Способ разделения водонефтяной эмульсии с использованием наночастиц

Авторы патента:

C10G33/02 - электрическими или магнитными средствами

B01D17/06 - разделение жидкостей электрическими способами

Владельцы патента RU 2606778:

Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг" (ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг") (RU)

Изобретение относится к процессу подготовки нефти и подтоварной воды. Предложен способ разделения водонефтяной эмульсии путём введения в неё углеродных нанотрубок, содержащих металлы, выбранные из ряда: железо, кобальт, никель. В эмульсию также вводят поверхностно-активное вещество и осуществляют перемешивание. Далее производят воздействие магнитным полем. Техническим результатом является ускорение процесса подготовки нефти и снижение остаточной обводнённости подготавливаемой нефти. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности области подготовки нефти на промысле, и может быть использовано для интенсификации расслоения водонефтяной эмульсии и повышения качества подготавливаемой нефти.

Изобретение может быть использовано в процессе разработки и эксплуатации нефтяных месторождений, где требуется подготовка нефти на промысле, и обеспечивает сокращение времени на разделение воды и нефти, повышая товарные качества подготавливаемой нефти.

Известен способ использования магнитных наночастиц для удаления загрязнений окружающей среды (Заявка на изобретение US 2012037840), включающий в себя формирование магнитной композиции, содержащей примеси загрязненного вещества и амфифильных веществ, и последующее применение магнитного поля для удаления загрязненных магнитных композиций из окружающей среды.

Однако указанный известный способ предназначен для удаления загрязнений из окружающей среды.

Известен способ получения покрытых углеродом магнитных наночастиц (Патент BRPI 0904098, кл. B22F 1/02, от 2009 г.), который включает в себя уменьшение количества оксида железа на магнитном катализаторе и пиролиз углерода из различных органических соединений.

Однако известный способ предназначен для получения магнитного материала с использованием промышленных отходов (красного шлама) и не относится к области нефтедобычи.

Известен способ получения магнитных адсорбентов (Патент BR 0200516, кл. B01J 20/02, от 2002 г.), который включает метод использования магнитных адсорбентов для удаления органических и неорганических веществ из водных стоков. Сущность способа заключается в получении адсорбентов с высокой адсорбционной емкостью из таких материалов, как активированный уголь, глины, окислы железа, и других магнитных материалов.

Однако известный способ не позволяет получать структурированный углеродный наноматериал с включением в него магнитных частиц. В точности магнитный адсорбент не является интеркалированным магнитным наноматериалом, обладающим гидрофобно-гидрофильными свойствами одновременно.

Известен способ получения функциональных частиц и способ очистки воды (Заявка на изобретение JP 2010142776, кл. B01J 20/26, от 2008 г.), который включает метод очистки воды посредством магнитных функциональных частиц, имеющих амфифильные органические группы, которые погружаются и рассеиваются в воде, адсорбируют на своей поверхности примеси, после чего удаляются с помощью магнитной силы, очищая воду от примесей.

Однако известный способ предназначен для удаления загрязнений из воды посредством магнитных функциональных частиц, которые представляют собой магнитные частицы с привитой функциональной группой поверхностно-активного вещества. То есть известный способ не предназначен для осуществления процесса разделения водонефтяной эмульсии.

Известен способ разделения водонефтяной эмульсии и устройство для его осуществления (Авторское свидетельство SU 1720680, кл. B01D 17/06, от 1979 г.), который включает в себя технологию повышения эффективности процесса разделения водонефтяной эмульсии путем использования магнитного поля напряженностью 1200-20000 Э, а контактный материал и эмульсию перемещают относительно друг друга со скоростью, определяемой по формуле.

Однако известный способ отличается тем, что в нем используется контактный материал, выполненный из оксидов железа, магнетита или феррита крупностью 1,5-0,0005 мм с удельной магнитной восприимчивостью 10000*10^-6 см³/г. То есть в известном способе не используется магнитный наноматериал крупностью от 10 до 100 нм.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ разделения водонефтяной эмульсии (Патент RU 2309001, кл. B01D 17/06, от 2006 г.), который включает в себя технический результат в снижении энергозатрат и упрощении процесса разделения путем нагрева эмульсии и ее смешения с углеводородом, содержащим магнитные частицы, покрытые слоем стабилизатора, после чего смесь разделяют на водную фазу и углеводородную. Из углеводородной фазы выделяют магнитные частицы, которые затем возвращают на смешение с углеводородом.

