Обезвоживание нефтей с помощью внутритрубной деэмульсации, барботажного метода и метода холодного отстоя. Способы интенсификации отстоя

1. В практических условиях обезвоживание нефти, как правило, начинается ещё в системе сбора путём осуществления так называемой внутритрубной деэмульсации. Суть её сводится к введению в эмульсию (при максимально возможном сохранении её температуры) соответствующего деэмульгатора в одну из вышерассмотренных точек с немедленным выводом отделённой воды ещё до УПСВ в специальных расширительных камерах, где скорость движения потока снижается в 5 – 6 раз.

При этом, для относительно лёгких нефтей с плотностью до 880 кг/м³ и небольшой обводнённостью (до 2 – 3 %) оптимальными условиями считаются: Re = 6000 – 10000, расход реагента до 20 г/т и время перемешивания 40 – 60 мин.

Для тех же нефтей, но имеющих обводнённость до 50 % число Рейнольдса должно быть снижено до 3000 – 4000; а время отстоя не должно превышать 30 мин. при том же расходе деэмульгатора (15 – 20 г/т).

Для тех же нефтей, но с обводнённостью свыше 50 % число Рейнольдса должно быть увеличено до величин порядка 40000.

Для относительно тяжелых нефтей (с плотностью свыше 880 кг/м³) все указанные цифры по расходу ПАВ и времени перемешивания в среднем увеличиваются на 20 – 25 %. Путевая деэмульсация применяется как для эмульсий типа В/Н, так и для эмульсий типа Н/В.

2. Для водо – нефтяных газонасыщенных эмульсий типа В/Н может быть применён так называемый барботажный метод обезвоживания, суть которого сводится к следующему: исходную эмульсию подают под водяную подушку, содержащую деэмульгатор. При этом, эмульсия должна быть разбита на мелкие капли, например, продавливанием через перфорированные трубы (маточники). В каждой полученной капле нефти содержатся глобулы воды. По мере всплытия, сопровождающегося понижением давления на каплю гидростатического столба воды, в последней образуются многочисленные газовые пузырьки, постепенно сливающиеся в один со всё увеличивающимся размером. В результате, нефтяная капля превращается в большой газовый пузырь покрытый нефтяной плёнкой настолько тонкой, что водяные глобулы уже не могут в ней поместиться, выступают из неё и начинают контактировать с водяной подушкой, постепенно сливаясь с ней. А газовый пузырь продолжает свой подъём, пока не попадёт в слой нефти, находящийся над водяной подушкой. Нефтяная плёнка сливается со слоем нефти, а газовый пузырёк, разрушаясь, переходит через слой нефти в газовую фазу, находящуюся над слоем нефти.

Применить подобный метод к эмульсии Н/В (разумеется с нефтяной подушкой) невозможно, ибо капли этой эмульсии в нефтяной подушке будут не всплывать, а тонуть. Давление на них будет увеличиваться, что сделает выделение газа невозможным.

3. Гравитационное разделение водо – нефтяных эмульсий (хододный отстой).

Успешному гравитационному разделению может быть подвергнута, как правило, только разрушенная водо – нефтяная эмульсия, или эмульсия с ещё не успевшим сформироваться защитным слоем.

Суть метода сводится к смешению исходной эмульсии с деэмульгатором, помещении её в специальный аппарат и выдерживании в нём в течение интервала времени, достаточном для расслоения.

Опытным путём установлено, что холодный отстой эффективен только в том случае, если время отстоя при температуре 30 – 40⁰ С не превышает 2,5 – 4 часов, а расход деэмульгатора, обеспечивающий остаточное содержание воды порядка 0,2 – 1,0 % об., а солей 50 – 1000 мг/л, не превышает 20 – 30 г/т.

Различают холодный отстой при атмосферном давлении (резервуары) и отстой под повышенном давлении. Разумеется, последний более эффективен, т.к. газ не только способствует турбулизации потока внутри аппарата, в результате чего нарушается целостность защитных оболочек, но и напрямую растворяет многие компоненты из этих оболочек, не говоря уже о снижении вязкости дисперсионной среды в эмульсии типа В/Н. Правда, сооружение большеобъёмного аппарата, способного работать под давлением – нелёгкая задача. Поэтому, приходится ограничивать его объём временем отстоя порядка 1 часа, а это при высокой пропускной способности снижает качество получаемых продуктов. В результате, приходится применять, как правило, комбинацию этих аппаратов – под давлением для отделения основного количества воды, и резервуары для окончательного отстоя.

В любом случае, время отстоя монодисперсной эмульсии можно рассчитать по формуле Стокса:

(29)

где: Н – высота слоя эмульсии;

- скорость седиментации.

Причём:

(30)

где: индекс 1 относится к дисперсной фазе, а индекс 2 – к дисперсионной среде.

Применение формулы Стокса основано на допущении, что глобулы дисперсной фазы ведут себя как твёрдые шарики, что более чем условно.

Поэтому, для реальной монодисперной эмульсии рекомендуется следующая формула:

(31)

Наконец, скорость седиментации полидисперсной эмульсии можно выразить уравнением:

(32)

где: V – объём эмульсии;

- число частиц i-го размера.

№ 15