Способ разрушения водонефтяной ловушечной эмульсии

 

Изобретение может использоваться в области нефтегазодобычи. Способ включает смешивание эмульсии с композицией, воздействие волновым полем и последующий отстой. Смешивание производят путем раздельной и последовательной друг за другом подачи компонентов в эмульсию, после чего воздействуют волновым полем на водную фазу в режиме электроимпульсного воздействия при генерации спектра частот от 200 кГц до частот инфракрасного излучения путем ее циркуляции через электроимпульсный излучатель обратно в зону водной фазы. В качестве композиции используют состав, содержащий реагент на основе алкилсульфоната, деэмульгатор на основе смеси анионогенных и неионогенных ПАВ, содержащий сульфонол на основе натрий алкилбензолсульфонатов, и реагент на основе нитрилотриметилфосфоновой кислоты. Технический результат состоит в увеличении глубины и скорости разрушения эмульсии. 1 табл.

Изобретение относится к области нефтеподготовки, в частности к технологии разрушения и обезвоживания водонефтяных эмульсий.

Основным источником появления ловушечных нефтей на установках подготовки нефти являются так называемые промежуточные слои, которые образуются в водоотделительном оборудовании у границы раздела фаз нефть-вода и представляют собой стойкие эмульсионные слои, состоящие из глобул воды с неразрушенными стабилизированными оболочками и механических загрязнений. Наибольшее количество их образуется при подготовке нефти с повышенным содержанием механических примесей. Накапливаясь на границе раздела фаз, механические примеси, ассоциируемые с асфальтеносмолистыми и парафиновыми компонентами нефти, образуют промежуточные эмульсионные слои, появление которых ведет к нарушениям технологического режима деэмульсации, ухудшению качества товарной нефти. Это снижает надежность работы системы подготовки нефти и средств регулирования раздела фаз, т. е. приводит к необходимости осуществлять сброс /подрезку/ промежуточных слоев из аппаратов подготовки нефти даже на УППН, оборудованных термо- и электрохимическими ступенями обезвоживания.

Ловушечные эмульсии представляют собой стойкие водонефтяные эмульсии с содержанием воды до 40-70% и механических примесей от долей до нескольких процентов.

Характерным для всех ловушечных эмульсий является повышенное содержание механических примесей.

Попадающие в нефть различными путями мехпримеси имеют разнообразные свойства. Они отличаются по химической природе, дисперсности, смачиваемости, способности стабилизировать эмульсию прямого и обратного типов.

Наиболее сильное стабилизирующее действие на водонефтяную эмульсию обратного типа оказывают глины и сульфид железа коллоидной дисперсности.

Известен способ разрушения водонефтяной эмульсии, согласно которому производят ее смешивание с деэмульгатором и последующее воздействие на смесь магнитным полем (см. авт. свид. СССР 662574, кл. С 10 G 33/02, от 1979 г.).

Однако данный известный способ может быть успешно применен лишь при малых объемах поступающей эмульсии, при больших же объемах для магнитной обработки такого количества эмульсии применение данного способа технически трудноосуществимо и экономически невыгодно.

Также известен способ разрушения промежуточного эмульсионного слоя, включающий подачу эмульсии в резервуар, обработку промежуточного эмульсионного слоя, удаление эмульсии из этого слоя, последующую обработку этой выведенной эмульсии импульсным магнитным полем и повторное ее введение в резервуар (см. патент РФ 2154089, кл. С 10 G 33/02, от 1999 г.).

Недостатком данного известного способа является его непригодность для разрушения ловушечной эмульсии с высоким содержанием концентрированного промслоя, высокая материалоемкость и сложность обвязки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по назначению и технической сущности является способ обработки нефтешламов, при осуществлении которого производят нагрев нефтешлама, смешивание его с композицией, представляющей собой водный раствор смеси поверхностно-активных веществ (ПАВ), воздействие на смесь нефтешлама и композиции ультразвуковым волновым полем с частотой 15-35 кГц в течение 3-5 минут и последующий отстой в течение 7-8 часов (см. патент РФ 2154515, кл. В 01 D 17/05, от 1999 г.).

