Файл: Тронов В.П. Обезвоживание и обессоливание нефти из опыта работы об-ния Татнефть.pdf

жения не замечается. Колебания в изменении содержа­ ния воды в нефти по сечению трубопровода определяют­ ся лишь неравномерностью обводненности в отобран­ ных для анализов пробах.

Тенденции к расслоению не проявляются во всем диа­ пазоне чисел Рейнольдса, характеризующих режим дви­ жения эмульсий по сборному трубопроводу (от 4340 на начальных до 6600 на конечных участках трубопровода), что объясняется наличием в потоке незначительного чи­ сла достаточно крупных капель. При дозировании в по­ ток нефти дисолвана из расчета 17,3 г/т (вторая серия опытов) в трубопроводе осуществляется процесс разру­ шения бронирующих оболочек на каплях пластовой во­ ды и их укрупнение. Однако скорость процесса и абсо­ лютные размеры капель еще недостаточны для того, что­ бы при сложившихся режимных параметрах осуществля­ лось расслоение потока. Кроме того, глубина разрушения эмульсии по пути ее движения в направлении от началь­ ных к конечным участкам трубопровода изменяется не­ равномерно. Так, если остаточное содержание воды в первой пробе нефти после ее отстоя оказалось довольно высоким и составило 13—14%, то в пробе, отобранной

.После ДНС-1,— около 6%, а в более отдаленной точке по пути движения нефти по трубопроводу содержание воды в нефти после отстоя снова оказалось довольно высоким и достигло 20—25%. Это свидетельствует о пульсирую­ щем режиме изменения качества эмульсии на начальных участках трубопроводов. В самом деле, только в конце трубопровода процесс разрушения эмульсии был осуще­ ствлен достаточно глубоко, что и обусловило возмож­ ность получения качественной после отстоя нефти со сравнительно небольшим количеством остаточной воды (l,4-f-0,4%). Это имело место при значительном возрас­ тании турбулентности потока, что связано с подключе­ нием к основному трубопроводу еще одной сборной ли­ нии в районе ДНС-2 и увеличением общего расхода жид­ кости «а этом участке почти в полтора раза.

Увеличение расхода реагента до 20 г/т привело к зна­ чительному ускорению процесса разрушения эмульсии (третья серия опытов), укрупнению капель в потоке и его расслоению па нефть и воду уже на начальных участках трубопровода при числах Рейнольдса порядка 4000—

47

5000. Увеличение скорости и турбулентности потока на конечном участке трубопровода до уровня, характеризуе­ мого числами Рейнольдса около 6600, привело к исчез­ новению водного подслоя и выравниванию концентра­ ции воды в нефти во всех сечениях трубопровода. Отсю­ да следует, что на прямолинейных участках трубопрово­ дов при данном уровне турбулентности потока вода в свободном виде двигаться не может и для потока в це­ лом характерна эмульсионная структура. Вместе с тем глубина отделения воды от нефти при ее последующем отстое остается весьма высокой при данном расходе реа­ гента. Расслоение потока на нефть и воду обнаруживает ся также и по сечению бокового подводящего трубопро­ вода в районе ДНС-2 до входа потока в булит для сепа­ рации. После булита и откачивающего насоса для по­ тока характерна эмульсионная структура.

Следует отметить, что одна и та же глубина обезво­ живания угленосной нефти при разрушении эмульсии в трубопроводах может быть достигнута при различных технологических параметрах. Так, при расходе реагента 17,3 г/г устойчиво низкое остаточное содержание воды в нефти при ее отстое (порядка 0,5—-1,2%) может быть до­ стигнуто при движении эмульсии по трубопроводам в те­ чение 4—6 часов (30—60 мин при Re =4300; 90—120 мин при Re =4800; 120—180 мин при Re =6600), а при расхо­ де реагента 20 г/т — уже через 30—60 мин движения по трубопроводу при числах Рейнольдса порядка 4300. Это соответствует длине трубопроводов около 1,8—4 км при скорости потока до 1 м/сек. Отсюда следует, что расход реагента и время движения эмульсии по трубопроводам

практике. Следует также отметить, что достаточно глу­ бокое разрушение эмульсии при ее обработке реагентом в трубопроводах достигается уже на начальных участках длиной до 2—8 км.

