практика. СПСП. 1. Назначение систем сбора и подготовки нефти, газа и воды. Существующие схемы сбора и подготовки
 Скачать 2.07 Mb.
|
|
Типы эмульсий: 1) масло в воде (м/в) – прямая эмульсия, где масло является дисперсной фазой, а вода – дисперсионной средой; 2) вода в масле (в/м) – обратная эмульсия, где вода является раздробленной в виде капелек дисперсной фазой, а масло – дисперсионной средой. Классификация эмульсий может осуществляться по различным признакам, включая: Состав: Эмульсии могут быть классифицированы по составу, включая водонефтяные эмульсии, нефтяные эмульсии, водные эмульсии и т.д. Тип ПАВ: В зависимости от типа ПАВ, используемых для образования эмульсии, они могут быть классифицированы как анионные, катионные, неионогенные и амфотерные. Степень дисперсии: Эмульсии могут быть классифицированы по степени дисперсии, включая грубые, средние и тонкие эмульсии. Размер частиц: Размер частиц в эмульсии может использоваться для классификации, например, мелкие, средние и крупные эмульсии. Классификация эмульсий: 1) разбавленные (концентрация дисперсной фазы менее 0,1 %); 2) концентрированные (концентрация дисперсной фазы менее 74 %); 3) высококонцентрированные (концентрация дисперсной фазы более 74 %). 29. Физические свойства водонефтяных эмульсий. Физические свойства водонефтяных эмульсий зависят от состава, концентрации эмульгаторов и других факторов. Некоторые из них включают: Вязкость: Вязкость водонефтяной эмульсии может быть высокой или низкой в зависимости от содержания эмульгаторов и концентрации нефти. Более высокая концентрация эмульгатора может привести к увеличению вязкости. Фазовый состав: Водонефтяная эмульсия может содержать больше воды или нефти, что влияет на ее фазовый состав. Это может также влиять на ее поведение в различных условиях, таких как при нагревании или охлаждении. Электрический заряд: Водонефтяные эмульсии могут иметь различные электрические заряды, в зависимости от используемых эмульгаторов. Например, анионные эмульгаторы могут создавать отрицательный заряд, тогда как катионные - положительный. Термические свойства: Термические свойства водонефтяной эмульсии, такие как ее теплопроводность и теплоемкость, могут отличаться от свойств чистой воды или нефти. Физическая стабильность: Стабильность водонефтяной эмульсии может зависеть от концентрации эмульгатора и других факторов. Нестабильные эмульсии могут разлагаться и разделяться на отдельные фазы. Principio del formulario 30. Разделение водонефтяных эмульсий методом отстаивания. Расчет производительности горизонтального сепаратора с водной подушкой. Гравитационное отстаивание (метод отстаивания) эмульсии происходит в аппаратах предварительного сброса воды, отстойниках, резервуарах и электродегидраторах. Отстаивание применяют при высокой обводненности нефти и осуществляют путем гравитационного осаждения диспергированных капель воды. На промыслах применяют отстойники периодического и непрерывного действия разнообразных конструкций*. В качестве отстойников периодического действия обычно используют сырьевые резервуары, при заполнении которых сырой нефтью происходит осаждение воды в их нижнюю часть. В отстойниках непрерывного действия отделение воды происходит при непрерывном прохождении обрабатываемой смеси через отстойник. В зависимости от конструкции и расположения распределительных устройств движение жидкости в отстойниках осуществляется в преобладающем направлении v горизонтально или вертикально. При расчете отстойной аппаратуры пользуются формулой Стокса:  где: υ – скорость седиментации частиц воды, м/с; d – диаметр капель воды в нефтяной среде, м; ρ – плотности воды и нефти, кг/м3; μ – вязкость нефти, Па·с. Эти формулы справедливы для одиночных капель при обводненности эмульсии до 3-4%. Скорость стисненного осаждения глобул воды в эмульсии равна:  ε - отношение высоты водяной подушки к радиусу отстойника: ε = h / R     Эффективное разделение фаз в гравитационном отстойнике происходит только при ламинарном режиме течения эмульсии, то есть при Rе ≤ 2300      Для реальных эмульсий используют формулу Адамара-Рыбчинского   (2)где: υ – скорость седиментации (осаждения); μ1 - динамические вязкость дисперсной фазы; μ2 - динамические вязкость дисперсной среды; r - радиус частицы воды; ρ - плотности дисперсной среды и дисперсной фазы. Cкорость седиментации полидисперсной эмульсии выражается формулой:  (3) или  (4)где: V – объем эмульсии; r – радиус i-ой частицы; n- количество частиц i - го размера; υ- скорость седиментации i -той частицы. 