Способ разрушения водонефтяной ловушечной эмульсии

 

Изобретение относится к подготовке нефти к переработке путем разрушения водонефтяной ловушечной эмульсии с повышенным содержанием сульфидов. Способ включает холодный отстой эмульсии с отделением отстоявшейся воды, введение в эмульсию деэмульгатора в количестве 20-50 мас.% от требуемого (расчетного) количества, ее нагревание, подачу нагретой эмульсии в поток соленой воды при объемном соотношении 1 : (2 - 9) с одновременным диспергированием и дозированным введением оставшейся части деэмульгатора и последующий отстой. В качестве деэмульгатора используют спиртовой раствор смеси блок-сополимера оксидов этилена и пропилена с алкоксиалкилфосфатами либо с алкилбензолсульфонатами при массовом отношении 1 : (0,5 - 1,0) соответственно. В качестве спиртового растворителя используют смесь метанола и спиртов фракции C₄-C₈ при их объемном отношении 1 : 1. В результате повышается эффективность разрушения эмульсии за счет высокой степени удаления механических примесей и остаточного содержания воды менее 1%. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области нефтеподготовки, в частности к технологии разрушения водонефтяной ловушечной эмульсии, преимущественно сульфидсодержащей, и может быть использовано на нефтяных промыслах при нефтеподготовке и нефтеперерабатывающих заводах.

При разрушении водонефтяных эмульсий на установках промысловой подготовки нефти образуется значительное количество трудно разрушаемого промежуточного слоя, который поступает в амбары-накопители. В состав промслоя кроме нефти и воды входят механические примеси, представляющие собой продукты суффозии пластов (карбонаты, глина, песок, барит и др.), коррозии нефтепромыслового оборудования (окислы и сульфиды железа), а также осадки смешения разноминерализованных пластовых вод.

В последнее время ввиду практически повсеместной биозараженности месторождений сульфатвосстанавливающими бактериями, продукцирующими коррозионно агрессивный сероводород, добываемая продукция скважин обогащена значительным количеством сульфида железа коллоидной степени дисперсности. Именно он является наиболее активным стабилизатором водонефтяных эмульсий и способствует накоплению повышенных количеств промслоев при подготовке нефти (см. Мансуров Р. И. и др. Подготовка ловушечных эмульсий //Обзорная информация. Серия "Нефтепромысловое дело", М.: ВНИИОЭНГ, 1985. - Вып.4(93) - с.4).

Для разрушения таких сульфидобогащенных ловушечных эмульсий применение общеизвестных приемов, таких как использование деэмульгаторов, электрополей, ультразвука, гидродинамических методов, изменение pH среды, является неэффективным (см. Мансуров Р.И. и др. Подготовка ловушечных эмульсий // Обзорная информация. Серия "Нефтепромысловое дело", М.: ВНИИОЭНГ, 1985. - Вып.4(93) - с.4 и Сидурин Ю.В. и др. Особенности электродеэмульсации промысловых ловушечных нефтей, содержащих сульфид железа // Сборник научных трудов ВНИИСПТнефть "Промысловый сбор и подготовка аномальных нефтей". Уфа, 1988, с.55-60).

