Промышленные способы разделения нефтяных эмульсий

Высокоэффективные деэмульгаторы, применяемые на нефтепромыслах и нефтеперерабатывающих заводах для обезвоживания и обессоливания нефти, содержат смесь ПАВ различных структур и модификаций, которые, как  правило, являются синергистами (действующими вместе).

Теории, объясняющие механизм действия деэмульгаторов, разделяют на две группы:

• физическая, предполагающая протекание физической адсорбции молекул деэмульгатора на коллоидных частицах, разрыхляющее и модифицирующее действие деэмульгаторов на межфазный слой, которое способствует вытеснению и миграции молекул (частиц) стабилизатора в ту или иную фазу;
• химическая, основанная на предположении о преобладающей роли хемосорбции молекул деэмульгатора на компонентах защитного слоя с образованием прочных химических связей, в результате чего природные стабилизаторы нефти теряют способность эмульгировать воду.

Согласно общепринятой в настоящее время теории, разработанной под руководством академика П.А. Ребиндера, при введении ПАВ в нефтяную эмульсию на границе раздела «нефть – вода» протекают следующие процессы.

 ПАВ, обладая большей  поверхностной активностью, вытесняет  природные стабилизаторы с поверхности  раздела фаз, адсорбируясь на  коллоидных или грубодисперсных  частицах природных стабилизаторов  нефтяных эмульсий.

Молекулы деэмульгаторов изменяют смачиваемость, что способствует переходу этих частиц с границы раздела в объем водной или нефтяной фаз. В результате происходит коалесценция (слияние частиц внутри подвижной среды или на поверхности тела).

Таким образом, процесс разрушения нефтяных эмульсий является в большей степени физическим, чем химическим и зависит от:

• компонентного состава и свойства защитных слоев природных стабилизаторов;
• типа, коллоидно-химических свойств и удельного расхода применяемого деэмульгатора;
• температуры, интенсивности и времени перемешивания нефтяной эмульсии с деэмульгатором.

Технологический эффект применения деэмульгатора заключается в обеспечении быстрого и полного отделения пластовой воды при его минимальном расходе.

Как правило, подбор высокоэффективного, оптимального для конкретной водонефтяной эмульсии деэмульгатора осуществляют эмпирически. Это обусловлено тем, что в зависимости от технологии добычи и подготовки нефти, ее химического состава, физико-химических свойств и обводненности, минерализации пластовой воды, наличия в ней механических примесей и других факторов, к деэмульгатору предъявляются специфические требования.

Кроме того, проблема подбора оптимального деэмульгатора возникает вследствие роста обводненности нефти и изменения состава стабилизаторов водонефтяной эмульсии. Последнее обусловлено применением химических реагентов для повышения нефтеотдачи пласта, обеспечения его гидроразрыва, а также для защиты промыслового оборудования от АСПО.

 

2.7 Метод предотвращения образования стойких эмульсий

 

На нефтегазодобывающих предприятиях нашел также применение метод предотвращения образования стойких эмульсий (метод искусственного увеличения обводненности нефти). Сущность метода заключается в возврате на прием насоса некоторой части добываемой воды, расслоившейся в отстойной расширительной камере или в поле центробежных сил. Избыток водной фазы, образовавшейся в насосе, приводит к переходу водонефтяной смеси из одной структуры потока в другую. Вязкость образовавшейся прямой эмульсии в десятки и сотни раз меньше вязкости обратных эмульсий. В соответствии с этим резко снижается и стойкость прямых эмульсий, что создает благоприятные условия для отделения водной фазы и возвращения некоторого ее объема на прием насоса. Подачу оборотной воды на прием насоса можно осуществить самоподливом в затрубное пространство скважины, без применения дополнительных перекачивающих органов.

Метод самоподлива предполагает потерю производительности установки за счет рециркулируемой части водной фазы. Однако многократное снижение вязкости нефти в колонне труб позволяет существенно увеличить коэффициент подачи установок, что не только компенсирует потерю, но и в ряде случаев повышает производительность насосов.

