Файл: Тронов В.П. Обезвоживание и обессоливание нефти из опыта работы об-ния Татнефть.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.06.2024
Просмотров: 120
Скачиваний: 1
ществлиться в технологических аппаратах различного конструктивного исполнения — трубопроводах каплеобразователя и емкостях-водоотделителях. Как извест но, в соответствии с прежними представлениями об оп тимальных условиях деэмульсации нефти оба процесса осуществлялись в одном и том же аппарате-отстойни ке при одном и том же глубоко ламинарном режиме.
В1964 г. в ТатНИПИнефти впервые была выдвинута
ив 1966 г. сформулирована идея использования трубо проводов в качестве технологических аппаратов, пригод ных для осуществления процессов разрушения эмульсии
ирасслоения потока на нефть и воду, а также практиче
ски доказана возможность эффективной их эксплуатации в таком качестве на примере трубопроводов различных типов, включая промысловые системы сбора, коммуника ции действующих установок, специально встроенные технологические трубопроводы, а также межпромысло вые и магистральные трубопроводы. Это привело к раз витию нового направления в технологии подготовки неф ти — трубной деэмульсации [67], применение которой позволяет значительно снизить капитальные и эксплуата ционные затраты при подготовке нефти и в несколько раз повысить производительность труда обслуживающе го персонала. Выявленные в результате исследований возможности глубокого разрушения эмульсии в трубопро водах и совмещения процессов отделения воды от нефти с товаро-транспортными операциями, а также сброса воды из технологических резервуаров при их работе на режиме транзита [67] позволили поставить вопрос об отказе от строительства металлоемких установок по под готовке нефти и исключения их из числа обязательных промысловых объектов. Этими исследованиями было по ложено начало разработке совмещенных систем сбора, транспорта, подготовки нефти и очистки сточных вод, предусматривающих максимальное совмещение различ ных технологических операций в тех или иных промыс ловых аппаратах и оборудовании.
В отличие от ранее применявшихся методов совмеще ния различных операций в одном аппарате, например, деэмульсаторах, в основу новой системы нами положен принцип подбора естественно сочетаемых друг с другом процессов и осуществления их в такой технологической последовательности, которая обеспечивает наиболее глу
23
бокое обезвоживание и обессоливание нефти, очистку сточных вод, отбор и перекачку легких фракций при го рячей сепарации нефти.
Исследования показали,что к первой группе техноло гически совместимых по времени и режиму осуществле ния при движении эмульсии по трубопроводам промыс ловых систем сбора и другим коммуникациям можно от мести следующие процессы:
—нейтрализация вредной работы трубопроводов по об разованию стойких эмульсий;
—разрушение бронирующих оболочек на каплях гло бул пластовой воды за счет эффектов дробления;
—доведение реагента до каждой глобулы за счет пос ледовательно протекающих процессов дробления и слияния капель;
—разрушение бронирующих оболочек и десорбция сос тавляющих их компонентов поверхностно-активными веществами;
—укрупнение капель пластовой воды, обессоливание нефти;
—расслоение потока на нефть и воду;
—улучшение качества подготовленной нефти за счет гидродинамических эффектов;
—снижение вязкости транспортируемой системы;
— удаление |
возникших ранее или предотвращение пара |
финовых |
отложений на поверхности оборудования; |
—ингибирование потока и предотвращение коррозии оборудования на всем пути его следования;
—разгазирование нефти с последующей предваритель ной сепарацией газа на конечных участках трубопро водов повышенного диаметра.
Вэтом случае ранее технологически вредное время движения пефтегазоводяной смеси от скважин до конеч ных пунктов транспортировки превращается в техноло
гически полезное время (технологическое время), исполь зование которого позволяет значительно сократить пре бывание эмульсии в аппаратуре установок, узлов про мысловой подготовки и сепарации нефти, увеличить их производительность и улучшить качество подготавливае мой нефти. Совмещение этих операций, как уже отмеча лось, послужило основой для разработки и внедрения трубной деэмульсации нефти и разработки конструкции трубчатых сепараторов.
24
Ко второй группе технологически совместимых опера ций по времени и режиму осуществления необходимо отнести процессы, в той или иной мере связанные с разгазированием нефти:
—разрушение бронирующих оболочек на каплях плас товой воды в сепараторах при их дроблении в про цессе интенсивного разгазирования и введение в этих условиях реагента-деэмульгатора в каждую глобулу за счет процессов массообмена в турбулентном режи ме;
—осуществление частичного сброса воды с разгазированием и отбором газа при низком газовом факторе на концевой ступени сепарации или узле предваритель ного сброса за счет эффектов умеренного перемеши вания эмульсии выделившимся свободным газом и барботирования газовым пузырьками эмульсии при
еепромывке через слой воды;
—осуществление глубокого обезвоживания и обессоли вания нефти в водной среде при разгазировании неф ти за счет эффектов разрушения глобул пластовой во ды при их жестком контакте с активной дренажной водой в процессе их оттеснения из внутренних облас тей на внешний периметр капель эмульсии расши ряющимися пузырьками попутного газа (пенная деэмульсацня).
