Спосіб збезводнення та знесолення нафти

Винахід відноситься до підготовки нафти на промислах і переробних підприємствах, зокрема, до збезводнення та знесолення нафти і може бути використаний для деемульгування нафтових емульсій, в тому числі «пасткової» (амбарної) нафти. Відомий спосіб збезводнення та знесолення нафти, що включає дію на нафтову емульсію імпульсними електричними розрядами, при цьому попередньо здійснюють накопичення електричної енергії в конденсаторах [див. а.с. СРСР №1526737 МПК 4 B01D17/06, опубл.07.12.89г., Бюл.№45]. Ознакою, співпадаючою з істотною ознакою способу, що заявляється, є: дія на нафтову емульсію імпульсними електричними розрядами між електродами. Причини, що перешкоджають отриманню необхідного технічного результату, такі. Розшарування нафтової емульсії відбувається тільки при одноразовому електричному розряді, що можливо реалізувати тільки в невеликому об'ємі лабораторних умов і неприйнятно для використовування в промислових умовах, а здійснення серії імпульсних розрядів приводить до стабілізації емульсії за рахунок диспергування водної фази. Як прототип вибрано спосіб збезводнення і знесолення нафти, що включає дію на нафтову емульсію імпульсними електричними розрядами між електродами, при цьому дію здійснюють в нафтовій емульсії в'язкістю h50°C не більш 15сСт при амплітудному значенні напруженості між електродами не менше 5кВ/см з тривалістю імпульсу не більш 6·10-6с, а в нафтовій емульсії в'язкістю h50°C більше 15сСт при амплітудному значенні напруженості між електродами не менше 9кВ/см з тривалістю імпульсу не більше 10·10-6с, не утворюючи при цьому між електродами каналу наскрізної провідності [див. патент України на винахід №72285, МПК 7 В01D17/06, опубл. 15.02.2005г., Бюл.№2]. Ознаками, які співпадають з істотними ознаками способу, що заявляється, є наступні: - дію на нафтову емульсію імпульсними електричними розрядами між електродами здійснюють при амплітудному значенні напруженості між електродами не менше 5кВ/см з тривалістю імпульсу не більш 10·106 с, не утворюючи при цьому між електродами каналу наскрізної провідності. Причини, що перешкоджають отриманню необхідного технічного результату, такі. При малій тривалості імпульсної дії на нафтову емульсію, швидкість зближення глобул води невелика і коалесценція протікає поволі, внаслідок чого, для деемульгування нафти потрібен тривалий час дії великої кількості розрядів. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу збезводнення та знесолення нафти шляхом додаткової дії на нафтову емульсію, що дозволить підсилити рухливість дрібнодисперсних глобул води з одночасним руйнуванням їх бронюючих оболонок і за рахунок цього прискорити .процес коалесценції і одержати більш повне збезводнення та знесолення нафти. Суть винаходу полягає у тому, що в способі збезводнення та знесолення нафти, що включає дію на нафтову емульсію імпульсними електричними розрядами між електродами при амплітудному значенні напруженості електричного поля не менше 5кВ/см і тривалості імпульсу не більш 10·10-6с, не утворюючи при цьому між електродами каналу наскрізної провідності, згідно винаходу, одночасно з імпульсними електричними розрядами на нафтову емульсію діють постійним або змінним електричним полем напруженістю не більш 3кВ/см. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак способу, що заявляється, і технічним результатом необхідно відзначити наступне. При дії на нафтову емульсію тільки імпульсними електричними розрядами з амплітудним значенням напруженості електричного поля не менше 5кВ/см і тривалості імпульсу не більше 10·10-6с, не утворюючи при цьому між електродами каналу наскрізної провідності, створюються умови для необоротної коагуляції водної фази дисперсної системи і руйнування бронюючих оболонок. Проте процес коагуляції, зважаючи на короткочасність дії, протікає повільно, через що для повного збезводнення та знесолення нафти потрібно порівняно багато часу та велику кількість розрядів. У сучасних електродегідраторах збезводнення та знесолення нафти здійснюється порівняно швидко у постійному або змінному полі промислової частоти напруженістю 1-3кВ/см. При цьому частина нафти (1-2,5)%, в якій містяться дрібнодисперсні глобули води в бронюючих оболонках, збирається в пастках і скидається в комори. При підвищенні напруженості поля вище 3кВ/см процес деемульгування відбувається ефективніше, проте для переважної більшості нафти це приводить до пробою між електродами, що не припустимо. При дії на нафтову емульсію імпульсними електричними розрядами між електродами при амплітудному значенні напруженості електричного поля не менше 5кВ/см і тривалості імпульсу не більше 10·10-6с, не утворюючи при цьому між електродами каналу наскрізної провідності, і одночасній дії на неї постійним або змінним електричним полем відбувається швидке зближення глобул води і руйнування бронюючих оболонок, що забезпечує швидке і повніше збезводнення та знесолення нафти, зокрема пасткової (амбарної) нафти. Через короткочасність розрядів пробою між електродами не відбувається. Таким чином, сукупність істотних ознак пропонованого способу дозволить підсилити рухливість дрібнодисперсних глобул води з одночасним руйнуванням їх бронюючих оболонок і за рахунок цього прискорити процес коалесценції і одержати повніше збезводнення та знесолення нафти. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 показана ділянка нафтової емульсії між електродами при відсутності електричного поля (Е=0), на Фіг.2 - при дії постійним або змінним електричним полем, напруженістю не більш 3кВ/см, на Фіг.3 - при одночасній дії електричними розрядами (Еі³5кВ/см і t£10·10-6с) і постійним або змінним електричним полем (Е£3кВ/см) і на Фіг.4 приведена картина електричного поля між електродами при одночасній дії на емульсію постійним електричним полем (Епост) і розрядами (Еі). Спосіб здійснюють таким чином. Нафтову емульсію поміщають в місткість між двома електродами. При відсутності електричного поля глобули води розташовуються в емульсії хаотично на різних відстанях один від одного (див. Фіг.1). При підключенні до електродів постійної або перемінної напруги, зважаючи на велику різницю в діелектричних сталих між водою (ε=81) і нафтою (ε=2,2), глобули води електризуються, витягуючись уздовж силових ліній поля і притягуються одна до одної своїми різнойменними зарядами. За відсутності бронюючих оболонок дрібні глобули води зливаються в крупніші, а за наявності бронюючих оболонок навіть стикаючись, злитися не можуть (див. Фіг.2). При короткочасних розрядах з амплітудним значенням напруженості електричного поля Ε³5кВ/см бронюючі оболонки руйнуються, і практично усі глобули води дістають можливість коалесціровати (див. Фіг.3). Картина напруженості електричного поля в емульсії при прикладанні до неї постійного та імпульсного електричних полів показана на Фіг.4. Як об’єкт обробки була узята нафта Жетибайського і Каражанбаського родовищ, в'язкість яких була відповідно h50°C=14,8сСт і h50°C=207сСт. Обводненість нафтових емульсій складала 25%. Емульсії поміщали у місткість між електродами, на які подавалася, в одному випадку, постійна напруга, що забезпечувала напруженість електричного поля в емульсії Епост=2кВ/см. У другому випадку на електроди подавалася змінна напруга електричного поля з частотою 50Гц, напруженість електричного поля в емульсії при цьому складала Еперем.=2кВ/см. У третьому випадку на електроди подавалася постійна або перемінна напруга (напруженість Епост.= Еперем.=2кВ/см) і одночасно з частотою f=1Гц подавалися імпульси напруги, що забезпечували амплітудні значення напруженості електричного поля в емульсії Еі=6кВ/см. Тривалість розрядів не перевищувала t£10·10-6с. Після обробки нафтової емульсії в'язкістю h50°C=14,8сСт протягом 70с і емульсії з в'язкістю h50°C=14,8сСт протягом 170с після відстою емульсії відбувалося її розшарування, і водна складова опускалася на дно місткості, звідки вона видалялася. Нафта з верхньої частини місткості піддавалася перевірці на вміст в ній води з допомогою приладу Діна-Старка. У таблиці представлені результати контрольних обробок нафтової емульсії тільки в постійному (№7 і 8) або змінному (№9 і 10) електричних / полях напруженістю 2кВ/см, які здійснювалися відповідно протягом 120 і 170с. Обробка емульсії тільки електричними розрядами (№11 і 12 ) проводилася при частоті розрядів f=5Гц протягом 800 і 2000с. Обробка емульсії імпульсними електричними розрядами одночасно з дією постійним або змінним електричним полем приведена в дослідах №1-6. Таблиця № досліду 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Напруженість Напруженість Амплітудне значення В'язкість Тривалість Обводненість перемінного постійного напруженості емульсії після обробки, електричного поля електричного електричного поля Eі, обробки t, c h50°C, сСт % Епер. , кB/cм поля Епост., кВ/см кВ/см 14,8 2 5 70 0,2 14,8 2 6 70 сліди 14,8 2 5 120 0,3 14,8 2 6 170 сліди 207 2 6 100 2,5 207 2 7 150 сліди 207 2 120 1,9 207 2 170 сліди 14.8 2 120 2,1 207 2 170 9,3 14,8 6 800 0,5 207 7 2000 5 З приведеної таблиці видно, що одночасна обробка нафтової емульсії електричними розрядами і постійним або змінним електричним полем дозволить підсилити рухли вість дрібнодисперсних Глобул води з одночасним руйнуванням їх бронюючих оболонок і за рахунок цього прискорити процес коалесценції і одержати повніше збезводнення та знесолення нафти.