DSC06890.ВОРД.. T Fx л

• Название: T Fx л
• Дата: 30.03.2022
• Размер: 7.55 Mb.
• Имя файла: DSC06890.ВОРД..doc
• Тип: Курс лекций; #428334
• страница: 7 из 16

ч



49

Нефтерастворимые отечественные деэмульгаторы: дипрокеамин (1 57). Импортные реагенты-деэмульгаторы:

Водорастворимые: дисольван 4411(ФРГ), R-l 1 (Япония); Нефтерастворимые: дисольван (4490), сеиарол 5084 (ФР1 ), виско-3

снижает межфазное натяжение на границе раздела нефть-вода, поэтому тре­буется дополнительное воздействие на капли, обеспечивающее их столкно­вение.

Таким дополнительным воздействием могут служить электрическое поле и подогрев эмульсии, а также энергия турбулентного потока.

Лекция 7. ДЕЭМУЛЬГИРОВАНИЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Длительность оседания капель под действием сил тяжести может быть очень значительной (таблица 7.1).

Под действием электрического поля капли воды поляризуются, вытя­гиваются вдоль силовых линий поля и начинают направленно двигаться. Ес­ли электрическое поле будет переменным, то направление движения капель будет постоянно изменяться, капли будут испытывать деформацию, т. к. по­стоянно будут изменяться полярность, направление движения и форма ка­пель будет постоянно меняться. При столкновении таких диполей оболочки разрываются, частицы сливаются, укрупняются и оседают под действием сил тяжести (рисунок 7.1).л»

ви

4!»

50



Рисунок 7.1 - Глобулы воды в нефти в электрическом поле

Таким образом, если не учитывать силы, обусловленные встречным движением потока и напряжением электрического поля, то скорость осажде­ния под действием сил тяжести подчиняется уравнению Стокса:

W = g-d²-(р_в-pJ/iS-p,^

Под действием сил электрического поля происходит сближение капель на такое расстояние, когда начинают действовать межмолекулярные силы притяжения, достигающие при малых расстояниях между каплями значи­тельной величины.

Зависимость силы притяжения между диполями от их размера и рас­стояния между ними описываются уравнением:

F = 6 е Е^г г*/1\

где Е- диэлектрическая проницаемость среды;

Е- напряженность электрического поля, В/см; г - радиус капли, м;

I - расстояние между центрами капель, м.


Таким образом, под действием сил притяжения защитные адсорбцион­ные оболочки капель воды сдавливаются и разрушаются. Происходит коа- лесненция капель.b


51


Таким образом, в электрическом поле мелкодиспер!ироваиные капли быстро укрупняются до размеров 150 - 200 мкм и оседают под действием си­лы тяжести. Электрическое поле позволяет преодолеть сопротивление коа­лесценции, обусловленное бронирующими оболочками на каплях воды.


s?


ным

жде-


апель

силы

(начи-


и рас-


Рбцион-

коа-


■==£>


7.1. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОТСТОЙ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Электрическое поле можно использовать, когда требуется разделить две фазы, одна из которых — дисперсионная среда - не проводит электриче­ский ток, а другая - дисперсная фаза - электропроводна, т. е. оно применимо только к эмульсиям типа В/Н.

1. 
   При повышении температуры: (исходя из формулы Стокса)
   

- снижается вязкость дисперсионной среды и гем облегчается осажде­ние частиц дисперсной фазы;

• 
  снижается устойчивость нефтяных эмульсий;
  

• 
  увеличивается разность плотностей частицы и среды.
  

Но при повышении температуры увеличивается электропроводность среды, что может привести к нарушению электрического режима в аппарате, к увеличению давления насыщенных паров. Следовательно, процесс необхо­димо проводить в аппаратах, рассчитанных на повышенное давление.

2. 
   Напряженность электрического поля - отношение напряжения на электродах к расстоянию между ними, т. е. градиент поля, В/см (один из наи­более важных факторов).
   

Напряженность поля между электродами определяется:

• 
  напряжением, приложенным к электродам;
  
• 
  расстоянием между электродами;
  
• 
  формой электродов:
  

E=U/l,

где U - напряжение, В; I- расстояние, между электродами, см.


1


1М>


-•«Л




»


л*


• * “« »•«

{W *

Г .