Известен способ разрушения водонефтяной ловушечной эмульсии, содержащей 1,5% мехпримесей, согласно которому производят нагрев эмульсии до 50-60^oC, последующую обработку соленой водой в соотношении 1:0,65 соответственно с содержанием 100 г деэмульгатора на тонну нефти, диспергирование и отстой в течение 30 мин (см. Митрофанов А.З. и др. Обезвоживание стойких эмульсий методом обращения фаз // РНТС "Нефтепромысловое дело". - М.: ВНИИОЭНГ, 1981. N 7 - с.30-32). Однако, как показали результаты наших исследований, данный способ неэффективен при разрушении водонефтяных ловушечных эмульсий с высоким содержанием мехпримесей, состоящих преимущественно из сульфида железа. В частности не обеспечивается полное удаление мехпримесей из такой эмульсии и высокая степень разделения ее на нефть и воду.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности является способ разрушения водонефтяной ловушечной эмульсии, содержащей 54-55% воды; 2,5-3,5% мехпримесей и 5,0-5,5% промслоя, заключающийся в ее холодном отстое в течение 24 часов с отделением отстоявшейся воды, нагревании, диспергировании эмульсии до получения глобул воды размером 15-20 мкм путем подачи эмульсии из отстойника насосом через диспергатор при давлении 10 атм в поток нагретой до 70-90^oС соленой воды с содержанием 250 г/т нефти при соотношении эмульсия: вода 1:1, при этом в качестве соленой воды используют воду, выделенную на стадии предварительного сброса в процессе подготовки нефти (см. Патент СССР N 1833405, кл. С 10 G 33/00 от 1992 г.) В соответствии с нашими экспериментальными данными указанный известный способ малоэффективен при разрушении ловушечных эмульсий с более высоким содержанием мехпримесей, включающих преимущественно сульфид железа, из-за их неполного отделения и невысокой степени разделения такой эмульсии на нефть и воду.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности разрушения водонефтяной ловушечной эмульсии с повышенным содержанием сульфидов за счет увеличения степени удаления из нее мехпримесей и повышения степени разделения ее на нефть и воду до остаточного содержания мехпримесей и воды менее 1%.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе разрушения водонефтяной ловушечной эмульсии, включающем холодный отстой эмульсии с отделением отстоявшейся воды, ее нагревание, подачу нагретой эмульсии в поток соленой воды с одновременным диспергированием и последующий отстой, новым является то, что перед нагреванием в эмульсию вводят деэмульгатор в количестве 20-50 мас.% от требуемого (расчетного) количества, а оставшуюся часть деэмульгатора вводят в эмульсию дозированно при подаче нагретой эмульсии в поток нагретой соленой воды, при этом в качестве деэмульгатора используют спиртовой раствор смеси деэмульгаторов: блоксополимера оксидов этилена и пропилена с алкоксиалкилфосфатами либо алкилбензолсульфонатами, при их массовом соотношении 1:0,5 - 1,0 соответственно.

Кроме того, подачу эмульсии в поток соленой воды осуществляют при объемном соотношении эмульсия: вода как 1:2 - 9.

В качестве спиртового растворителя смеси вышеуказанных деэмульгаторов используют смесь метанола и спиртов фракции ₄-C₈ при их объемном соотношении 1:1.

По нашему мнению, достижение поставленной цели обеспечивается прохождением ряда сопряженных физико-химических процессов.

В отстойном аппарате из нагретой эмульсии, содержащей уже часть общего количества деэмульгатора, выделяются наиболее крупные частицы мехпримесей и часть водной фазы. Затем при диспергировании эмульсии в поток нагретой соленой воды резко возрастает ее межфазная поверхность, что открывает бронированные сульфидом железа водные глобулы для доступа спиртовой формы деэмульгаторов с обращением (инверсией) фаз.

При этом деэмульгаторы с кислыми свойствами (алкоксиалкилфосфаты или алкилбензолсульфонаты) обеспечивают нарушение целостности бронирующих водных глобул, где облегчается их прочная связь с сульфидом железа и его перевод в отделяющуюся водную фазу.

Кроме того, раствор деэмульгаторов в высших спиртах имеет повышенное сродство к нефтяной среде эмульсии и за счет этого обеспечивает разрушение водных глобул преимущество за счет десорбции с них органических составляющих стабилизатора (асфальтены, смолы, парафин). Таким образом, разрушение эмульсии происходит как со стороны нефтяной среды, так и водной фазы. Данные процессы особенно активизируются при диспергировании эмульсии и вплоть до обращения ее фаз.