31. Термическое разделение водонефтяных эмульсий. Влияние температуры на устойчивость эмульсий. Характеристики подогревателей и печей. Термическое разделение водонефтяных эмульсий - это процесс разделения смеси на две фазы - нефтяную и водную, путем применения тепла. Этот процесс основан на разнице в термической устойчивости нефтепродуктов и воды. Водные растворы имеют высокую теплопроводность, что означает, что они могут быстро передавать тепло. В то же время нефтепродукты имеют низкую теплопроводность, что означает, что они могут плохо передавать тепло. Температура играет ключевую роль в процессе разделения эмульсий. Обычно термическое разделение проводится при температуре в диапазоне от 60 до 90 градусов Цельсия. Высокие температуры могут привести к повреждению нефтепродуктов и образованию дополнительных эмульсий. Характеристики подогревателей и печей также важны для эффективного разделения эмульсий. Подогреватели должны обеспечивать равномерное нагревание смеси и контролируемую температуру. Печи должны обеспечивать оптимальные условия для термического разделения и защиты окружающей среды от выбросов вредных веществ. Основными характеристиками подогревателей и печей являются: Мощность: определяет скорость нагрева смеси. Емкость: определяет количество смеси, которое может быть обработано за один раз. Размеры: определяют, какое количество смеси может быть помещено в устройство. Материалы: должны быть устойчивыми к коррозии и высоким температурам. Энергоэффективность: должна быть максимальной, чтобы снизить затраты на электроэнергию и минимизировать воздействие на окружающую среду. В общем, для эффективного термического разделения водонефтяных эмульсий необходимо правильно выбирать температуру, характеристики подогревателей и печей, а также соблюдать технологические требов 32. Разделение неустойчивых водонефтяных эмульсий путем ее фильтрации. Разделение неустойчивых водонефтяных эмульсий путем фильтрации - это процесс, в ходе которого частицы нефти и воды разделяются путем прохождения через фильтр. Данный процесс может быть использован в различных промышленных процессах, таких как очистка нефтяных скважин или рафинирование нефти. Для разделения водонефтяных эмульсий путем фильтрации, необходимо использовать фильтр с мелкой пористостью. При прохождении через фильтр, частицы нефти и воды будут задерживаться на поверхности фильтра, причем частицы различного размера будут задерживаться на разных глубинах фильтра. Для того, чтобы повысить эффективность процесса, можно использовать смесительные устройства, которые помогают улучшить контакт между нефтью и водой, что способствует формированию более крупных частиц. Более крупные частицы будут легче задерживаться на фильтре и, следовательно, процесс разделения будет более эффективным. Однако, необходимо учитывать, что процесс разделения водонефтяных эмульсий путем фильтрации может быть долгим и требовательным к ресурсам. Кроме того, фильтр может быстро забиваться и потребовать регулярной очистки или замены. 33. Применение химических реагентов для разделения водонефтяных эмульсий. Механизм разрушения эмульсий с помощью деэмульгаторов. Химические реагенты могут использоваться для разделения водонефтяных эмульсий. Эти реагенты называются деэмульгаторами. Деэмульгаторы являются поверхностно-активными веществами, которые могут изменять поверхностные свойства эмульсии и ускорять разделение воды и нефти. Для разделения водонефтяных эмульсий обычно используются следующие типы деэмульгаторов: Полярные деэмульгаторы - это химические вещества, которые взаимодействуют с молекулами воды и нефти, уменьшая поверхностное натяжение между ними. Они обычно содержат группы аминов, карбоксиловые кислоты или фосфаты. Неполярные деэмульгаторы - это химические вещества, которые взаимодействуют только с молекулами нефти, не связываясь с водой. Они обычно содержат группы, которые похожи на углеводороды, такие как полиэтиленгликоль или полиакрилат. Электростатические деэмульгаторы - это химические вещества, которые создают электростатическое поле в эмульсии, ускоряя разделение нефти и воды. Они обычно содержат полимеры или соли. Смешанные деэмульгаторы - это комбинация двух или более типов деэмульгаторов, которые работают совместно для увеличения эффективности разделения водонефтяных эмульсий. Механизм разрушения эмульсий с помощью деэмульгаторов основан на том, что они вступают взаимодействие с эмульгаторами, которые стабилизируют эмульсию, и изменяют свойства поверхности жидкости таким образом, что эмульсия теряет свою стабильность и разрушается. Это происходит благодаря