Недостатком указанного способа является отсутствие структурированной формы магнитных частиц и отсутствие гидрофобно-гидрофильных свойств у частиц магнетита, что по сравнению с предлагаемым техническим решением снижает эффективность воздействия на водонефтяную эмульсию и процесс разделения на нефть и воду.

Технический результат состоит в ускорении процесса разделения водонефтяной эмульсии и снижении остаточной обводненности подготавливаемой нефти.

Указанный технический результат достигается предлагаемым способом разделения водонефтяной эмульсии, включающим введение в эмульсию углеродных нанотрубок, содержащих внутри каждой нанотрубки или на одном из ее торцов металл, выбранный из ряда: железо, кобальт или никель, при этом вводимые углеродные нанотрубки имеют в поперечном сечении размер 10-100 нм, в продольном сечении размер 10-500 пм, в эмульсию одновременно вводят поверхностно-активное вещество, осуществляют перемешивание и последующее воздействие внешним магнитным полем.

В разделяемую эмульсию вводят нанотрубки в количестве 500-1000 мг/л.

Благодаря содержанию внутри углеводородной нанотрубки или на одном из ее торцов металла, выбранного из ряда: железо, кобальт или никель, нанотрубка обладает амфифильными свойствами, которые обеспечивают равномерное распределение на поверхности раздела фаз глобул воды и нефти, что способствует снижению остаточной обводненности подготавливаемой нефти.

Благодаря воздействию внешнего магнитного поля ускоряется процесс разделения водонефтяной эмульсии.

Способ включает в себя последовательность действий. Введение интеркалированных металлом углеродных нанотрубок в водонефтяную эмульсию. Рассеивание углеродных нанотрубок по объему эмульсии путем механического перемешивания, в результате которого происходит связывание гидрофобной части нанотрубки с нефтью. Воздействие на полученную систему внешним магнитным полем приводит в движение нанотрубки в объеме эмульсии. Перемещение нанотрубок по объему эмульсии в направлении действия магнитного поля приводит в движение и слияние диспергированных капель нефти, что способствует ускоренному выпадению связанной воды с образованием границы раздела фаз нефть и вода.

Интеркалированные металлом углеродные нанотрубки могут быть использованы повторно для разделения водонефтяной эмульсии. После разделения водонефтяной эмульсии и извлечения из нее нанотрубки высушиваются при температуре 20-30°С, затем полученная сухая смесь механическим растиранием превращается в порошок, представляющий собой те же нанотрубки, которые могут быть повторно использованы.

Исследования влияния нанотрубок были проведены на водонефтяной эмульсии. При проведении лабораторных испытаний использовали нефти по 100 мл Альняшского месторождения. Сравнивались три пробы: 1 - холостая; 2 – с добавлением ПАВ; 3 - с добавлением ПАВ и нанотрубок. Эксперимент по разделению водонефтяной эмульсии состоял из операции по введению нанотрубок в количестве 500-1000 мг/л в водонефтяную эмульсию с одновременным введением паверхностно-активного вещества (неонол). Пробу перемешивали и ставили на гравитационный отстой с наложением внешнего магнитного поля, влияние которого на эмульсию привело к ускорению процесса расслоения водонефтяной эмульсии по сравнению с пробой без нанотрубок (таблица 1).

Результаты лабораторных испытаний показали, что нанотрубки в твердом составе под воздействием внешнего магнитного поля обеспечивают эффективное разделение водонефтяной эмульсии. Нанотрубки ускоряют процесс расслоения водонефтяной эмульсии и подтоварной воды с одновременным улучшением товарных характеристик подготавливаемой нефти по количеству остаточной обводненности нефти.

Результаты лабораторных испытаний показали, что амфифильный магнитный наноматериал в твердом составе под воздействием внешнего магнитного поля обеспечивает эффективное разделение водонефтяной эмульсии. Материал ускоряет процесс расслоения водонефтяной эмульсии и подтоварной воды с одновременным улучшением товарных характеристик подготавливаемой нефти по количеству остаточной обводненности нефти.

