СБОР И ПОДГОТОВКА ПРОДУКЦИИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

СБОР И ПОДГОТОВКА ПРОДУКЦИИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

________________________________________________________________________________

Одной из основных задач социально-экономического развития Российской Федерации является создание эффективной, конкурентоспособной экономики. При любых вариантах и сценариях развития экономики на ближайшие 10-20 лет природные ресурсы, в первую очередь ископаемые топливно-энергетические ресурсы, будут главным фактором экономического роста страны.

Располагая 2.8% населения и 12.8% территории мира, Россия имеет 11-13% прогнозных ресурсов и около 5% разведанных запасов нефти, 42% ресурсов и 34% запасов природного газа, около 20% разведанных запасов каменного и 32% запасов бурого угля. Суммарная добыча за всю историю использования ресурсов составляет в настоящее время по нефти около 20% от прогнозных извлекаемых ресурсов и по газу 5%. Обеспеченность добычи разведанными запасами топлива оценивается по нефти и газу в несколько десятков лет, а по углю и природному газу значительно выше.

СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НА ПЕРИОД ДО 2015 ГОДА

В настоящее время добычу нефти осуществляют 37 акционерных обществ, входящих в 11 вертикально-интегрированных компаний, 83 организации и акционерные общества с российским капиталом, 43 организации с иностранным капиталом, 6 дочерних предприятий ОАО «Газпром».

Общее состояние воспроизводства запасов нефти характеризуется как кризисное – начиная с 1994 г. приросты запасов нефти не компенсируют их добычу.

В 1999 г. в целом по России прирост разведанных запасов нефти с газовым конденсатом по сравнению с 1991 г. сократился более, чем в 4 раза и составил 198,7 млн т, компенсировав лишь 65% объема ее добычи (305.3 млн. т).

Низкий уровень приростов в первую очередь обусловлен сокращением объемов геолого-разведочных работ. Объем поисково-разведочного бурения в России снизился с 4.2 млн. м в 1991 г. до 1.2 млн. м в 1999 г.

Одной из причин сложившейся ситуации является то, что значительная часть отчислений на ВМСБ, направляемая в бюджеты субъектов Российской Федерации и в федеральный бюджет, практически не работает по своему целевому назначению – воспроизводству минерально-сырьевой базы ТЭК, распыляясь на другие виды работ, не имеющие прямого отношения к воспроизводству запасов. Эффективность поисково-разведочного бурения составила 54% от запланированной.

К значительному сокращению отчислений на воспроизводство минерально-сырьевой базы в последние годы привело установление некоторыми крупнейшими нефтяными компаниями, в частности ОАО «НК ЮКОС», ОАО «НК Славнефть», ОАО «ТНК», внутрикорпоративных цен на нефть и газовый конденсат. К недостаточно эффективному использованию отчислений на проведение геолого-разведочных работ следует отнести также перекосы в распределении этих государственных средств между нефтяными компаниями, работающими в крупнейших нефтедобывающих регионах.

Так, в Ханты-Мансийском автономном округе в этой части используется уравнительный принцип, приводящий к тому, что таким недропользователям, как ОАО «НК ЮКОС», имеющему обеспеченность разведанными запасами около 60 лет, искусственно занижающему поступления в бюджеты всех уровней ресурсных налогов и платежей, включая объемы отчислений на воспроизводство минерально-сырьевой базы, оставляются такие же ставки отчислений, как и тем недропользователям, которые не злоупотребляют внутрикорпоративными ценами и имеют значительно худшую сырьевую базу.

Непременным условием функционирования нефтедобывающего комплекса каждого государства и каждого предприятия является его ресурсная база, ее укрепление и развитие. При ее уменьшении и даже стабилизации падение добычи нефти, газа неизбежно. Следовательно, восстановление объемов геолого-разведочных работ в России до уровня 1990 г. является важнейшим фактором увеличения добычи нефти.

Другим фактором, обеспечившим относительно лучшие показатели по использованию пробуренного фонда скважин в «Сургутнефтегазе», «Татнефти», «Удмуртнефти» и ЛУКОЙЛе, является широкомасштабное применение современных технологий повышения эффективности разработки месторождений. К ним относятся: бурение горизонтальных стволов (в том числе из старых скважин), глубокопроникающий гидроразрыв пластов, вторичная перфорация с более глубоким проникновением в пласт, различные методы физико-химического воздействия на призабойную зону пласта и т.д. Эти технологии позволили практически в 2 раза увеличить дебит новых скважин, 10.8 т/сут в 1994 г. до 18.3 т/сут в 1997 г., а на «старом» фонде скважин получить приросты дебитов, превосходящие дебиты новых скважин при кратно меньших затратах.