тому, что деэмульгаторы могут быть либо компонентами, которые снижают поверхностное натяжение, либо компонентами, которые нарушают межмолекулярные силы эмульгаторов и жидкостей. Механизм разрушения нефтяных эмульсий с помощью деэмульгаторов состоит из нескольких стадий: 1) доставка деэмульгатора на поверхность капли пластовой воды (транспортная стадия); 2) разрушение бронирующей оболочки капель, образованной эмульгатором (кинетическая стадия); 3) столкновение капель воды; 4) слияние капель воды с нарушенными бронирующими оболочками в более крупные капли; 5) выпадение капель или выделение в виде сплошной водной фазы. Примерами деэмульгаторов являются кислоты, алкоголи, эфиры, полимеры и др. Конкретный деэмульгатор выбирается в зависимости от состава и свойств эмульсии, а также требований к качеству разделения фаз. 34. Комплексные установки для обезвоживания и обессоливания нефти. Для удаления из нефтяного сырья жидкости и минеральных солей используют: 1.Хитер-Тритер и установку для предварительного сброса воды (УПСВ): с прямым подогревом, может выполнять сразу несколько функций, которые другие системы очистки нефти выполняют лишь по отдельности – это: Обезвоживание нефтяного сырья Его разделение на нефть и побочные продукты Получение очищенной нефти из первичного сырья Принцип действия Хитер-Тритера Поступление нефтяного сырья в Хитер-Тритер осуществляется через входной штуцер, который находится в верхней части емкости. Во входном отсеке происходит разделение жидкости и газа. В результате процесса сепарации газообразные вещества удаляются из аппарата через выпускной патрубок. 2.Гравитационный сепаратор; Это оборудование обеспечивает прямой нагрев нефти и гравитационную сепарацию. Принцип действия сепарационных установок основывается на делении потока веществ под воздействием силы тяжести. Нефтегазосепараторы используют для дегазации нефтяной смеси, а также очистки попутного газа. В процессе сепарации газ, движущийся по трубам с низкой скоростью, позволяет воде и другим веществам, в частности твердым примесям, осесть на дно сосудов. Между тем, очищенная нефть поступает к выходным трубам. 35.Разделение водонефтяных эмульсий в электрическом поле. Промышленные электродегидраторы. Разделение водонефтяных эмульсий в электрическом поле - это процесс, при котором эмульсия проходит через электрическое поле, создаваемое между электродами, что приводит к разделению нефтяных компонентов от водной фазы в эмульсии. Этот процесс основан на различиях в электрических свойствах между нефтяными и водными компонентами. В электрическом поле между электродами происходит разделение эмульсии на две фазы: нефтяную и водную. В результате нефтяные компоненты перемещаются в сторону анода (положительно заряженного электрода), а водные компоненты - в сторону катода (отрицательно заряженного электрода). Таким образом, эмульсия разделяется на две фракции, которые могут быть легко извлечены и обработаны отдельно. Промышленные электродегидраторы - это устройства, которые используются для разделения эмульсий на нефтяные и водные компоненты в промышленных условиях. ОН применяют для глубокого обессоливания нефтей путем отделения пресной воды, предварительно добавленной в нефть, содержащую остаточную соленую воду до 1 % и даже более. Промышленные электродегидраторы имеют высокую производительность и могут обрабатывать большие объемы эмульсий, что делает их эффективным и экономически целесообразным выбором для разделения нефтяных эмульсий в промышленных масштабах. 36. Обессоливание нефти при ее подготовке. Механизм удаления хлористых солей из предтоварной нефти. Конструкции смесителей. Обессоливание нефти - это процесс удаления хлористых солей из нефти в процессе ее подготовки к транспортировке или переработке. Хлористые соли, такие как хлориды натрия, калия и магния, могут привести к коррозии оборудования и трубопроводов, а также ухудшить качество нефти. Механизм удаления хлористых солей из предтоварной нефти основан на использовании химических реагентов, которые взаимодействуют с солями и образуют нерастворимые соединения. Одним из наиболее распространенных реагентов для обессоливания нефти является гликолевая кислота. Гликолевая кислота реагирует с хлористыми солями, образуя нерастворимые кислотные соли, которые могут быть удалены из нефти с помощью механических методов. Конструкции смесителей, используемых для обессоливания нефти, могут быть различными. Одним из наиболее распространенных типов является пневматический смеситель, который использует поток сжатого воздуха для перемешивания нефти и химических реагентов. В этом типе смесителя сжатый воздух направляется внутрь резервуара с нефтью и реагентами, где он создает турбулентность, способствующую смешиванию всех компонентов. В результате образуется гомогенная смесь, которая позволяет обеспечить эффективное обессоливание нефти.  