<




Рисунок 7.2 - Электродешдратор




52

2. 
   ЭЛЕКТРОДЕГИДРАТОР
   

Электродегидратор (ЭДГ) применяют для глубокого обезвоживания средних и тяжелых нефтей. Устанавливают его после блочных печей нагрева или других нагревателей и после отстойников.

В ЭДГ электроды (1, 2 на рисунке 7.2) подвешены горизонтально друг над другом, имеют форму прямоугольных занимающих все сечение рам. Рас­стояние между электродами 25 - 40 см, питаются они от двух трансформато­ров мощностью по 50 кВт.

Подача сырья в ЭДГ осуществляется снизу - через раздаточный кол­лектор с ответвлениями, обеспечивающий равномерное поступление эмуль­сии по всему горизонтальному сечению аппарата под водяную подушку.

В ЭДГ эмульсия проходит через три зоны обработки. В первой зоне эмульсия проходит слой отстоявшейся воды, уровень которой поддерживает­ся автоматически на 20 — 30 см выше раздаточного коллектора. В этой зоне эмульсия подвергается водной промывке, в результате которой она теряет основную массу пластовой воды. Обезвоженная эмульсия, двигаясь в верти- кальном направлении с небольшой скоростью, последовательно подвергается

. \ V

•
Ч⁴"-.
*»’ • V S 1 --

53

обработке сначала в зоне слабой напряженности электрического поля (вторая зона), между уровнем отстоявшейся воды и нижним электродом, а затем в зоне сильной напряженности, между обоими электродами.

Для разрушения эмульсии и обессоливания нефтей, содержащих пара­фин, применяются ЭДГ, имеющие три электрода. В этих аппаратах эмульсию вводят через распределительные головки, помещенные между нижним и средним электродами.

Таблица 7.2 - Технические характеристики ЭДГ

Рабочее давление, МПа	1
Температура эмульсии, °C	ПО
Диаметр аппарата, м	3,4
Длина аппарата, м	16,4
Объем аппарата, м3	160-200
Напряжение на электродах, в	11500- 16500
Производительность по товарной нефти, т/сут	от 2000 до 11500

2. 
   МЕХАНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ НЕФ ГИ
   

К механическим способам разрушения эмульсии относятся: отстаива­ние, центрифугирование и фильтрование.

1. 
   Отстаивание
   

Применимо к свежим нестойким эмульсиям, способным расслаиваться на нефть и воду вследствие разности плотностей компонентов, составляю­щих эмульсию. Если размер взвешенных частиц больше 0,5 мкм, то скорость оседания капель воды или подъема частиц нефти в воде подчиняется закону Стокса, из которого следует, что чем меньше частицы дисперсной фазы и разность плотностей воды и нефти и чем больше вязкость среды, тем мед­леннее протекает процесс расслоения.

Нагрев эмульсии при отстое ускоряет их разрушение, т. к. при этом уменьшается прочность бронирующих оболочек, увеличивается интенеив

-

54

ность движения, увеличивается частота столкновения глобул воды, уменьша­

ется вязкость среды и увеличивается разность плотностей.

Холодный отстой нефтяных эмульсий осуществляется под давлением с

обращением фаз и, как правило, с предварительной обработкой деэмульгато­ром. Нефтяная эмульсия вместе с необходимым количеством деэмульгатора и пластовой водой (со ступени обезвоживания) подается в отстойник (может быть резервуар). Подача в эмульсию деэмульгатора и пластовой воды вызы­вает инверсию фаз и разложение эмульсии на нефть и волу. Инверсия фаз выгодна, т. к. частицы нефти двигаются в среде меныпей вязкости (вода), чем в противном случае, когда пришлось бы каплям воды оседать в более вязкой

среде - нефти.

Применение деэмульгатора сокращает время обработки эмульсии (примерно до 1 часа).

Показания к применению:

1. 
   высокообводненная эмульсия;
   
2. 
   высокая газонасыщенность нефти, т. к. газонасыщенная нефтяная эмульсия при дальнейшем движении по трубопроводу не может быть окон­чательно стабилизирована. Турбулентность потока и разгазирование нефти и пластовой воды приводят к непрерывному дроблению и слиянию капель во­ды. Поэтому прочный защитный слой на каплях эмульгированной воды не может создаться. Кроме того, действие деэмульгатора препятствует образо­ванию защитных слоев из природных ПАВ. В результате капли воды могут
   

свободно сливаться и выделяться из нефти в виде свободной воды.

