Спосіб зневоднювання водонафтової емульсії

Корисна модель відноситься до технології підготовляння нафти, зокрема до способів зневоднювання водонафтових емульсій з використанням деемульгаторів, і може бути застосована в промислових умовах, зокрема, на установках комплексної підготовки нафти в нафтовій промисловості. Нафта, яку видобувають із обводнених свердловин, у переважній більшості створює разом із пластовою водою стійкі водонафтові емульсії, тому з метою забезпечення необхідної якості нафти для подальшого транспортування і переробляння безпосередньо на промислах проводять її підготовку, основними процесами якої є стабілізація і зневоднювання. Відомі способи руйнування (деемульсації) водонафтових емульсій [1], зокрема, такі як гравітаційне розділяння на фази у відстійниках під дією сили тяжіння (холодний відстій емульсії), фільтрація через пористе середовище, термохімічна, електрична та магнітна обробки, поєднання вищезазначених способів. Для поліпшення процесу водовідділення використовують хімічні реагенти - деемульгатори, які, в основному, застосовують на стадіях холодного відстоювання та термохімічної обробки. У процесі зневоднювання разом із водою з нафти відділяється найбільша частина хлористих солей, однак для більш повного видалення солей із нафти проводять також спеціальні технологічні заходи. Для холодного відстоювання водонафтову емульсію з деемульгатором подають у резервуари через розподільні пристрої, що дозволяє рівномірно заповнити всю площу резервуара та ефективно розшарувати емульсію, і відстоюють її протягом певного часу. Вміст води у нафті після зневоднювання залежить від температури емульсії, інтенсивності та тривалості перемішування, а також від кількості введеного деемульгатора. Цей спосіб характеризується недостатньою ефективністю зневоднювання, довготривалістю та потребує великої кількості деемульгатора. Відомі також способи зневоднювання водонафтових емульсій шляхом термохімічної обробки, що включають введення деемульгатора, нагрівання емульсії з використанням різноманітних технологічних систем та її подальше відстоювання [2]. Недоліком таких способів є збільшення енергетичних витрат на нагрівання емульсії. Найбільш близьким за технічною суттю до способу, що пропонується, є спосіб первинної підготовки сирої нафти (водонафтової емульсії) на промислах [3] шляхом її багатоступеневої сепарації з одночасним зневоднюванням на останньому ступені сепарації та на етапі остаточної товарної підготовки, згідно з яким на перших ступенях сепарації відокремлюють нафтовий (попутний) газ, вводять в емульсію деемульгатор, а на етапах зневоднювання в емульсію вводять певну кількість відділеного раніше нафтового газу. Кількість нафтового газу визначають, виходячи із ступеня обводненості водонафтової емульсії, її фізико-хімічних властивостей, типу деемульгатора та продуктивності свердловин. Введення в емульсію вільного газу спричиняє активне перемішування (барботування) емульсії і прискорює її руйнування. Але цей спосіб теж недостатньо ефективний, оскільки зберігається мала швидкість протікання масообмінних процесів. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу зневоднювання водонафтової емульсії шляхом зміни стану деемульгатора, який вводять у водонафтову емульсію перед її відстоюванням, що дасть можливість підвищити швидкість масообмінних процесів і, тим самим, забезпечить підвищення інтенсивності процесу деемульсації нафти і зниження експлуатаційних витрат, а також зменшення кількості деемульгатора, який використовують для обробки. Поставлена задача вирішується тим, що у способі зневоднювання водонафтової емульсії, що включає сепарацію газу, введення у водонафтову емульсію деемульгатора, введення частини газу, одержаного в результаті сепарації, і відстоювання, згідно з корисною моделлю деемульгатор, який вводять перед відстоюванням