В данном случае воду в принципе можно было бы сбросить в районах ДНС-1, ДНС-2 или в любой другой, удобной для этих целей, промежуточной точке.

Очевидно, что запас фактического технологического времени, в течение которого осуществляется разрушение эмульсии в процессе ее движения по промысловым трубо­ проводам, в данном случае в несколько раз превышает

48

необходимое для этих целей время. Такой резерв вре­ мени обеспечивает высокую устойчивость процесса деэмульсации нефти и гарантирует получение качествен­ ной продукции при форсированном режиме работы водо­ отделительных устройств (булиты, резервуары и т. д.). Исследования позволили установить, что:

—угленосные бавлинские эмульсии эффективно разру­ шаются в процессе транспортирования по трубопро­ водам при расходах реагента порядка 17 г/г при чис­ лах Рейнольдса 4000—6000 и времени движения в течение 4—6 часов;

—увеличение расхода реагента до 20 г/г позволяет осуществлять разрушение эмульсии на длине участка

трубопровода порядка 2—4 км, что создает пятикрат­ ный запас технологического времени, обеспечивает устойчивость процесса разрушения эмульсии и позво­ ляет снизить время разделения эмульсии на нефть

иводу в водоотделительных устройствах в 2—3 раза

идовести его до 30—60 минут при температуре 20° С;

—при движении, характеризуемом числами Рейнольд­

са порядка 4800, возможно расслоение потока на нефть и воду непосредственно в трубопроводе;

— обезвоживание угленосной нефти по совмещенной тех­ нологической схеме с использованием трубопроводов систем сбора и резервуаров товарных парков вполне возможно.

Скорость расслоения угленосных эмульсий при отстое

Для определения кинетики разрушения угленосной эмульсии, обработанной реагентом в промысловых тру­ бопроводах, пробы нефти, отобранные в разных точках трубопровода в интервале ДНС-1 — ТП при ЭЛОУ-1, ставились на отстой при 1=24—40° С. Оказалось, что эмульсия, отобранная в середине и в конце трубопрово­ да, эффективно отстаивается при t=30—40° С и остаточ­ ное содержание воды составляет 0,6—2%. Причем зна­ чительная часть воды отделяется от нефти в первые же минуты отстоя. Необходимое время отстоя по мере про­ движения эмульсии по трубопроводам от головных уча­ стков до товарного парка уменьшается. Так эмульсия пробы нефти, отобранной на головных участках трубо­ провода, расслоилась достаточно глубоко через

180—240 мин, а концевой пробы — через 120 мин, т. е. почти в два раза быстрее. Отсюда следует, что в иссле­ дованном интервале движения по мере увеличения пу­ ти необходимое время отстоя снижается.

Быстро расслаивается эмульсия на нефть и воду в резервуарах. Так, при времени заполнения РВС-400 в течение 3 часов при средней температуре нефти 20—23° С вода эффективно переходит в состав дренажа, и качест­ венная нефть (воды менее 2%) может быть получена уже через два часа после заполнения резервуара. Отсюда следует, что угленосные бавлинские эмульсии при ис­ пользовании в технологических целях промысловых сис­ тем сбора могут быть обезвожены и вне установок. Наи­ более полно достигается это в летнее время. Остаточное содержание воды в нефти при совмещении операции по расслоению эмульсии на нефть и воду с заполнением ре­ зервуаров и подготовкой нефти к откачке составляет в среднем до 2%.

Определенный интерес представляет деэмульсация угленосной нефти с использованием трубопроводов при низких температурах. Исследования по изучению дина­ мики разрушения угленосной эмульсии, изменения ее стойкости и вязкости при низких температурах в зимних условиях были выполнены в интервале ГУ-112—ГУ-436 —‘ТП при ЭЛОУ-2.