1. Способ разделения водонефтяной эмульсии, включающий введение в эмульсию углеродных нанотрубок, содержащих внутри каждой нанотрубки или на одном из ее торцов металл, выбранный из ряда: железо, кобальт или никель, при этом вводимые углеродные нанотрубки имеют в поперечном сечении размер 10-100 нм, в продольном сечении размер 10-500 пм, в эмульсию одновременно вводят поверхностно-активное вещество, осуществляют перемешивание и последующее воздействие внешним магнитным полем.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что нанотрубки вводят в разделяемую эмульсию в количестве 500-1000 мг/л.

Изобретение относится к нефтяной промышленности. Изобретение касается способа обезвоживания нефтяных эмульсий за счет того, что ограниченный объем нефтяной эмульсии подают в оборотную емкость, при необходимости нагревают, циркулируют по замкнутому кругу через магнитный аппарат или статично выдерживают в нем и в том и другом случаях обрабатывают вращающимся магнитным полем; или циркулируют по замкнутому кругу и последовательно дезинтегрируют в дезинтеграторе и обрабатывают вращающимся магнитным полем в магнитном аппарате; или размещают и последовательно выдерживают в оборотной емкости, магнитном аппарате и разделительном отстойнике, при этом в оборотной емкости нефтяную эмульсию при необходимости нагревают, в магнитном аппарате обрабатывают вращающимся магнитным полем, в разделительном отстойнике получают обезвоженную нефть, причем перед размещением в магнитном аппарате нефтяную эмульсию предварительно дезинтегрируют путем круговой циркуляции через дезинтегратор, а время обработки при дезинтегрировании в магнитном аппарате и разделительном отстойнике устанавливают экспериментально по принципу достижения требуемого или наилучшего результата.

Устройство для обезвоживания нефтепродукта путем выпаривания водяных капелек // 2550822

Изобретение относится к обезвоживанию нефтепродукта. Изобретение касается устройства обезвоживания нефтепродукта, протекающего по магистральному трубопроводу, путем выпаривания из него водяных капелек.

Способ обезвоживания углеводородного сырья и устройство для его осуществления // 2539653

Группа изобретений относится к нефтедобыче и нефтепереработке. Изобретение касается способа обезвоживания углеводородного сырья, включающего высокочастотную магнитную обработку углеводородного сырья сигналом в формируемом им импульсном магнитном поле.

Способ обезвоживания водонефтяной эмульсии // 2536583

Изобретение относится к области обработки нефтепродуктов. Изобретение касается способа обезвоживания водонефтяной эмульсии с использованием сверхвысокочастотной (СВЧ) энергии, подающейся через волновод, выполненный в виде металлической трубы, и системы коалесценторов, в волноводы подают помимо СВЧ энергии в диапазоне от 100 МГц до 3000 МГц и с плотностью потока мощности от 50 до 200 Вт/см2, ультразвуковую (УЗ) энергию, интенсивностью от 1 до 10 Вт/см2 и с частотой от 300 кГц до 2000 кГц, а в коалесценторах используют УЗ энергию, интенсивностью от 0,8 до 1,2 Вт/см2 и частотой от 18 до 40 кГц.

Способ разрушения водонефтяной эмульсии с применением ультразвукового воздействия // 2535793

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам обезвоживания нефти. Изобретение касается способа разрушения водонефтяной эмульсии с применением ультразвукового воздействия, включающего процесс обработки эмульсии деэмульгатором, ультразвуком и процесс отстаивания, при этом предварительно определяется оптимальный уровень удельной акустической мощности ультразвука, позволяющий достичь минимальной доли воды в нефти, а отстаивание эмульсии осуществляют в процессе обработки ультразвуком.

Установка атмосферной вакуумной трубчатки для подготовки и первичной переработки нефти // 2535665

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к установке атмосферной вакуумной трубчатки для подготовки и первичной переработки нефти.

Способ подготовки нефти к переработке // 2530030

Изобретение относится к способам подготовки нефти к переработке в условиях НПЗ и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение касается способа, включающего дегазацию сырой нефти, разделение ее на две части, нагрев первой части до температуры, близкой к температуре электрообессоливания и обезвоживания, за счет охлаждения легких продуктов (бензинов, керосинов) до температуры транспортировки.

Электрообессоливающая установка // 2525984

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение относится к электрообессоливающей установке, состоящей из дегазатора, рекуперационных теплообменников нагрева дегазированной нефти продуктами переработки нефти, сепаратора, электродегидраторов, оснащенных струйными насосами подачи циркулирующей дренажной воды и струйными насосами подачи балансовой дренажной воды.