Принцип работы СГС Н-В следующий. Смешиваемый компонент — нефть (эмульсия «вода в нефти») подается в корпус 1 смесителя через патрубок 7 и, проходя через каналы в виде щелей 4, поступает в камеру 2. Рабочий агент — вода (промывная, очищенная), подаваемая в корпус 1 смесителя через патрубок 9, проходя по каналам 5 в камере 3, также ускоряется, развивая скорость, в 5 – 7 раз превосходящую скорость ее движения в подводящей трубе. Специальная насадка 6, установленная на выходе из камеры 3, применена для получения мелкодисперсной фазы воды с характерным размером глобул порядка 5 – 50 мкм. В зоне, расположенной между камерами 2 и 3, происходит смешение нефти и воды, которое приводит к зацеплению глобул промывной и эмульгированной в нефти минерализованной воды. Скорость относительного движения глобул промывной воды в нефти в зоне смешения составляет 3 – 6 м/с. Выходной патрубок 8 смесителя соединен с технологическим трубопроводом, подводящим водонефтяную смесь к электродегидраторам. Также используются другие типы смесителей, такие как механические смесители, в которых используется механическое перемешивание с помощью винтовых или пневматических миксеров, а также гидродинамические смесители, которые используют поток жидкости для создания турбулентности в резервуаре. Выбор конструкции смесителя зависит от объемов нефти, требований к скорости перемешивания и других факторов, учитываемых в процессе обессоливания нефти. 37. Физико-химические свойства вод, применяемых для системы ППД. Периодичность отбора проб и методы анализа проб. Физико-химические свойства вод, применяемых для системы Поддержание пластового давления, могут включать следующие параметры: Плотность: Плотность воды зависит от ее температуры и содержания солей. Обычно, при использовании воды для поддержания пластового давления, выбирают воду с определенной плотностью, чтобы обеспечить оптимальное пластовое давление. Вязкость: Вязкость воды также зависит от ее температуры и содержания солей. Обычно вязкость воды не является критическим фактором при выборе воды для поддержания пластового давления, но может учитываться при расчетах гидродинамических параметров скважины. Содержание солей: Содержание солей в воде может влиять на ее коррозионные свойства и свойства образования отложений. Обычно используют воду с низким содержанием солей. РН: РН воды может влиять на ее коррозионные свойства и свойства образования отложений. Обычно поддержание пластового давления требует воды с нейтральным РН. Периодичность отбора проб воды для анализа определяется условиями эксплуатации скважины и ее характеристиками. Обычно пробы воды отбираются во время проведения гидродинамических исследований скважины, а также при проведении регулярного технического обслуживания скважины. Методы анализа проб воды могут включать химический анализ на содержание солей и других веществ, измерение плотности и вязкости, измерение РН и других параметров. В настоящее время существует много методов анализа воды, которые позволяют быстро и точно определить ее химический состав и физико-химические свойства. 38. Подготовка вод для ППД отстаиванием. Применяемое оборудование. Отстаивание - это процесс удаления механических примесей из воды путем естественного оседания, что позволяет получить чистую воду для использования в процессе поддержания пластового давления. Отстаивание - основано на гравитационном разделении фаз. Мех примеси оседают, нефть всплывает. Применяются песколовки, нефтеловушки (прямоугольные резервуары состоят из двух или трех секций) - нефть скапливается наверху. Пруды и отстойники для подготовки вод путем длительного отстаивания. Применяются резервуары-отстойники, нефтеловушки, где капельки нефти отделяются и скапливаются в верхней части при снижении скорости воды, песколовки (отделение мех примесей), коалесцирующие фильтры (предназначены для улавливания мелких капелек нефти из пластовой сточной воды) 39. Подготовка вод для ППД фильтрацией. Устройство и характеристики установки ФЖ-2973. Для поддержания пластового давления в скважинах используется специально подготовленная вода, которая должна соответствовать определенным требованиям к качеству. Для этого применяется процесс фильтрации, который позволяет удалить механические примеси из