На ближайшие 15-20 лет увеличение нефтеотдачи пластов приобретает стратегическое значение для стабилизации и развития нефтедобычи в России.

За период с 1991 по 1998 г. в России было введено в эксплуатацию 251 нефтяное месторождение. Добыча нефти по всем введенным месторождениям в 1999 г. составила 15.5 млн.т.

С 1993 г. темпы ввода в разработку и освоение новых месторождений резко возросли, добыча нефти по ним быстро нарастала. Это было связано с принятием в марте 1993 г. Постановления Правительства РФ №180 «Об обеспечении ввода в разработку новых месторождений в 1992-1995 гг.», которое предоставило предприятиям ряд льгот. С 1996 г. это Постановление не действует, и освоение новых месторождений ведется неудовлетворительно.

В предстоящем периоде с 2000 по 2015 гг. планируется ввести не менее 242 месторождений и обеспечить добычу из них в 2005 г. 17.4 млн.т. нефти, что составит 4.8% общей добычи нефти и газового конденсата по России. В 2010 г. добыча нефти по новым месторождениям должна составить 59.2 млн.т.(15.7% общей) и в 2015 г. – 72.1 млн.т.(20.7% общей).

Остается крайне острой проблема утилизации нефтяного газа, добыча которого остается убыточной. Его цена регулируется государством и в настоящее время составляет 55 руб./1000 м³ (утверждена в середине 1995 г. и с тех пор ни разу не индексировалась) при том, что средняя себестоимость добычи и подготовки газа составляет по отрасли порядка 300 руб./1000 м³. В результате низкой цены на нефтяной газ, поставляемый на газоперерабатывающие заводы, нефтедобывающие предприятия не заинтересованы в увеличении его поставок на переработку и либо изыскивают другие варианты его использования, с меньшим потребительским эффектом, либо сжигают газ на факелах, нанося вред окружающей среде. В связи с уменьшение объемов добычи нефти и, соответственно, ресурсов нефтяного газа, подлежащего переработке, уменьшился и выпуск товарной продукции на ГПЗ, что привело к уменьшению выработки сырья для нефтехимических производств. Эта проблема также требует кардинального решения. Один из вариантов, требующих всесторонней оценки – либерализация (отмена государственного регулирования) цены на нефтяной газ и продукты его переработки, что позволит увеличить поставки сырья для нефтехимических производств.

Добывающие отрасли ТЭК находятся под действием общего и специального налогового законодательства. Основным недостатком действующего в ТЭК специального налогового законодательства является то, что оно носит чисто фискальный характер, преследуя цель наполнить бюджет любой ценой сегодня, даже за счет сокращения производства и производственной базы для его расширения, а, следовательно, и налогооблагаемой базы завтра.

Налоговая нагрузка на инвесторов имеет тенденцию к усилению и достигла в 1999 г. в газовой промышленности 43% от выручки, в нефтяной – 53%. В структуре полных затрат налоги являются основной статьей. Налогообложение имеет негибкий характер: его базой является валовая выручка, а не прибыль. Продолжительность так называемой «стабилизационной оговорки", в течение который для инвесторов действуют гарантии неухудшения условий предпринимательской деятельности, установленных российским законодательством, сегодня составляет 7 лет, что недостаточно по сравнению со сроками осуществления инвестиционных проектов в ТЭК (15-20 лет), особенно, если речь идет о крупных проектах в добывающих отраслях (30-40 лет). Все это не создает стимулов для инвестиций: как вследствие нестабильности налоговой системы, так и вследствие ее фискального характера.

