л перекачивалась по трубопроводу Чишма — Азпакаево протяженностью 40,4 км. Одновременно на при­

43

ем насосов внешней перекачки ЧТГ1 подавался реагентдеэмульгатор (дисолван) в количестве 20—40 г/г. Режим работы нефтепровода в процессе промышленных испыта­ ний характеризовался параметром Рейнольдса от 11 000 и выше, временем пребывания в трубопроводе около 4,5 ча­ са и температурой потока 16—25° С. Конечное качество нефти определялось в резервуарах азнакаевских голов­ ных сооружений, работающих в обычном для них режи­ ме. В период промышленных испытаний были отрабо­ таны режимы, при которых возможно осуществление обессоливания всего объема перекачиваемой нефти до 300—1800 мг/л. Результаты испытаний в зимний пери­ од за февраль — март и в летнее время — июль — август различны. Анализ графиков указывает на высокую ста­ бильность процесса и его независимость от исходного со­ держания балласта в нефти.

Наиболее глубокое обессоливание достигается в лет­ ний (рис. 5) период. Так, среднее качество нефти за июль— август определяется содержанием воды — 0,21 %, солей — 715 мл/л против 0,47% воды, 1145 мг/л солей в зимних условиях (по данным за февраль — март).

При температуре нефти в пределах 20—22° С можно достигнуть обессоливания всего объема нефти до содер­ жания солей в ней менее 300 мг/л при минимальных за­ тратах реагента.

ный режим работы с производительностью более 6,5 млн. т нефти.

После проведения промышленных испытаний и вывода системы на постоянный режим работы был произведен расчет экономической эффективности предложенного ме­ тода. Годовой экономический эффект от улучшения ка­ чества нефти па этом узле составил 83 745 тыс. руб.

Таким образом, рассмотренная технологическая схе­ ма улучшения качества нефти с использованием нефте­

тивным и экономичным средством, обеспечивающим при низких эксплуатационных затратах и капитальных

44

вложениях резкое снижение содержания солей в нефти. Такая технологическая схема улучшения качества неф­ ти в процессе ее транспортирования по трубопроводам получила широкое распространение не только на промыс­ лах Татарии, но и в других районах страны. На этом же технологическом узле была показана возможность обес­ соливания девонской нефти до экспортных кондиций при низкой температуре (не более 30° С) и небольшом расхо­ де пресной воды (около 4%). Себестоимость обессолива­ ния нефти в трубопроводах оказалась в 3,5—4 раза ни­

же, чем на установках традиционного типа [81].

Разрушение в трубопроводах угленосных эмульсий

Для поддержания 100-миллионного уровня добычи нефти до 1975 г. в объединении «Татнефть» осуществля­ ется широкий комплекс мероприятий, направленных на ввод в разработку угленосных залежей верхних горизон­ тов. Однако вопрос рациональной технологии подготовки этих нефтей, несмотря на некоторый опыт промышлен­ ной эксплуатации угленосных горизонтов, до конца не ис­ следован. Было ясно, что решение проблемы подготов­ ки угленосной нефти старыми традиционными средства­

многих случаях оказывается довольно сложной. Для определения наиболее оптимальных решений в этой об­ ласти был выполнен комплекс исследований на промыс­ лах НГДУ «Бавлынефть». Сбор угленосной нефти Бавлинского месторождения осуществляется с южного и восточного участков Мово-Бавлинской площади, обу­ строенной по групповой системе.

В товарный парк поступало 5000—5500 г угленосной нефти в сутки с обводненностью около 30—44%. Время движения эмульсии по промысловым коммуникациям в зависимости от режима откачки изменяется в пределах от 5 до 8 часов, скорость движения в трубопроводах со­ ставляет 0,8—1,3 м/сек, а числа Рейнольдса—4500—7000 соответственно.

Для определения глубины и характера разрушения угленосных эмульсий при транспортировке по трубопро­ водам в наиболее удаленных от товарного парка группо­

45

вых установках (Г'ЗНУ) и дожимных насосных станциях

15—20 г на 1 т обрабатываемой жидкости.

Изучение кинетики разрушения угленосной эмульсии в процессе движения в интервале ДНС-1— ТГ1 осущест­ влялось с помощью микрокиносъемки потока, а также путем отбора и исследования проб нефти по длине трубо­ провода.