воды. Для фильтрации воды используются специальные установки, например, ФЖ-2973. Они предназначены для очистки воды от механических примесей, таких как песок, глина, ржавчина и другие частицы, которые могут повредить скважинное оборудование и забивать пласт. Основные характеристики установки ФЖ-2973 для подготовки воды для поддержания пластового давления: Техническая характеристика коалесцирующего фильтра-отстойника типа ФЖ-2973 Пропускная способность, м3/сут 1500—6300 Рабочее давление, Мпа 0,3 Содержание в поступающей воде, мг/л: нефти 500—2000 механических примесей 50—70 Содержание в очищенной воде, мг/л: нефти 30—50 механических примесей 20—40 Объем, м3 100 Масса, кг 30000 Рис.3. Коалесцирующий фильтр-отстойник типа ФЖ-2973  Процесс фильтрации в установке ФЖ-2973 происходит следующим образом: вода поступает в корпус установки через входной патрубок и проходит через фильтрующий элемент, который удерживает механические примеси. Очищенная вода выходит из установки через выходной патрубок и поступает в скважину для поддержания пластового давления. Таким образом, подготовка воды для поддержания пластового давления фильтрацией является важным этапом в процессе добычи нефти и газа, который позволяет увеличить эффективность работы скважин и обеспечить стабильный процесс добычи. 40. Подготовка вод для скважин ППД методом флотации. Флотация - очистка воды пропусканием через нее газа. Процесс основан на всплытии дисперсных частиц, пузырьками газа, на пов-ти воды образ-ся пенообразный слой кот-й потом удаляется из системы. При прохождении газа через воду будет проис-ть мол. прилипание к ним мех. примесей. Процесс флотации используется для удаления взвешенных частиц из воды путем их прилипания к пузырькам газа, образующимся в жидкости. Для подготовки воды для скважин методом флотации требуется следующее оборудование и шаги: Коагуляция - добавление коагулянта для сгруппирования взвешенных частиц в крупные образования, чтобы облегчить их удаление флотацией. Обычно для этого используют алюминиевый или железный сульфат. Флокуляция - добавление флокулянта для формирования более крупных образований, чтобы улучшить их удаление флотацией. Обычно для этого используют полиакриламид. Флотация - подача сжатого воздуха в воду для создания пузырьков газа, которые прилипают к взвешенным частицам и поднимают их на поверхность воды, где они могут быть удалены. Очистка - удаление образовавшейся пены и осадка из воды при помощи отстойника или фильтра. После проведения всех этапов подготовки вода может быть использована для заполнения скважин. Важно отметить, что для обеспечения качества воды и безопасности использования необходимо регулярно контролировать состояние оборудования и проводить анализы качества воды перед ее использованием. 41. Системы сбора и подготовки пластовых и сточных вод на нефтепромыслах. Назначение и требования к эксплуатации поглощающих скважин. Системы сбора и подготовки пластовых и сточных вод на нефтепромыслах необходимы для обеспечения эффективного управления и контроля за сточными и пластовыми водами, которые являются основным источником загрязнения окружающей среды в нефтедобывающей промышленности. Эти системы позволяют перерабатывать сточные воды и возвращать их в экологически безопасном состоянии в окружающую среду или использовать повторно в процессе добычи нефти. Система сбора и подготовки пластовых и сточных вод обычно включает в себя несколько этапов обработки, включая механическую очистку, флотацию, биологическую очистку и обезвреживание. Требования к эксплуатации таких систем включают соблюдение всех нормативных и законодательных требований в отношении защиты окружающей среды и управления сточными водами. Поглощающие скважины используются для обезвреживания сточных вод, прошедших предварительную обработку. Они представляют собой вертикальные скважины, заполненные специальными материалами, такими как галька, песок, гранулированный кокосовый орех и т.д., которые обеспечивают фильтрацию и очистку сточных вод. Поглощающие скважины должны соответствовать требованиям нормативных документов, а именно иметь достаточную глубину, чтобы предотвратить попадание очищенной воды в подземные воды, а также находиться на достаточном расстоянии от скважин для водозабора и других водоисточников. Для обеспечения эффективной работы поглощающих скважин необходимо регулярно контролировать их состояние, а также проводить периодическую замену материалов фильтрации и очистки. Важно также соблюдать режим эксплуатации, не превышая допустимую нагрузку на поглощающие скважины. |