Совмещение операций по разгазированию капель нефти, введенных непосредственно в среду активной дре нажной воды (пенная деэмульсация), открывает широ кие возможности по созданию высокопроизводительных аппаратов для деэмульсации нефти, включая и глубокое обессоливание, технологический процесс в которых под дается активному управлению со стороны обслуживаю щего персонала или автоматических регулирующих уст ройств.
Последние исследования, выполненные нами с приме нением микрокиносъемки, доказали правильность выдви нутой нами ранее гипотезы о важной роли в разруше нии эмульсии стенок аппаратов (трубопроводов),в кото рых осуществляются эти процессы. Оказалось, что при определенных режимах движения эмульсии в аппаратах стенки выполняют роль инверсирующих экранов по пе реводу капель пластовой эмульсии в пленочную водную фазу, стекающую в нижнюю часть трубопроводов. Это
25
открывает перспективы по созданию новой технологии деэмульсации нефти, а также по применению аппаратуры с развитой поверхностью и размерами каналов (трубча тые устройства), исключающими возможность их засоре ния и заиливания.
Нашими исследованиями показано, что весьма пер спективным может оказаться и такое разрабатываемое нами направление в подготовке нефти, которое основано на разрушении эмульсии в тонких зазорах коаксиально расположенных вращающихся барабанов с постоянным или переменным сечением каналов.
Большой экономический эффект достигается при пе реводе действующих обезвоживающих и обессоливающих установок подготовки нефти на режим работы в блоке с промысловыми системами сбора и товарными парками. При работе по совмещенным схемам обезвоживающие установки обеспечивают получение на них обессолен ной нефти при неизменной производительности, а на обессоливающих—повышается стабильность работы бло ков, появляется возможность получения обессоленной нефти до экспортных кондиций «сходу» и при прочих рав ных условиях значительно снижается расход реагента, улучшается качество дренажных вод и уменьшается расход пресной промывочной воды.
По-прежнему остается высокоэкономичным и перспек тивным обессоливание нефти в трубопроводах различно го назначения, включая и магистральные, с использова нием промысловых товарных парков, резервуаров, головных сооружений и товаро-сырьевых баз нефтепе рерабатывающих заводов. В настоящее время назрела необходимость четко определить место в технологии подготовки нефти аппаратов предварительного сброса воды, деэмульсаторов и технологических резервуаров.
Аппараты предварительного сброса воды различного конструктивного оформления презназначены для исполь зования в герметизированной системе «скважина — про мысловый товарный парк» с целью уменьшения количе ства жидкости, направляемой на установку по подготов ке нефти и сохранения в связи с этим их производитель ности.
Появление блочного оборудования с таким назначе нием вызвано устаревшими представлениями о возмож
26
ностях обезвоживающих ступеней установок подготовки нефти и стремлением утилизировать активные дренаж ные воды, сбрасываемые с них. Нашими исследования ми установлено [67], что использование в технологических целях для разрушения эмульсии промысловых систем сбора и встроенных каплеобразователей позволяет по высить производительность ступеней обезвоживания в не сколько раз, что в принципе полностью исключает необ ходимость предварительного сброса воды. Кровде того, исследования показали, что многоступенчатый сброс во ды в короткие промежутки времени менее эффективен но сравнению с одноразовым сбросом этой воды на пос ледней ступени. При разовом сбросе на последней ступе ни достигается более глубокое обезвоживание нефти и более высокое качество пластовых вод.
Нами было установлено, что многоступенчатый сброс в удобных для этих целей местах эффективен лишь при большом запасе технологического времени, которое по является при транспорте эмульсии по протяженным тру бопроводам различного назначения. Высокая стоимость оборудования, металлоемкость и отсутствие технологи ческой необходимости, на наш взгляд, лишают это на правление перспективы. Исключение могут составить лишь случаи, когда по тем или иным соображениям ока зывается целесообразным сбросить часть балласта в ме стах добычи нефти непосредственно на потоке без зна чительных потерь давления для последующего транспор та обводненной нефти по трубопроводам на значитель ные расстояния в места ее подготовки.
