Способ обезвоживания нефти

 

Изобретение относится к способам обработки нефти электрическим полем и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Сущность: изобретение позволяет повысить эффективность процесса обезвоживания нефтей в электрическом поле, поскольку обработку водонефтяной эмульсии проводят электрическим полем звуковой частоты, напряженность которого регулируют в обратной зависимости от электропроводности водонефтяной эмульсии изменением диэлектрической проницаемости изоляции электрода, путем выполнения ее из сегнетоэлектрика и при температуре меньше, чем температура Кюри сегнетоэлектрика. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к способам обезвоживания нефти и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.

Наиболее близким по технической сущности является способ обезвоживания нефти, включающий изоляцию электрода диэлектриком и обработку водонефтяной эмульсии электрическим полем высокой частоты.

Недостатком известного способа является то, что в нем из-за низкой диэлектрической проницаемости диэлектрика (ε ≈ 2 3) и соответственно высокого емкостного сопротивления изоляции где ω частота поля, d толщина изоляции, S площадь изоляции, а также вследствие высокой электропроводности высокообводненной нефтяной эмульсии и соответственно ее низкого сопротивления R все напряжение, пропорциональное согласно законe Ома сопротивлению, падает на изоляцию U_c и напряжение U_э и соответственно, напряженность на эмульсии падает почти до нуля (U_c/U_э R_c/R_э).

Поэтому для создания достаточно высокой напряженности электрического поля в водонефтяной эмульсии требуется (см. формулу [1] применение электрического поля высокой частоты до 1 мГц. Последнее, как известно из описания изобретения к а. с. N 58252 "Дегидрационная установка для нефти" авторов Слоним А. И. и Беклемишев Ю.С. кл.23 b, опубл.1940, значительно снижает эффективность коалесценции капель водной фазы и соответственно деэмульсации нефти.

Кроме того, в известном способе обработка эмульсии проводится при постоянной напряженности электрического поля. Однако в процессе электроразрушения водонефтяных эмульсий происходит коалесценция, структурирование капель воды вдоль силовых линий и, как следствие, увеличение электропроводности эмульсии вдоль этих участков. Процесс развивается вплоть до образования сплошных цепочек из капель воды и прекращения их коалесценции. Для приостановления процесса образования цепочек из капелек волной фазы эмульсии и их эффективного разрушения требуется по мере их роста и увеличения электропроводности эмульсии на короткое время резко уменьшать напряженность электрического поля, чего не происходит в способе-прототипе.

Таким образом, в известном способе не предусмотрены меры по регулированию напряженности электрического поля с целью предотвращения образования короткозамыкающих цепочек из капель воды и их разрушения6 что также снижает его эффективность.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении эффективности процесса обезвоживания нефтей в электрическом поле, происходящей за счет обеспечения регулирования напряженности электрического поля для предотвращения образования короткозамыкающих цепочек из калек воды и их разрушения.

Для достижения необходимого технического результата в способе обезвоживания нефти, включающем изоляцию электрода диэлектриком и обработку водонефтяной эмульсии переменным электрическим полем, обработку проводят электрическим полем звуковой частоты, напряженность которого регулируют в обратной зависимости от электропроводимости водонефтяной эмульсии изменением диэлектрической проницаемости изоляции электрода путем выполнения ее из сегнетоэлектрика.

Кроме того, целесообразно выбрать исходную напряженность электрического поля большей напряженности, соответствующей максимальной диэлектрической проницаемости используемого сегнетоэлектрика. Температуру нагрева нефти следует выбрать меньше температуры Кюри используемого сегнетоэлектрика.

На чертеже представлена зависимость диэлектрической проницаемости типичной сегнетоэлектрической керамики ВК-2, изготовленной на основе титана бария, от напряженности приложенного к нему электрического поля, позволяющая объяснить сущность предлагаемого способа.