водонафтової емульсії, спочатку змішують з частиною газу, одержаного в результаті сепарації, до стану двофазної піни, а потім вводять одержану двофазну піну у водонафтову емульсію. Двофазна піна, яку одержують шляхом інтенсивного змішування деемульгатора та нафтового газу за допомогою мішалок, спеціальних насадок та будь-яких інших змішувачів, має надлишок поверхневої енергії, яка сприяє збільшенню рухливості частинок дисперсної системи і бульбашок газу, що прискорює протікання процесу розділяння рідин на фази. Тому під час контакту водонафтової емульсії та деемульгатора у вигляді піни відбуватиметься інтенсивний перехід деемульгатора з поверхні бульбашок газу в об’єм емульсії, що спричинить швидке руйнування емульсії та розділяння її на нафту і воду. Використання властивостей піни дозволить скоротити тривалість масообмінних процесів, зменшити кількість використаного деемульгатора та оптимізувати експлуатаційні витрати. Запропонований спосіб реалізують наступним чином. Визначають кількість деемульгатора, необхідну для обробки водонафтової емульсії перед ступенем холодного відстоювання. Як деемульгатор використовують поверхнево-активні речовини, наприклад, Сепарол-25, Стенол, Сульфанол, Дисольван тощо. Деемульгатор змішують з нафтовим газом за допомогою будь-якого високошвидкісного змішувача до стану двофазної піни, і вводять одержану піну у водонафтову емульсію. Суміш залишають у спокої на певний час для виділення газу, а потім подають для відстоювання до повного розділяння емульсії на нафту і пластову воду. Приклад, що підтверджує можливість здійснення способу. У лабораторних умовах для приготування водонафтової емульсії брали 80см3 безводної нафти та 120см3 пластової води (з того ж родовища, де брали нафту) і перемішували їх за допомогою мішалки зі швидкістю 5000об/хв на протязі 15 хвилин. По 300см3 приготованої емульсії розміщували в двох ємностях мішалки. В одну ємність вводили Дисольван-3431 у вигляді двофазної піни, яку отримували шляхом змішування деемульгатора з нафтовим газом (з того ж родовища, звідки брали нафту і пластову воду) за допомогою змішувача зі швидкістю 3000об/хв на протязі 15 хвилин. Співвідношення об’єму піни до піноутворюючої рідини складало 5:8. В другу ємність вводили деемульгатор у вигляді водного розчину. Вміст обох ємностей перемішували протягом 10 хвилин при 5000об/хв, після чого залишали у спокої на 5 хвилин для виділення газу, а потім переміщували у розподільні лійки для відстоювання близько 2-х годин. Після завершення процесу відстоювання зливали воду, що відділилася, і перевіряли вміст води у нафті за методом Діна-Старка. Результати, наведені в табл., підтверджують, що більш інтенсивно процес зневоднювання відбувався при введенні суміші деемульгатора з нафтовим газом у вигляді піни. Як показали дослідження ефективність способу збільшується при підвищенні температури відстоювання, але остання не повинна перевищувати 25°С, оскільки за таких умов двофазна піна починає осідати і втрачає свої властивості. Таблиця Результати лабораторних досліджень по зневоднюванню нафтоводяної емульсії № досліду 1 2 3 4 Спосіб введення деемульгатора У вигляді піни У вигляді рідини У вигляді піни У вигляді рідини Витрата деемульгатора, г/м3 100 100 100 100 Температура відстоювання, °С 18 18 22 22 Вміст води, % мас. До Після 21,3 6,4 21,3 7,1 21,3 4,2 21,3 4,9 Таким чином, результати проведених лабораторних досліджень підтверджують підвищення ступеня зневоднювання водонафтової емульсії при введенні в емульсію деемульгатора, змішаного з нафтовим газом до стану двофазної піни. Джерела інформації: 1. Справочная книга по добыче нефти/ Под ред. д-ра техн. наук Гиматудинова Ш.К. -М.: "Недра", 1974. С.503-504. 2. Тронов В. П. Промысловая подготовка нефти. -М.: "Недра", 1977 - С.139-140. 3. А.с. №362043, МПК C10g 33/00, C10g 31/14, 1972.