В товарный парк при ЭЛОУ-2 с ГУ-112 поступало 1600 тжидкости с обводненностью 20—25%. Длина тру­ бопровода между ГУ-112 и товарным парком составляла 18 км, среднее время движения 10 часов, скорость на уча­ стке ГУ-112—СП-436 не превышает 0,2 м/сек, на участке СП-436—ЭЛОУ-2—0,5 м/сек, соответственно числа Re —

1000, 2000.

Для исследования динамики разрушения угленосной нефти по длине и сечению трубопровода реагент 4411 до­ зировался на ГУ-112— наиболее удаленной точке от то­ варного парка. Поскольку, содержание воды в сырье высокое, реагент 4411—65% концентрации подавался в приемную трубу перед булитом без разбавления из рас­ чета 20 — 30 г на тонну обрабатываемой жидкости. Пробы нефти по трассе отбирались в 3-х точках по 5 слоев по сечению. Отобранные в стеклянные отстойники пробы нефти ставились на статический отстой при t=20° С

50

в течение 10—14 час. В отобранных пробах нефти опреде­ лялось водосодержание, вязкость угленосной эмульсии, динамика отстоя при температурах 20—60° С и остаточ­ ное содержание воды в нефти после отстоя. Из резуль­ татов анализов, приведенных в таблице 1, видно, что уг­ леносная эмульсия эффективно разрушается в трубопро­ водах систем сбора и транспорта при низких температу­ рах. Содержание воды в нефти после отстоя при t=20° С по вертикальному сечению трубопровода распределяется следующим образом: в начале трубопровода среднее содержание воды составляет 20—25%, в середине трубо­ провода в точке II—5—20%, а в конце трубопровода — 0,5—5%. В процессе движения угленосной эмульсии по трубопроводу в течение 10 часов происходит укрупнение

Т а б л и ц а 2

Точки отбора проб

глобул воды и поэтому обеспечивается эффективное от­ деление основного количества воды от нефти. В пробах, отобранных в конце трубопровода, остаточное содержа­ ние воды колебалось от 0 до 8,0% (табл. 2).

Температура нефти в трубопроводе составляла 2— 3°С, при этом слой свободной воды вдоль нижней обра­

сии, обработанной дисолваном, по длине и сечению тру­ бопровода в точках I—III были отобраны соответствую­ щие пробы. Исследования вязкости выполнялись на ро­ тационном вискозиметре марки Реотест. По окончании эксперимента и прекращения подачи деэмульгатора бы­ ли отобраны контрольные пробы нефти для определения вязкости. Результаты приведены в табл. 3.

Данные исследований вязкости угленосных эмульсин, обработанных дисолваном, подтверждают факт разру­ шения их при движении по трубопроводам систем сбора. Необходимо отметить, что при подаче деэмульгатора по­ ток представляет собой неравновязкую систему с разны­ ми значениями вязкости по длине и сечению трубопрово­ да. В результате разрушения угленосной эмульсии при движении по трубопроводам происходит снижение вязко­ сти движущейся системы по сравнению с этим парамет­ ром в условиях транспорта эмульсии без подачи деэмуль­ гатора (табл. 3). Снижение вязкости эмульсии обусло­ вило уменьшение давления после насоса на ГУ-112 от 15—17 ати до подачи реагента до 9—12 ати после начала его дозировки.

Другим вопросом, потребовавшим изучения при труб­ ной деэмульсации сернистых нефтей, явилось получение данных о скорости коррозии систем сбора и транспорта нефти. Скорость коррозии определялась весовым мето­ дом путем установки образцов непосредственно в линии сбора. Применялись образцы штыревой конструкции, расположенные вертикально по всему сечению трубо­ провода. Результаты измерений представлены в табл. 4. табл. 4.

Данные таблицы показывают, что скорость коррозии при проведении трубной деэмульсации несколько увели­ чивается. Однако абсолютные показатели в обоих слу­ чаях не являются сколько-нибудь опасными для эксплуа-

52

тирующихся трубопроводов, поэтому практически не тре­ буют учета при их проектировании и эксплуатации.

Таким образом, можно заключить, что при расходах реагента порядка 25 г/г угленосные эмульсии разрушают­ ся даже при температуре нефти в трубопроводе порядка 5—7° С. Причем побочным эффектом от введения реаген-

53