 

2.8 Воздействие электромагнитной энергии СВЧ

 

Воздействия электромагнитной энергии СВЧ диапазонов длин волн широко развиваются и используются в технологических процессах в настоящее время. Области использования энергии СВЧ возрастает с каждым годом, к ним относится сушка различных материалов, обеззараживание отходов, стерилизация, пастеризация, размораживание пищевых продуктов, приготовление пищи и переработка сельскохозяйственной продукции, а том числе кормов, утилизация пищевых и животноводческих отходов, производство строительных материалов, производство и переработка продуктов нефтехимической промышленности и т.д.

Интерес к научным исследованиям и внедрению их в промышленность объясняется рядом преимуществ СВЧ технологий, некоторые из которых невозможно реализовать, применяя традиционные способы обработки материала. СВЧ технологии реализуют экологически чистые процессы, быстродейственны и энергоэкономичны, предоставляется возможность локального воздействия на материал.

Первыми областями применения СВЧТК следует считать радиолокацию. Использование СВЧ колебаний в радиолокации к настоящему времени подробно изучено, и по этому вопросу имеется большое количество публикаций.

Одним из важнейших показателей эффективности использования энергоносителей являются энергозатраты на выработку единицы продукта. К сожалению, по этому параметру Россия сильно отстает от передовых промышленных стран. СВЧ комплексы относятся к числу энергосберегающих, и их внедрение способствует уменьшению энергозатрат на единицу продукта.

Для оценки эффективности внедрения СВЧТК необходимо изучить структуру энергетики. Электроэнергия СВЧТ для нашей страны составила 20% всего энергопотребления. Необходимо отметить, что эта структура не является оптимальной и в развитых странах доля электроэнергии СВЧТ значительно выше. Поэтому можно сделать заключение, что если значительная часть электроэнергии будет использоваться в виде СВЧ энергии, то СВЧТ могут внести существенный вклад в программу энергосбережения вообще.

В настоящее время актуальным вопросом в нефтегазодобывающей промышленности является подготовка нефти к транспортировке. Одним из этапов обработки водонефтяной эмульсии (ВНЭ) является её нагрев. СВЧ нагрев имеет значительные преимущества перед традиционными способами. 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. 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. Поэтому проектирование и создание СВЧК обработки ВНЭ является актуальной научно-технической задачей.

 

 

Вывод

 

Свойства водонефтяных эмульсий  в значительной степени зависят от физико-химических свойств составляющих их жидкостей, присутствия в них естественных эмульгаторов, интенсивности перемешивания, способа добычи нефти, условий эксплуатации нефтяного месторождения и так далее. Нефти различных месторождений способны к образованию стойких эмульсий, для разрушения которых требуется применение специальных методов, и нестойких, которые легко расслаиваются на составляющие нефть и воду.

Для разрушения эмульсии в процессах обезвоживания и обессоливания нефти широкое применение, совместно с отстоем, нашли перечисленные выше меры воздействия на эмульсию. При этом обычно применяют одновременно несколько мер воздействия. Такое комбинированное сочетание ряда факторов воздействия на эмульсию обеспечивает быстрое и эффективное ее расслоение. Так, при обезвоживании нефти на промыслах методом так называемого „трубного деэмульгирования” используют в присутствии деэмупьгатора гидродинамические эффекты, возникающие при турбулентном движении эмульсионной нефти по транспортным трубопроводам, успешно сочетая их с отстоем в трубопроводах с ламинарным движением жидкости. Аналогично при обезвоживании нефти термохимическим способом сочетают с отстоем подогрев эмульсионной нефти и подачу в нее деэмульгатора. На электрообессоливающих установках, на которых процесс проводится при малом времени пребывания нефти в аппаратуре и где для достижения высокой степени обессоливания требуется обеспечение большой глубины обезвоживания нефти, комбинируют термохимический способ с электрическим, сочетая четыре фактора воздействия на эмульсию: подогрев, подачу деэмульгатора, электрическое поле и отстой в гравитационном поле.

 

Список литературы

 

1. Левченко, Д.Н. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения. - М., Издательство «Химия», 1967 г. – 200с.
2. Позднышев, Г.Н. Стабилизация и разрушение эмульсий. - М., Недра, 1982. – 222 с.
3. Шайдаков, В.В. Аппараты для воздействия на водонефтяные эмульсии магнитным полем: Инкомп-нефть. - 23 с.
4. Э-Хим Чистая химия. URL: http://e-him.ru/?page=dynamic&section=9&article=1305(дата обращения: 09.06.2015)