Недостатком известного способа является недостаточная глубина и скорость разрушения трудноразрушаемой эмульсии, такой как ловушечная с высоким содержанием концентрированного промслоя. Данные, приведенные в описании к этому патенту, свидетельствуют о том, что при его осуществлении получаемая нефть не соответствует критериям товарной.

Кроме того, при осуществлении этого способа за один цикл может разрушаться лишь ограниченное и довольно малое количество эмульсии (соотношение в резервуаре эмульсия: вода составляет 1:3 соответственно).

Кроме того, известный способ требует значительных энергозатрат, так как весь процесс, в том числе и последующий отстой, ведут при постоянном нагреве не ниже 50^oС.

Также следует отметить, что в известном способе при отстое не исключен процесс обратного насыщения нефтяной фазы механическими примесями, в частности, сульфидом железа, что снижает скорость разрушения ловушечной эмульсии, ухудшает качество нефтяной фазы и осложняет последующую подготовку нефти. В результате именно этого процесса и не происходит получение товарной нефти.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в увеличении глубины и скорости разрушения водонефтяной ловушечной эмульсии, в том числе и с повышенным содержанием концентрированного промслоя, исключении при отстое процесса обратного насыщения нефтяной фазы механическими примесями при одновременном снижении энергозатрат.

Дополнительной целью является обеспечение возможности разрушения предлагаемым способом единовременно как малых, так и больших объемов эмульсии.

Поставленная техническая задача решается тем, что производят смешивание эмульсии с композицией, в качестве которой используют состав, содержащий следующие компоненты, мас.%: Реагент на основе алкилсульфоната - 65-70 Деэмульгатор на основе смеси анионогенных и неионогенных ПАВ, содержащий сульфонол на основе натрий алкилбензолсульфонатов - 18-22 Реагент на основе нитрилотриметилфосфоновой кислоты - Остальное при этом смешение эмульсии с композицией производят путем раздельной и последовательной друг за другом подачи компонентов в эмульсию, после чего производят воздействие волновым полем на водную фазу в режиме электроимпульсного воздействия при генерации спектра частот от 200 кГц до частот инфракрасного излучения путем ее циркуляции через электроимпульсный излучатель обратно в зону водной фазы.

Решение поставленной задачи обеспечивается за счет следующего.

Благодаря заявленному компонентному составу композиции, используемой в предложенном способе, обеспечивается комплексное синергетическое влияние компонентов этой композиции на бронирующие оболочки глобул эмульсии, способствующее их разрушению.

Благодаря тому что компоненты этой композиции вводят в эмульсию раздельно и последовательно друг за другом, обеспечивается направленное строго поочередное воздействие на эмульсию, а именно: компонент на основе алкилсульфоната (МЛ-80, МЛ-72), являющийся гидрофилизирующим, увеличивает смачиваемость механической составляющей ловушечной эмульсии; последующее введение Кемеликса - деэмульгатора на основе смеси анионогенных и неионогенных ПАВ, содержащего сульфонол на основе натрий алкилбензолсульфонатов, обеспечивает снижение поверхностного натяжения на границе нефть-вода, снижение вязкости эмульсии; а внесение следом реагента на основе нитрилотриметилфосфоновой кислоты обладает комплексообразующим действием, предотвращающим образование кристаллов соли.

Как неожиданно оказалось, последующее электроимпульсное воздействие путем циркуляции водной фазы через излучатель обратно в зону водной фазы позволило резко интенсифицировать процесс деэмульсации за счет передачи энергии излучателя водонефтяной системе и выделения энергии на границе нефть - вода. В заявляемом способе предлагается водную фазу обрабатывать электроимпульсным воздействием, представляющим своего рода микровзрыв, при котором излучается одновременно весь спектр частот от 200 кГц до частот инфракрасного излучения (ИФК), и благодаря такому широкому диапазону происходит, по-видимому, направленное изменение (увеличение) активности всех компонентов композиции, введенной в ловушечную эмульсию, за счет передачи энергии и одновременное разрушающее воздействие на бронирующие оболочки ее глобул, что также способствует глубине разрушения и ускорению процесса разрушения даже такой трудноразрушаемой эмульсии, как ловушечная, с повышенным содержанием концентрированного промслоя.