Итак, особенность современной ситуации в нефтегазовом комплексе: ТЭК перешел в совершенно иную стадию развития. Если раньше он выполнял свою главную задачу за счет освоения новых регионов, новых месторождений, то теперь такие возможности не велики: основные запасы, которые можно использовать сейчас, уже открыты, а освоение других крупных месторождений в силу объективных условий потребует очень много времени. Поэтому сегодня во всех звеньях технологической цепи необходимо брать максимум: от правильного размещения геологоразведочных работ, освоения месторождений, повышения нефтеотдачи пластов до рациональной транспортировки, выгодной реализации сырья и продуктов из него.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ НЕФТЯНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Цель физико-химической механики – установление закономерностей образования пространственных структур в дисперсных системах, а также процессов деформации и разрушения таких структур в зависимости от совокупности физико-химических и механических факторов.

Структурные единицы нефтяной дисперсной системы (НДС) (исходные надмолекулярные структуры, промежуточные и конечные их виды) имеют сложное строение, обусловленное природой и геометрической формой макромолекул ВМС, поверхностными силами между ними, взаимодействием дисперсной фазы с дисперсионной средой и другими факторами.

Дисперсионная среда состоит из смеси полярных и неполярных соединений и взаимодействует с надмолекулярными структурами, в результате этого вокруг надмолекулярной структуры (ассоциата или комплекса) формируются сольватные оболочки. Такая дисперсная частица сложного строения (надмолекулярная структура + сольватный слой) способна к самостоятельному существованию и получила название сложной структурной единицы (ССЕ).

ССЕ представляется как ядро, окруженное сольватной оболочной. ССЕ может перемещаться в дисперсионной среде, т.к., благодаря сольватным оболочкам, частицы асфальтенов или высокомолекулярных парафинов (ВМП), образующие ядро ассоциата, не слипаются между собой.

Ядро ССЕ – это более упорядоченная внутренняя область, образована макромолекулами ВМП или асфальтенов или других компонентов нефти.

Сольватная оболочка образована за счет адсорбции менее склонных к ММВ соединений на частицах, образовавших ядро. Например, для асфальтенового ассоциата это будут смолы и ароматические углеводороды. В промежуточном слое будут находиться алканы и циклоалканы.

Характерной особенностью ССЕ является разница поверхностных энергий между надмолекулярной структурой и сольватным слоем и между сольватным слоем и дисперсионной средой. ССЕ могут взаимодействовать с дисперсионной средой. В этом случае возможно 2 варианта: 1) Поверхностное натяжение дисперсной среды меньше, чем у сольватных слоев ССЕ. В этом случае формируется активная ССЕ с нескомпенсированной поверхностной энергией. Компенсация этой поверхностной энергии достигается при слиянии 2-х или нескольких активированных ССЕ, что сопровождается ростом размеров надмолекулярной структуры. Чем больше разница между поверхностными энергиями надмолекулярной структуры и дисперсионной среды, тем быстрее увеличиваются размеры надмолекулярной структуры и тем больше снижается толщина сольватного слоя в ССЕ; 2) Поверхностное натяжение дисперсионной среды значительно больше, чем у сольватного слоя ССЕ. Это приводит к вытеснению из сольватного слоя ССЕ углеводородов, обладающих малыми значениями поверхностного натяжения. При высоких значениях Dd может не только уменьшаться толщина сольватного слоя и изменяться его углеводородный состав, но и разрушаться надмолекулярная структура, вплоть до полного ее исчезновения.

ССЕ могут образовывать свободнодисперсные системы (золи) и связаннодисперсные системы (гели). В свободнодисперсной системе частицы дисперсной фазы не связаны друг с другом и могут перемещаться под действием внешних сил (силы тяжести или броуновского движения). Дисперсная фаза связаннодисперсных систем образует сплошной каркас (пространственную структуру), внутри которой содержится дисперсионная среда.

Нефтяные дисперсные системы (свободно- и связаннодисперсные) характеризуются структурно-механической прочностью. Под структурно-механической прочностью НДС понимается ее способность сопротивляться действию внешних сил. Чем больше силы взаимодействия макромолекул ВМС в ассоциате и между ассоциатами в системе, тем выше структурно-механическая прочность НДС.

Структурно-механическая прочность нефтяных дисперсных систем определяется главным образом толщиной сольватной оболочки вокруг надмолекулярной структуры. Такие оболочки имеют определенную упругость и вызывают расклинивающее давление, которое так действует на частицы НДС, что стремится их раздвинуть, оттолкнуть друг от друга. Чем меньше толщина сольватной оболочки, тем выше структурно-механическая прочность НДС. (Можно сравнить с металлической линейкой: чем тоньше, тем выше упругость. Выше, чем у бруска из того же металла).