Изначально большое значение диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика e > 2000) позволяет в предлагаемом способе за счет снижения емкостного сопротивления изоляции создать необходимое высокое значение напряженности электрического поля в обрабатываемой водонефтяной эмульсии при низкой (20 Гц 20 кГц) частоте электрического поля и повысить эффективность деэмульсации нефти в отличие от прототипа, где с этой целью используется высокая частота поля 1 мГц.

Нелинейная зависимость диэлектрической проницаемости от напряженности электрического поля позволяет при выборе рабочей точки начальной напряженности электрического поля на ниспадающей ветви кривой e f(Е) правее максимума регулировать величину напряженности электрического поля в обратной зависимости от электропроводности обрабатываемой водонефтяной эмульсии. Действительно при образовании цепочки из капелек воды возрастает электропроводность эмульсии вдоль этого участка, соответственно снижается ее сопротивление и в результате возрастает напряжение и напряженность поля в сегнетоэлектрике. Последнее приведет к снижению и, как следствие, к еще большему увеличению сопротивления (емкостного) изоляции и напряженности электрического поля в сегнетоэлектрике процесс развивается лавинообразно. За счет этого происходит резкое уменьшение напряжения и напряженности электрического поля в прилегающем слое эмульсии.

Таким образом, при использовании в качестве изоляции сегнетоэлектрика напряженность поля в цепочке из капель воды упадет значительно сильнее и быстрее, чем в случае использования диэлектрика с постоянной диэлектрической проницаемостью. В результате цепочки будут более эффективно разрушаться при меньших скоростях протекания эмульсии между электродами, что позволяет проводить электрообработку при более благоприятных временных режимах и повысить эффективность обезвоживания нефти в электрическом поле.

Необходимость проведения процесса при температуре ниже температуры Кюри используемого сегнетоэлектрика объясняется тем, что при более высокой температуре последний теряет свои высокодиэлектрические свойства.

Пример осуществления способа.

Было проведено обезвоживание 40% искусственной водонефтяной эмульсии в электрическом поле при температуре 25 градусов по Цельсию. Производительность устройства, изготовленного для осуществления способа и состоящего из корпуса, в котором установлен электрод, изолированный по предлагаемому способу керамическим сегнетоэлектрическим материалом ВК-2, изготовленным на основе сегнетоэлектрика титана бария, составляла 0,8 мл/с. Основой для изготовления сегнетокерамик ВК-2 и ВК-1 служит титанат бария, а в качестве добавок вводится станнат или цирконат бария, окись олова, окись циркония или другие соединения. В материале ВК-2 точка Кюри соответствует температуре около 75^oC.

После обработки в электрическом поле эмульсия отстаивалась в течение 1 часа при Т 60^oC. Частота электрического поля составляла f 50 Гц. Другие технологические параметры способа отражены в таблице.

Результаты исследования подтверждают преимущество предлагаемого способа. Даже десятикратное увеличение напряженности в способе-прототипе (опыт 5) по сравнению с предлагаемым способом не приносит успеха.

Выбор исходной напряженности, соответствующей максимальной диэлектрической проницаемости, что для данного сегнетоэлектрического материала (см. чертеж) соответствует напряженности E более 1,1 кВ/см, а также температуры процесса ниже точки Кюри сегнетоэлектрика, позволяет достичь повышения эффективности процесса и достигнуть максимальной глубины обезвоживания.

Использование предлагаемого способа обезвоживания нефти позволяет значительно интенсифицировать процесс промысловой подготовки нефти к переработке.

Формула изобретения

Способ обезвоживания нефти путем обработки в переменном электрическом поле, создаваемом с использованием электрода, покрытого изолирующим материалом, отличающийся тем, что в качестве изолирующего материала используют сегнетоэлектрик и процесс проводят в электрическом поле звуковой частоты, имеющем напряженность выше, чем напряженность, соответствующая максимальной диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика, и при температуре меньше, чем температура Кюри сегнетоэлектрика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2