Неожиданно также оказалось, что при последующем отстое исключается процесс обратного насыщения нефтяной фазы механическими примесями, по-видимому, благодаря оказываемому защитному эффекту (своего рода барьер для механических примесей ) композиции, активность компонентов которой увеличилась за счет энергии волнового воздействия. Этот эффект является неожиданным, т.к. известно, что под влиянием волнового воздействия при отстое убыстряется процесс обратного насыщения нефтяной фазы механическими примесями, а благодаря совокупности операций в предлагаемом способе повторного насыщения не происходит.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом: - в ловушечную эмульсию, накопленную в технологическом оборудовании УППН, вводят композицию из трех компонентов: реагента на основе алкилсульфоната, деэмульгатора Кемеликса и реагента на основе нитрилотриметилфосфоновой кислоты (ИСБ); - причем указанные компоненты вводят в эмульсию раздельно и поочередно друг за другом; - затем производят воздействие волновым полем на водную фазу в режиме электроимпульсного воздействия спектра частот от 200 кГц до частоты инфракрасного излучения, для чего водную фазу подвергают циркуляции через электроимпульсный излучатель обратно в зону водной фазы; - после каждого электроимпульсного воздействия (таких воздействий может быть от 1 до 5 циклов в зависимости от объема единовременно разрушаемой эмульсии) проводят последующее отстаивание эмульсии не менее 6 ч; - после отстаивания отделившуюся нефтяную фазу, представляющую товарную нефть, забирают и отправляют в товарные резервуары, а водную фазу, находящуюся в нижней части емкости, дренируют и направляют на блок водоподготовки.

Предлагаемый способ был реализован в промысловых и лабораторных условиях.

Пример 1
При его реализации в промысловых условиях были использованы следующие вещества и оборудование.

Компоненты композиции:
- реагент на основе алкилсульфоната МЛ-80 или МЛ-72 (ТУ 84-1051-85) представляет собой смесь алкилсульфоната, сульфонола, смягчителя ДБ или синтанола и сополимера диалкилдиаллиламмоната хлорида с акриловой кислотой;
- деэмульгатор "Кемеликс 3319х" на основе смеси анионогенных и неионогенных ПАВ, содержащий сульфонол на основе натрийалкилбензолсульфонатов (додецилбензолсульфонат), производства фирмы "ICI", Великобритания;
- реагент на основе нитрилотриметилфосфоновой кислоты - ингибитор солеотложения, выпускается по ТУ 6-09-20-1-74, под торговой маркой ИСБ.

Используемое оборудование:
- резервуар объемом 3000 м³;
- центробежный насос производительностью 180 м³/ч;
- блок дозирования реагентов;
- электроимпульсный излучатель, изготовленный фирмой ООО "Новые технологии" (г. Пермь).

Для разрушения брали 2,7 т ловушечной эмульсии следующего состава:
содержание воды 12%,
содержание мехпримесей 1%,
содержание концентрированного промслоя 54%.

При этом стабилизатор концентрированного промслоя содержал, мас.%:
органическая часть 45,
мехпримеси 55,
в том числе в составе мехпримесей находилось 85% сульфида железа.

В ловушечную эмульсию вводили раздельно компоненты композиции в следующей последовательности: первым подавали гидрофилизирующий реагент МЛ-80 в количестве 70 г/т разрушаемой эмульсии, сразу же вслед за ним деэмульгатор "Кемеликс 3319х" в количестве 20 г/т и ингибитор солеотложения ИСБ в количестве 10 г/т. Затем эту эмульсию с композицией направляли в резервуар. При этом в резервуаре в зоне водной фазы оставляли не более 10% воды от общего объема обрабатываемой эмульсии, остальную воду дренировали.

Нижняя часть резервуара в зоне водной фазы была снабжена трубопроводом для циркуляции водной фазы (вход и выход трубопровода располагались в зоне водной фазы).