Способ обезвоживания нефти // 2449004

Изобретение относится к области подготовки нефти к переработке. .

Свч-установка для обработки нефтеводяных эмульсий // 2439128

Изобретение относится к области нефтехимии. .

Способ производства изделий из порошков высоколегированных сплавов на основе никеля // 2606360

Изобретение относится к порошковой металлургии жаропрочных никелевых сплавов и может быть использовано при производстве валов и дисков, работающих при высоких температурах с повышенным ресурсом в газотурбинных двигателях летательных аппаратов и газоперекачивающих станциях.

Способ исследования информационной емкости поверхности наноструктурированных материалов // 2606089

Изобретение относится к областям микро- и наноэлектроники, физики поверхности и может быть использовано для исследования информационных характеристик поверхности наноструктурированных и самоорганизующихся твердотельных материалов.

Способ изготовления люминесцентного висмутсодержащего кварцоидного материала на основе высококремнеземного пористого стекла // 2605711

Изобретение относится к технологии новых оптических стеклообразных кварцоидных материалов, обладающих люминесценцией в широком спектральном диапазоне, и может быть использовано в производстве волоконных световодов с лазерной генерацией в инфракрасном спектральном диапазоне и различных устройств на их основе для оптимизации элементов волоконно-оптических линий связи.

Устройство защитной системы городской застройки и способ ее возведения // 2604933

Устройство защитной системы городской застройки включает водонапорную оболочку, выполненную из композитных материалов, обладающих памятью формы, состоит из канала-лотока, имеющего параболическую или иную форму по периметру из композитного наноматериала, сохраняющего форму и повышенную шероховатость.

Алмазоуглеродное вещество и способ его получения // 2604846

Изобретение относится к получению высокочистых активных алмазоуглеродных материалов, которые могут быть использованы при суперфинишном полировании, в гальванике и медицине.

Нанокомпозит на основе углеродных нанотрубок для защиты радиоэлектронных элементов от ударного ускорения // 2604838

Изобретение относится к технологиям создания нанокомпозита для радиоэлектроники и акустики со специальными свойствами. Нанокомпозит состоит из полиуретана, в который добавлены углеродные нанотрубоки в количестве, обеспечивающем получение нанокомпозита, имеющего плотность 1200 кг/м3, а модуль Юнга - 125 МПа, позволяющие смещать собственные частоты упругих механических колебаний конструкций заливок, для коротких импульсов (Δτ=0,5 мс) амплитуда колебаний наибольшая, для длинных импульсов (Δτ=1,0 мс) амплитуда колебаний наименьшая.

Высокопрочный водостойкий органокомпозит и способ его изготовления // 2604621

Изобретение относится к области создания легких высокопрочных водостойких органокомпозитов на основе волокнистых наполнителей из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и полимерного связующего и может быть использовано в элементах конструкций в различных областях техники: авиационной, машино-судостроительной, химической, оборонной и др. Предлагается высокопрочный водостойкий органокомпозит, выполненный из волокнистого наполнителя на основе высокопрочных высокомодульных многофиламентных полиэтиленовых волокон и полимерного связующего на основе эпоксидной смолы с аминным отвердителем.

Низковольтный импульсный электродуговой способ получения металлического нанопорошка в жидкой среде // 2604283

Изобретение относится низковольтному импульсному электродугововому получению металлического нанопорошка в жидкой среде. Способ включает установку двух электродов в емкости с жидкой средой, подачу на электроды импульсного напряжения с образованием плазмы в жидкой среде и формированием наночастиц из материала электродов, выпадение наночастиц порошка в осадок.

Способ формирования наноструктурированного биоинертного покрытия на титановых имплантатах // 2604085

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к технологии формирования биоинертных наноструктурированных оксидных покрытий на внутрикостных частях титановых имплантатов.

Способ получения наноструктурированных прутков круглого сечения из титанового сплава вт22 // 2604075

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханической обработке титановых сплавов, и может быть использовано для получения высокопрочных наноструктурированных прутков круглого сечения из титанового сплава ВТ22.

Установка для сепарирования нефти // 2593626

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли промышленности, связанной с переработкой нефти, в частности к электрооборудованию для сепарирования нефти, и может быть использовано, например, для сепарирования нефти на нефтяных месторождениях, на судовых сепараторах для очистки нефти.