Отбор проб нефти и микрокиносъемка процессов раз­ рушения угленосной эмульсии в трубопроводе осущест­ вляли с помощью пробоотборных кранов специальной конструкции, установленных на трубопроводе. Устрой­ ства позволяли отбирать пробы по его сечению. Темпе­ ратура нефти в трубопроводе при исследованиях со­ ставляла 14—17° С.

Для оценки глубины и темпа обезвоживания нефти после ее обработки реагентом в трубопроводе отобранные пробы отстаивались при t=20—25° С. Наблюдения за ди­ намикой отделения воды от нефти осуществлялись в те­ чение 10 часов, после чего определяли остаточное водосодержание. Анализ показал, что угленосная эмульсия, отобранная в середине и в конце трубопровода, эффек­ тивно отстаивается при температуре 20—25° С, причем остаточное содержание воды в нефти составляет 0,6—2%. Следует отметить, что 80—90% воды выделяется уже че­ рез 1—3 часа после отбора проб нефти.

Были исследованы и седиментационные процессы, ко­ торые в значительной мере характеризуют тенденции по­ тока к расслоению как по его сечению, так и по длине трубопровода.

В практических условиях эти явления значительно осложняются возмущающим действием перекачивающих насосов на дожимных насосных станциях, подключением к сборному трубопроводу других нефтепроводов, в связи с чем могут в значительных пределах изменяться обвод­ ненность нефти, скорость и режим ее движения.

В этой связи были рассмотрены седиментационные тенденции в потоке по длине сборного трубопровода с учетом реальных осложняющих факторов в интервале ГЗНУ-812— товарный парк.

До подачи реагента на ГЗНУ-812 и в других точках никаких тенденций к расслоению потока по пути его дви-

46

жения не замечается. Колебания в изменении содержа­ ния воды в нефти по сечению трубопровода определяют­ ся лишь неравномерностью обводненности в отобран­ ных для анализов пробах.

Тенденции к расслоению не проявляются во всем диа­ пазоне чисел Рейнольдса, характеризующих режим дви­ жения эмульсий по сборному трубопроводу (от 4340 на начальных до 6600 на конечных участках трубопровода), что объясняется наличием в потоке незначительного чи­ сла достаточно крупных капель. При дозировании в по­ ток нефти дисолвана из расчета 17,3 г/т (вторая серия опытов) в трубопроводе осуществляется процесс разру­ шения бронирующих оболочек на каплях пластовой во­ ды и их укрупнение. Однако скорость процесса и абсо­ лютные размеры капель еще недостаточны для того, что­ бы при сложившихся режимных параметрах осуществля­ лось расслоение потока. Кроме того, глубина разрушения эмульсии по пути ее движения в направлении от началь­ ных к конечным участкам трубопровода изменяется не­ равномерно. Так, если остаточное содержание воды в первой пробе нефти после ее отстоя оказалось довольно высоким и составило 13—14%, то в пробе, отобранной

.После ДНС-1,— около 6%, а в более отдаленной точке по пути движения нефти по трубопроводу содержание воды в нефти после отстоя снова оказалось довольно высоким и достигло 20—25%. Это свидетельствует о пульсирую­ щем режиме изменения качества эмульсии на начальных участках трубопроводов. В самом деле, только в конце трубопровода процесс разрушения эмульсии был осуще­ ствлен достаточно глубоко, что и обусловило возмож­ ность получения качественной после отстоя нефти со сравнительно небольшим количеством остаточной воды (l,4-f-0,4%). Это имело место при значительном возрас­ тании турбулентности потока, что связано с подключе­ нием к основному трубопроводу еще одной сборной ли­ нии в районе ДНС-2 и увеличением общего расхода жид­ кости «а этом участке почти в полтора раза.