2. 
   Центрифугирование
   

При Центрифугировании вода И механические Примеси выделяются из нефти под действием центробежной силы. Можно воспользоваться уравне­нием Стокса, заменив в нем ускорение силы тяжести g ускорением центро­бежной силы.

В центрифуге частицы, перемещаясь в радиальном направлении, имеют переменный радиус вращения /?, а, следовательно, на них действует пере

-
55

менная величина центробежной силы. Поэтому, по мере удаления частицы от оси вращения, скорост ь осаждения ее возрастает.

Таким образом, центробежная сила, действующая на частицу, может быть больше силы тяжести во столько раз, во сколько ускорение центробеж­ной силы больше ускорения свободного падения. Отношение этих ускорений называется фактором разделения Кр.

Значение Кр для центрифуг

3000, т. е. движущая сила процесса осаж­дения в центрифугах на 2 3 порядка больше, чем в отстойниках. Поэтому

эффективность центрифуг выше, чем отстойников, и в них можно эффектив­но отделять мелкие частицы размером порядка 1 мкм.

Разделение водонефтяных эмульсий в центрифугах - исключительно эффективный метод, однако практического применения для деэмульгирова- ния нефтей не нашел из-за малой пропускной способности центрифуг и вы­соких эксплуатационных затрат.

3. 
   Фильтрация
   

Нестойкие эмульсии успешно расслаиваются при пропускании их через фильтрующий слой, который может быть из гравия, битого стекла, древеси­ны и металлических стружек, стекловаты и др. материалов.

В данном случае, деэмульсация нефтей основана на явлении селектив­ного смачивания.

Если взаимодействие молекул жидкости с молекулами твердого веще­ства сильнее, чем между собой, то жидкость растекается ио поверхности, т. е. смачивает ее.

Если молекулы жидкости взаимодействуют между собой сильнее, чем с твердым веществом, то жидкость собирается на поверхности в каплю, т. е. смачивания не происходит.

Смачивание жидкостью поверхности твердого тела можно рассматри­вать как результат действия сил поверхностного натяжения, т. е. жидкость тем лучше смачивает твердое тело, чем меньше взаимодействие между ее

молекулами.

5 6

Неполярные жидкости (нефть) с малым поверхностным натяжением (20 - 30 эрг/см²) обычно хорошо смачивает твердую поверхность. Вода с по­верхностным натяжением 72,5 эрг/см² смачивает лишь некоторые тела (стек­ло, кварц).

Фильтрующее твердое вещество должно удовлетворять основным тре­бованиям:

1. 
   иметь хорошую смачиваемость водой, чтобы произошло сцепление глобул воды с фильтрующим веществом, разрыв межфазных пленок, и про­изошла коалесценция (слияние) капель воды;
   
2. 
   быть достаточно прочным, чтобы обеспечить длительную эксплуа­тацию.
   

Показания:

1. 
   большая обводненность нефти;
   
2. 
   малая обводненность, но эмульсия нестойкая.
   

Нередко укрупнившаяся вода находится во взвешенном состоянии, что характерно для эмульсий с незначительной разностью плотностей.

Данный метод самостоятельного применения не находит из-за гро­моздкого оборудования, малой производительности, необходимости часто менять фильтры, но встречается в сочетании с термохимическими методами.

Л екция 8. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ СБРОС ПЛАСТОВЫХ ВОД

Для уменьшения коррозии трубопроводов и повышения производи­

тельности установок подготовки нефти применяется предварительный сброс пластовой воды, т. к. действующие типовые установки неспособны справить­ся с возрастающим объемом поступающей жидкости, в частности, из-за ис­пользования малообъемной отстойной аппаратуры. •

Считает целесообразным применение предварительного сброса воды при обводненности, начиная с 30 %.

В зависимости от степени обводненности нефти и некоторых других факторов, различают следующие варианты предварительного сброса:

57


■кем

з по­сте*-

• 
  без дозировки реагента-деэмульгатора;
  
• 
  без подогрева и использования дренажных вод (применяется при большой обводненности нефти на поздней стадии разработки месторожде­ния);
  

трс-

хнис

t про-

зплу»-


«и, что


за гро-