Подготовка нефти. Обезвоживание нефти

Подготовка нефти

Обезвоживание нефти
Асфальтены. Их роль при добыче нефти
Введение в проблему парафиновых

Обезвоживание нефти

Что такое эмульсия?
Деэмульсация
Оборудование для подготовки нефти
Выбор деэмульгатора

Зачем удалять воду?

Низкая стоимость обводненной нефти
Обводненность товарной нефти <0.5%
Вода – коррозивный

Экологические аспекты

Удаление воды из нефти, с другой стороны, создает проблемы:
Сбор воды,

Что такое эмульсия?

Определение
Типы эмульсии
Образование эмульсии
Стабильность эмульсии
Разрушение эмульсии

Что такое эмульсия?

Определение:
Смесь двух нерастворяющихся друг в друге жидкостей, одна

Типы эмульсий

«Вода в нефти»
«Обычная» эмульсия
Основная фаза - нефть
Дисперсная фаза - вода
«Нефть

«Обычная» эмульсия

«Обратная» эмульсия

вода

нефть

Что нужно для образования эмульсии?

Две несмешивающиеся жидкости
Нефть и вода

Источник нефти и воды

Пластовая вода

Нефть

Вода скапливается водоносном пласте

Что нужно для образования эмульсии?

Две несмешивающиеся жидкости
Нефть и вода
Источники перемешивания
Ствол скважины,

Источники интенсивного перемешивания

Режим движения

Насосы

Задвижки / Штуцеры

Изгибы труб

Зона перфорации

Продуктивный пласт

Что нужно для образования эмульсии?

Две несмешивающиеся жидкости
Нефть и вода
Источники перемешивания
Ствол скважины,

Эмульгирующие вещества - ПАВ

Водорастоворимая «голова»

Нефтерастворимый «хвост»

Упрощенная диаграмма
«Голова и хвост»

Эмульгирующие вещества - ПАВ

Граница раздела
«вода – нефть»

«Голова» афилирована
к водной фазе

Эмульгирующие

Факторы стабильности «обычной» эмульсии

Тип и количество эмульгирующих веществ
Интенсивность перемешивания
Вязкость основной фазы

Правило Стокса

V = g(dв - dн)r2/18u

V - скорость сепарации воды
r -

Эмульгирование

Усиление с течением времени

Стабильность «обратной» эмульсии

ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ:
Заряд частиц
Размеры и плотность частиц (правило Стокса)
pH и

Заряд частиц

Частицы нефти, как правило, заряжены отрицательно

Частица нефти

Заряд частиц

Негативно заряженные частицы нефти притягивают слой положительно заряженных ионов, который

Заряд частиц

…Затем формируется третий слой положительно/отрицательно заряженных ионов

Диффузный слой + и

Заряд частиц

Взаимное отталкивание

Отрицательный заряд наружного слоя
Взаимное отталкивание между частицами
Стабильность эмульсии возрастает

Разрушение «обычной» эмульсии

Деэмульсация
«Разрушение водонефтяной эмульсии с последующим отделением водной фазы»

Как работают деэмульгаторы

Для разрушения «обычной» эмульсии деэмульгатор должен обеспечить:
Быстрое перемещение к границе

Флокуляция и коалесценция

Капли воды
притягиваются
друг к другу

Объединение капель -
ФЛОКУЛЯЦИЯ

Большая капля

Удаление мех.примесей

Удаление примесей с границы раздела может полностью разрушишь некоторые эмульсии
Типы

Удаление мех.примесей

Преимущества смачивания в воде:
Удаление примесей из нефтяной фазы
Профилактика накопления осадка

Разрушение «обратной» эмульсии

Коагуляция
Это укрупнение частиц в дисперсных системах
Достигается:
Преодолением взаимного отталкивания частиц

Механизм коагуляции

Взаимное отталкивание

Добавление катионного полиэлектролита частично нейтрализует отрицательный заряд…

…что приводит к

Флокуляция

Агломерация коагулированных частиц

Система сбора/подготовки нефти

Добывающие
скважины

Установка
подготовки
нефти

Утилизация газа

Очистные сооружения
ППД

Скважины ППД

Нефтепарк

Типичная система

Горизонтальный отстойник

Отвод газа на факел / на УКГ

газ

вода

Сброс
воды

Вертикальный отстойник

вода

газ

Подача эмульсии

Отвод нефти

Отвод газа

Отвод
воды

Сифон

Трехфазный горизонтальный сепаратор

нефть

вода

Нефть и вода

газ

Отвод
воды

Отвод нефти

Отвод газа

Эмульсия

Трехфазный горизонтальный сепаратор

Трехфазный горизонтальный сепаратор

ТИПОВАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ:
Нефть
Остаточная обводненность 0,5…1,0%
Упругость паров по Рейду – 0,8

Электродегидратор

Отвод воды

вода

Трансформатор

Подача эмульсии

Отвод нефти

Электроды

Гребенка

Электродегидратор Bielectric

Распределитель

Электроды

Трансформатор

Подача эмульсии

Сброс воды

Отвод нефти

Перемешивающая задвижка

ЭДГ/Обессоливатель

Электростатическая дегидратация

Что происходит, когда «обычная» эмульсия подвергается воздействию электростатического поля переменного

Электростатическая дегидратация

Электростатическая дегидратация

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

Смежные капли в поле переменного тока
(притяжение диполей)

Электростатическая дегидратация

Эмульгированные
капли

Вытянутые
электрическим полем капли

Коалесцированные
капли

Факторы электростатической коалесценции

Плотность капель
Напряжение электрического поля

Плотность капель

Пороги напряжения электрического поля

Нижний предел
Минимальное напряжение, необходимое для подавления электросопротивления стабилизирующих

Обессоливание нефти

Три отличия от электростатической дегидратации:
Преимущественно – на перерабатывающих заводах (за

Обессоливатель

Обессоливание 95% (одна ступень)
98% (две ступени)
Соли на входе 350 г/л
Остаточные соли 0.65 - 6.0

Выбор деэмульгатора

«Bottle Test»
Сравнение различных деэмульгаторов
Имитация реальной системы подготовки нефти:
Объем поступающей эмульсии
Дозировка

«Bottle Test»

«Bottle Test»

Деэмульгаторы обычно выбирают для определенных систем
Деэмульгатор должен обеспечивать:
Хорошо обезвоженную нефть
Быстрый

Производительность трехфазного сепаратора

Объем
поступающей
эмульсии

Дозировка
деэмульгатора

Уровень
раздела фаз

Температура

Производитель-
ность
зависит

Производительность ЭДГ

Объем
поступающей
эмульсии

Обводненность

Деэмульгатор

Перемешивание

Уровень раздела фаз

Эл.заряд эмульсии

Рабочая температура

Производитель-
ность
зависит

Скважинный сепаратор

Продукция скважин

Песколовка

3-х фазный сепаратор высокого давления

Компрессор

Установка осушения газа

Газ

3-х фазный сепаратор