Для реализации заявляемого способа в промысловых условиях осуществляют следующие технологические операции в нижеуказанной последовательности: производят закачку сульфидсодержащей ловушечной эмульсии из амбара в отстойный аппарат; осуществляют ее холодный отстой в течение 24 часов; сливают отстоявшуюся воду; дозируют в эмульсию 20-50 мас.% требуемого (расчетного) количества деэмульгатора, при этом в качестве расчетного количества принимают величину 200-300 г 100%-ной формы деэмульгаторов в расчете на 1 тонну нефти, содержащейся в исходной ловушечной эмульсии, при этом в качестве деэмульгатора используют спиртовой раствор смеси деэмульгаторов: блок-сополимера оксидов этилена и пропилена с алкоксиалкилфосфатами либо алкилбензолсульфонатами; проводят нагрев эмульсии путем ее циркуляции насосом через нагревательные элементы, например ПТ-16, до +70-80^oC; производят подачу насосом нагретой эмульсии в диспергатор, установленный в трубе, подающей нагретую до 40-50^oC соленую воду, с одновременным дозированием остального количества деэмульгатора на прием насоса, качающего эмульсию, при соблюдении объемного соотношения эмульсия: соленая вода как 1: 2 - 9, при этом в качестве соленой воды используют подтоварную воду, отделяемую на установках промысловой подготовки нефти при разделении эмульсий; производят отстой инверсированной эмульсии в отстойном аппарате до остаточного водосодержания менее 1%.

В качестве деэмульгаторов используют: блок-сополимеры оксидов этилена и пропилена (неионный деэмульгатор):
- Реапон 4B по ТУ 2226-005-10488057-94 производства 000 "Среднетоннажная химия" г. Нижнекамск;
- СТХ-1 по ТУ 2226-01-34751835-97 того же производителя;
- другие аналогичные.

- алкоксиалкилфосфаты либо алкилбензолсульфонаты (кислотные деэмульгаторы):
- Фосфол-12 по ТУ 38.507-63-0194-91 производства ООО <Селена> г. Щебекино (Белгородская обл.);
- Кемеликс Т-101 (додецилбензолсульфонат) производства фирмы "ICI", Великобритания
- и другие аналогичные.

В качестве спиртовых растворителей для смеси вышеуказанных деэмульгаторов используют:
метанол по ГОСТ 2222-78;
бутанол по ГОСТ 5208-81;
изобутанол по ГОСТ 9536-79;
пентанол по ТУ 6-09-34-67-79;
изопентанол по ГОСТ 5830-70 или ОСТ 18-298-76;
этилгексанол по ГОСТ 26624-85 и др.

или продукты, содержащие их в своем составе, например:
эфирная фракция производства бутиловых спиртов, 2-этилгексанола и 2-этилгексановой кислоты по ТУ 38-05767858-94;
кубовые остатки производства бутиловых спиртов по ТУ 38.102.167-85 и др.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1. В отстойник ОГД-200 емкостью 200 м³ закачали из амбара-накопителя 120 м³ сульфидсодержащей ловушечной эмульсии следующего состава, мас. %:
Вода - 61
Мехпримеси - 4,7
Концентрированный промслой - 17
При этом промслой содержал, мас.%:
Органическая часть - 72,2
Мехпримеси - 27,8,
в том числе в составе мехпримесей находилось 87,1 мас.% сульфида железа или 4,09 мас.% на исходную эмульсию.