Наметившиеся в последнее время направления по ис ключению резервуаров из операций по замеру добытой и подготовленной нефти являются перспективными и бе зусловно правильными. Преимущества безрезервуарной сдачи нефти известны, и перечислять их еще раз необхо димости, очевидно, нет. Однако в связи с этим же обстоя тельством проявляются и другие тенденции, направлен ные на исключение резервуаров и из технологического цикла, что нельзя признать рациональным. Основными аргументами в пользу такого решения справедливо счи тали потери легких фракций. Значительные потери лег ких фракций из негерметизированных резервуаров при их использовании в технологических целях по устарев
27
шей схеме действительно имеют место и вызывались в основном следующими причинами:
—высокой температурой нагрева нефти (60° С и выше);
—длительным временем отстаивания (18—24 часа);
—большими дыханиями в результате работы резервуа
ров в режиме «наполнение — отстой — откачка». Применение новой технологии позволяет устранить эти потери и эксплуатировать резервуары с высокой степенью эффективности. В самом деле, использование в техноло гических целях промысловых систем сбора, осуществле ние горячей сепарации при Т —50—60° С перед поступ лением нефти в резервуары, работающие в режиме тран зита (непрерывный нижний ввод, верхний непрерывный отбор), низкая температура нефти в резервуарах (25— 35° С) практически устраняют, все те причины, которые обычно приводят для обоснования отказа от использо вания резервуаров в технологических целях. Исключе ние циклического режима работы резервуаров и связан ных с ним больших дыханий открывает реальные воз можности для их герметизации обычными средствами и путем применения понтонов, использование которых поз воляет уменьшить потери легких фракций на 70—80% [35]. Отсюда ясно, что вопрос об исключении резервуаров из технологического цикла поднимается как раз в тот мо мент, когда созданы все технологические предпосылки для их эффективного применения в этих целях. Не сле дует также забывать, что удельные капитальные затра ты при использовании герметизированных резервуаров (объемом в 5000 м3) примерно в 3—5 раз, а металлоем кость в 1,6 раза ниже, чем при применении булитов (объ емом 200 м3), после которых нефть до внедрения систе мы перекачки «из насоса в насос» еще в течение многих лет будет направляться все в те же резервуары, работаю щие по циклической схеме, либо в режиме транзита. При менение больших технологических емкостей, какими яв ляются герметизированные резервуары, позволяет зна чительно проще по сравнению с булитами наладить их работу в автоматическом режиме, получить более высо кое качество дренажных вод, уменьшить общее число об служивающего персонала, резко снизить потребность в регулирующей и запорной арматуре, уменьшить размеры технологических площадок и т. д. В целом исследования показали, что проблема снижения потерь легких фракций,
28
упрощения технологии подготовки нефти и очистки сточ ных вод, резкого снижения капитальных и эксплуатаци онных затрат и повышения эффективности производства решается намного успешней при поступлении на завер шающие технологические операции (отделение воды от нефти и очистка сточных вод), а также на внешний тран спорт полностью дегазированной нефти, состав которой не может обусловить сколько-нибудь значительных по терь при дальнейшем ее транспорте. Нашими исследова ниями, выполненными для группы месторождений Коми АССР, было показано, что осуществление завершающих технологических операций под давлением и необходи мость транспортирования газированных нефтей за пре делы нефтедобывающих районов значительно усложняет схемы технологических узлов и установок, приводит к повышению их металлоемкости, снижению производи тельности труда и эффективности производства в це
лом.
В настоящее время промышленностью налажен серий ный выпуск блочных деэмульсаторов различных типов (СП-2000, УДО-2 и т. д.). Их применение позволяет зна чительно сократить разрыв в сроках обустройства нефтя ных месторождений и ввода их в эксплуатацию, более плавно наращивать необходимые мощности, несколько уменьшить капиталовложения. Однако при этом не ре шается главная задача отрасли в этой области, которая состоит в значительном повышении эффективности про изводства, исключении огромных эксплуатационных зат рат и все еще высоких капитальных вложений. В самом деле, себестоимость обезвоживания нефти на этих уста новках, по данным БашНИПИнефти, продолжает оста ваться высокой и составляет порядка 15 коп. за тонну подготовленной нефти. Длительные испытания блочных деэмульсаторов в основных районах страны (Татария, Тюмень, Коми АССР, Мангышлак и т. д.) показали, что они не могут работать па проектных режимах и в боль шинстве случаев используются в качестве нагревателей.
Причины низкой работоспособности этих аппаратов состоят в том, что в них заложена отсталая технология, компенсировать недостатки которой оказалось невозмож но Даже высоким совершенством их конструктивного исполнения. В аппаратах оказались совмещенными во времени и пространстве такие технологические опера
29