С другой стороны, структурно-механическая прочность НДС тем выше, чем больше в системе ССЕ разных типов (асфальтенов, смол, парафинов, полициклических углеводородов).

Структурно-механическую прочность НДС оценивают степенью отклонения структурной вязкости m_max от динамической вязкости m_min.

По величине структурно-механической прочности структурной единицы НДС располагается в ряд: гель®золь®ССЕ.

Температура влияет на структурно-механическую прочность системы (СМП). При повышении температуры СМП снижается и исчезает, когда система переходит в состояние молекулярного раствора.

Температура влияет и на устойчивость дисперсной системы против расслоения. Под кинетической устойчивостью НДС понимается способность дисперсной фазы сохранять в течение определенного времени равномерное распределение ССЕ в дисперсионной среде.

Неустойчивость систем оказывает влияние на проведение целевых процессов: добыча, транспорт, хранение и вызывает необходимость принятия соответствующих технических мер по защите от расслоения.

Неустойчивость проявляется укрупнением частиц дисперсной фазы за счет их слипания под влиянием межмолекулярного взаимодействия друг с другом. При этом теряется кинетическая устойчивость и происходит разделение фаз, т.е. происходит коагуляция. Поверхность раздела фаз при этом уменьшается. Этот процесс состоит из 2-х стадий: 1) Скрытая. На первой стадии до начала расслоения ассоциаты укрупняются; 2) Явная. На второй стадии укрупненные частицы выпадают в осадок.

Содержание парафиновых углеводородов в нефти зависит от происхождения. В нефти содержание парафинов колеблется от долей процентов до 20% (нефти Жетыбайского месторождения), нефти Поволжья содержат 2-5% парафина.

Из нефти выделены все алканы нормального строения, вплоть до С₃₃Н₆₈. С₅ – C₁₆ – жидкости, С₁₇и более – твердые вещества.

При осуществлении технологического процесса следует учитывать склонность их при определенных условиях к образованию ассоциатов.

Межмолекулярные взаимодействия высокомолекулярных (ВМ) алканов обусловлены водородными связями типа С-Н …С с энергией 2-4 кДж/моль и дисперсионными силами.

С понижением температуры число молекул углеводородов в парафиновом ассоциате возрастает, т.к. парафиновая цепь из зигзагообразной формы переходит в распрямленную, линейную и в этом состоянии молекулы ВМ парафинов являются склонными к межмолекулярному взаимодействию (ММВ) и образуют надмолекулярные структуры.

Температура начала образования ассоциата повышается с увеличением молекулярной массы углеводородов:

Число молекул углеводорода в ассоциате тем больше, чем ниже температура:

Это объясняется ослаблением теплового движения молекул углеводородов с понижением температуры и усилением энергии ММВ алканов с ростом длины цепи.

Интенсивность ММВ алканов существенно ниже по сравнению с углеводородами других классов, присутствующими в нефтяных системах.

Парафиновые надмолекулярные структуры могут существовать в нефтяной системе только в области низких температур и полностью дезагрегируются при повышении температуры.

Склонность к ассоциации ВМ парафиновых углеводородов определяется:

ü концентрацией парафина и других ВМ углеводородов и их соотношением;

ü растворимостью парафиновых углеводородов;

В большинстве случаев арены по содержанию в нефти уступают алканам и циклоалканам.

Арены представлены в нефтях различными гомологическими рядами: моноциклические углеводороды ряда бензола; бициклические - ряда нафталина; три- и тетра - циклические углеводороды.

Наиболее длинные боковые парафиновые цепи имеют моноциклические ароматические углеводороды: число углеродных атомов цепи С₃-С₁₂ и это может приводить к уменьшению степени ассоциации; затем – бициклические (С₂-С₇); наименьшее число атомов углерода в боковых парафиновых цепях (С₁-С₄) при кольцах полициклических ароматических углеводородов.

Арены, особенно полициклические, имеют повышенную склонность к ММВ. Полициклические ароматические углеводороды образуют двумерную (плоскостную) структуру и склонны к ММВ и в области высоких температур с образованием ССЕ.

Существуют два основных типа эмульсий: дисперсии масла в воде (М/В) и дисперсии воды в масле (В/М).