В этом отстойнике эмульсию выдерживали 24 часа, после чего отстоявшуюся воду слили в амбар-накопитель. Затем в эмульсию ввели 14,4 кг 10%-ного спиртового раствора деэмульгатора в смеси метанол: изобутанол - 1:1 следующего состава: реапон 4B - 0,9 кг, фосфол-12 - 0,48 кг. Это количество составляло 20 мас.% от требуемого (расчетного) количества деэмульгатора. Далее эмульсию нагревали до 70-80^oC путем циркуляции насосом через блок нагрева ПТ-16. В дальнейшем нагретую эмульсию насосом подавали через диспергатор, установленный в водопадающей трубе при давлении 10-12 атм в поток (240 м³) соленой воды, нагретой до 40-50^oC, с одновременной дозировкой указанного выше раствора деэмульгатора на прием этого насоса в количестве 57,6 кг (это составляло 80 мас.% от расчетного количества). При этом в качестве соленой воды использовали подтоварную воду с УППН. Затем инверсированную эмульсию с соленой водой возвращали в отстойник ОГД-200, а отделяющуюся воду периодически дренировали. После окончания процесса и 24 часов отстоя такой эмульсии было подготовлено 36 м³ нефти следующего состава, мас.%:
Вода - 0,9
Мехпримеси - 0,03
Данная нефть была откачана на установку подготовки нефти на ступень термохимического обессоливания.

Пример 2. В отстойный аппарат ОГД-200 емкостью 200 м³ закачали из амбара-накопителя 80 м³ сульфидсодержащей ловушечной эмульсии следующего состава, мас.%:
Вода - 20
Мехпримеси - 7,6
Концентрированный промслой - - 35
При этом промслой содержал, мас.%:
Органическая часть - 78,8
Мехпримеси - 21,5,
в том числе в составе мехпримесей находилось 74,4% сульфида железа или 5,65% на исходную эмульсию.

Данную эмульсию подвергли холодному отстою в течение 24 часов с последующим дренированием воды. Затем в эмульсию ввели 78 кг 10%-ного раствора деэмульгатора в смеси метанол - эфирная фракция 1:1 следующего состава: СТХ-1 3,9 кг и Т-101 3,9 кг, и повторили операции, описанные в примере 1, с тем отличием, что на прием насоса, качающего эмульсию в диспергатор, подали 78 кг указанного выше раствора деэмульгатора и при этом прокачали 720 м³ нагретой соленой воды, также взятой с УППН.

После окончания процесса и 24 часов отстоя такой эмульсии было подготовлено 52 м³ нефти следующего состава, мас.%:
Вода - 0,8
Мехпримеси - 0,28
Таким образом при реализации предлагаемого способа обеспечивается практически полное разрушение ловушечной сульфидсодержащей эмульсии с отделением из нее подавляющего количества мехпримесей.

Для получения сравнительных результатов были проведены испытания известного по прототипу способа при разрушении ловушечной эмульсии с повышенным содержанием сульфида железа в мехпримесях (из примера 2), при этом полученная нефть имела следующий состав, мас. %:
Вода - 1,8
Мехпримеси - 1,1
Таким образом, заявляемый способ по сравнению с известным является более эффективным и обеспечивает более высокую степень разрушения эмульсии, содержащей повышенное количество сульфидов железа, на нефть и воду, а также обеспечивает более высокую степень удаления мехпримесей из этой эмульсии.

Формула изобретения

1. Способ разрушения водонефтяной ловушечной эмульсии, включающий холодный отстой эмульсии с отделением отстоявшейся воды, ее нагревание, подачу нагретой эмульсии в поток соленой воды с одновременным диспергированием и последующий отстой, отличающийся тем, что перед нагреванием в эмульсию вводят деэмульгатор в количестве 20-50 мас.% от требуемого (расчетного) количества, а оставшуюся часть деэмульгатора вводят в эмульсию дозированно при подаче нагретой эмульсии в поток нагретой соленой воды, при этом в качестве деэмульгатора используют спиртовый раствор смеси деэмульгаторов: блок-сополимера оксидов этилена и пропилена с алкоксиалкилфосфатами либо с алкилбензолсульфонатами при их массовом соотношении в смеси как 1:0,5-1,0 соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу эмульсии в поток соленой воды осуществляют при объемном соотношении эмульсия:вода как 1:2-9.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве спиртового растворителя смеси вышеуказанных деэмульгаторов используют смесь метанола и спиртов фракции С₄-С₈ при их объемном соотношении 1:1.