В указанный трубопровод был врезан электроимпульсный излучатель, работающий в импульсном режиме, создающем спектр частот от 200 кГц до инфракрасного диапазона волн.

После небольшого частичного отстоя ловушечной эмульсии производили циркуляцию водной фазы по трубопроводу в течение 1 ч через электроимпульсный излучатель обратно в зону водной фазы. При этом за счет ее циркуляции происходило частичное перемешивание водной и нефтяной фаз с передачей энергии. Далее производили последующий отстой в течение 10 ч. Такие циклы производили трижды в связи с большим объемом разрушаемой эмульсии. При этом результаты, полученные при осуществлении предлагаемого способа, оказались следующими:
- количество выделенной нефтяной фазы, соответствующее критериям товарной, составило 100%;
- качество выделенной нефти:
обводненность 0,16%,
количество мехпримесей 0,03%,
содержание солей 148 мг/л,
что соответствовало критериям товарной нефти;
- при отстое содержание мехпримесей в нефтяной фазе составило:
через 6 ч ~ 0,03% или 298,4 мг/л
через 20 ч ~ 0,03% или 289,3 мг/л,
что доказывает исключение процесса обратного насыщения нефтяной фазы механическими примесями в процессе отстоя.

В ходе лабораторных испытаний также наряду с предлагаемым способом было проверено воздействие на ловушечную эмульсию одной композицией и влияние лишь волнового электроимпульсного воздействия без композиции. При этом в качестве ловушечной эмульсии была использована эмульсия со следующими характеристиками:
вязкость 178,0 мм²/с,
плотность 0,925 г/см³,
обводненность 40%,
количество мехпримесей 1%.

Результаты, полученные в ходе испытаний, приведены в таблице.

Данные, приведенные в таблице, показывают, что предлагаемый способ имеет следующие преимущества перед известным по прототипу способом:
- скорость разрушения ловушечной эмульсии предлагаемым способом в 2 раза выше, чем известным, т.к. разрушение ловушечной эмульсии предлагаемым способом в лабораторных условиях произошло за 4 ч и при этом было получено 85% нефти товарного качества (а в промысловых условиях 100% нефти товарного качества), в то время как время разрушения эмульсии известным по прототипу способом составляет 8-9 ч и при этом вся выделенная нефтяная фаза не соответствует критериям товарной;
- предлагаемым способом обеспечивается разрушение одновременно сколь угодно большого объема ловушечной эмульсии, и при этом одновременно получают большой объем выделенной товарной нефти (≈ 85-100% от общего содержания нефтяной фазы в эмульсии), в то время как известным по прототипу способом можно разрушать лишь в 4 раза меньший объем, так как разрушение идет при большом количестве воды, которой в 3 раза больше, чем эмульсии, и при этом товарной нефти не получается;
- при осуществлении предлагаемого способа достигается по сравнению с прототипом снижение энергозатрат за счет полного исключения нагрева и непроизводительной закачки большого количества воды;
- при осуществлении предлагаемого способа резко снижается процесс обратного насыщения нефтяной фазы механическими примесями, что позволит в дальнейшем улучшить процесс подготовки нефти.

Формула изобретения

Способ разрушения водонефтяной ловушечной эмульсии, включающий смешивание эмульсии с композицией, воздействие волновым полем и последующий отстой, отличающийся тем, что в качестве композиции используют состав, содержащий следующие компоненты, мас.%:
Реагент на основе алкилсульфоната - 65-70
Деэмульгатор на основе смеси анионогенных и неионогенных ПАВ, содержащий сульфонол на основе натрий алкилбензолсульфонатов - 18-22
Реагент на основе нитрилотриметилфосфоновой кислоты - Остальное
при этом смешение эмульсии с композицией производят путем раздельной и последовательной друг за другом подачи компонентов в эмульсию, после чего производят воздействие волновым полем на водную фазу в режиме электроимпульсного воздействия при генерации спектра частот от 200 кГц до частот инфракрасного излучения путем ее циркуляции через электроимпульсный излучатель обратно в зону водной фазы.

РИСУНКИ

Рисунок 1