Увеличение расхода реагента до 20 г/т привело к зна­ чительному ускорению процесса разрушения эмульсии (третья серия опытов), укрупнению капель в потоке и его расслоению па нефть и воду уже на начальных участках трубопровода при числах Рейнольдса порядка 4000—

47

5000. Увеличение скорости и турбулентности потока на конечном участке трубопровода до уровня, характеризуе­ мого числами Рейнольдса около 6600, привело к исчез­ новению водного подслоя и выравниванию концентра­ ции воды в нефти во всех сечениях трубопровода. Отсю­ да следует, что на прямолинейных участках трубопрово­ дов при данном уровне турбулентности потока вода в свободном виде двигаться не может и для потока в це­ лом характерна эмульсионная структура. Вместе с тем глубина отделения воды от нефти при ее последующем отстое остается весьма высокой при данном расходе реа­ гента. Расслоение потока на нефть и воду обнаруживает ся также и по сечению бокового подводящего трубопро­ вода в районе ДНС-2 до входа потока в булит для сепа­ рации. После булита и откачивающего насоса для по­ тока характерна эмульсионная структура.

Следует отметить, что одна и та же глубина обезво­ живания угленосной нефти при разрушении эмульсии в трубопроводах может быть достигнута при различных технологических параметрах. Так, при расходе реагента 17,3 г/г устойчиво низкое остаточное содержание воды в нефти при ее отстое (порядка 0,5—-1,2%) может быть до­ стигнуто при движении эмульсии по трубопроводам в те­ чение 4—6 часов (30—60 мин при Re =4300; 90—120 мин при Re =4800; 120—180 мин при Re =6600), а при расхо­ де реагента 20 г/т — уже через 30—60 мин движения по трубопроводу при числах Рейнольдса порядка 4300. Это соответствует длине трубопроводов около 1,8—4 км при скорости потока до 1 м/сек. Отсюда следует, что расход реагента и время движения эмульсии по трубопроводам

практике. Следует также отметить, что достаточно глу­ бокое разрушение эмульсии при ее обработке реагентом в трубопроводах достигается уже на начальных участках длиной до 2—8 км.

В данном случае воду в принципе можно было бы сбросить в районах ДНС-1, ДНС-2 или в любой другой, удобной для этих целей, промежуточной точке.

Очевидно, что запас фактического технологического времени, в течение которого осуществляется разрушение эмульсии в процессе ее движения по промысловым трубо­ проводам, в данном случае в несколько раз превышает

48

необходимое для этих целей время. Такой резерв вре­ мени обеспечивает высокую устойчивость процесса деэмульсации нефти и гарантирует получение качествен­ ной продукции при форсированном режиме работы водо­ отделительных устройств (булиты, резервуары и т. д.). Исследования позволили установить, что:

—угленосные бавлинские эмульсии эффективно разру­ шаются в процессе транспортирования по трубопро­ водам при расходах реагента порядка 17 г/г при чис­ лах Рейнольдса 4000—6000 и времени движения в течение 4—6 часов;

—увеличение расхода реагента до 20 г/г позволяет осуществлять разрушение эмульсии на длине участка

трубопровода порядка 2—4 км, что создает пятикрат­ ный запас технологического времени, обеспечивает устойчивость процесса разрушения эмульсии и позво­ ляет снизить время разделения эмульсии на нефть

иводу в водоотделительных устройствах в 2—3 раза

идовести его до 30—60 минут при температуре 20° С;

—при движении, характеризуемом числами Рейнольд­

са порядка 4800, возможно расслоение потока на нефть и воду непосредственно в трубопроводе;

— обезвоживание угленосной нефти по совмещенной тех­ нологической схеме с использованием трубопроводов систем сбора и резервуаров товарных парков вполне возможно.

Скорость расслоения угленосных эмульсий при отстое

Для определения кинетики разрушения угленосной эмульсии, обработанной реагентом в промысловых тру­ бопроводах, пробы нефти, отобранные в разных точках трубопровода в интервале ДНС-1 — ТП при ЭЛОУ-1, ставились на отстой при 1=24—40° С. Оказалось, что эмульсия, отобранная в середине и в конце трубопрово­ да, эффективно отстаивается при t=30—40° С и остаточ­ ное содержание воды составляет 0,6—2%. Причем зна­ чительная часть воды отделяется от нефти в первые же минуты отстоя. Необходимое время отстоя по мере про­ движения эмульсии по трубопроводам от головных уча­ стков до товарного парка уменьшается. Так эмульсия пробы нефти, отобранной на головных участках трубо­ провода, расслоилась достаточно глубоко через