1. Первый тип – прямые эмульсии, когда капли нефти (неполярная жидкость), являются дисперсной фазой и распределены в воде (полярная жидкость) – дисперсионной среде. Такие эмульсии называются «нефть в воде» и обозначаются Н/В.

2. Второй тип – обратные эмульсии, когда капельки воды (полярная жидкость) – дисперсная фаза – размещены в нефти (неполярная жидкость), являющейся дисперсионной средой. Такие эмульсии называются «вода в нефти» и обозначаются В/Н.

3. Множественная эмульсия – это такая система, когда в сравнительно крупных каплях воды могут находиться мелкие глобулы нефти, или в крупных каплях нефти находятся мелкие глобулы воды. Дисперсная фаза сама является эмульсией, и может быть как прямого, так и обратного типа. Такие эмульсии обычно имеют повышенное содержание механических примесей. Они образуются в процессе деэмульсации нефти и очистки сточных вод на границе раздела фаз нефть-вода и составляют основу так называемых ловушечных (или амбарных) нефтей, чрезвычайно плохо разрушаемых известными методами. Поэтому в настоящее время актуальна разработка эффективных методов разрушения множественных нефтяных эмульсий.

Свойства нефтяных эмульсий влияют на технологические процессы добычи нефти, внутрипромыслового транспорта, сепарации, предварительного обезвоживания, деэмульсации (разрушения эмульсий), очистки и подготовки нефтепромысловых сточных вод.

Вплоть до объемной доли дисперсной фазы Cd = 74 %, соответствующей плотнейшей упаковке шаров, частицы дисперсной фазы могут сохранять сферическую форму.

Поэтому увеличение Cd выше этой величины связано с деформацией частиц дисперсной фазы и, как следствие, появлением новых свойств.

Тип эмульсии устанавливается по свойствам ее дисперсионной среды.

Эмульсии типа Н/В (вода - внешняя фаза) смешиваются с водой в любых соотношениях и обладают высокой электропроводностью.

Эмульсии В/Н смешиваются только с углеводородной жидкостью и не обладают заметной электропроводностью.

Тип эмульсий в разбавленных эмульсиях определяется чаще всего объемным соотношением фаз – дисперсную фазу образует вещество, находящееся в системе в меньшем количестве.

В промысловых условиях о количестве воды в эмульсиях судят обычно по их цвету: эмульсии, содержащие до 10% воды, по цвету не отличаются от безводной нефти; эмульсии, содержащие 15-20% воды, имеют цвет от коричневого до желтого; эмульсии содержащие более 25% воды, – желтые.

Энергия, затраченная на образование эмульсии, концентрируется на границе раздела фаз в виде свободной поверхностной энергии и называется поверхностным (или межфазным) натяжением, σ. Капли жидкой дисперсной фазы при этом приобретают сферическую форму, т.к. сфера обладает наименьшей поверхностью при данном объеме:

- это удельная работа образования поверхности. [σ]=эрг/см²; Дж/м²; Н/м; дин/см. (s=Р/2L).

Из физики: σ – это сила, стягивающая гипотетическую пленку на поверхности жидкости и противодействующая ее растяжению, т.е. величина σ – определяется работой против сил молекулярного взаимодействия.

Величина σ - важнейшая молекулярная константа вещества (при Т=const), характеризующая полярность жидкости.

Поэтому полярные жидкости с сильным межмолекулярным взаимодействием имеют высокие значения σ: вода σ=72.5 эрг/см², а для слабополярного гексана σ=18.4 эрг/см². Таким образом, создание новой межфазной поверхности требует затраты энергии на преодоление сил ММВ и значительная часть этой энергии накапливается на межфазной границе в виде избыточной поверхностной энергии. Поэтому молекулы, находящиеся на поверхности раздела фаз являются «особенными» по своему энергетическому состоянию.

Наиболее стойкие эмульсии образуют высоковязкие нефти: повышенная вязкость дисперсионной среды препятствует столкновению глобул воды и их укрупнению.

Абсолютная величина обводненности. Нефть с относительно небольшим содержанием воды образует более стойкие эмульсии. С увеличением содержания воды стойкость эмульсий снижается.

Присутствие газовой фазы: с ростом объемной доли газовой фазы эмульгирование увеличивается лишь до определенных ее значений (газ способствует дроблению капель воды, перемешиванию). Дальнейшее возрастание доли газа в потоке уменьшает эмульгирование. Вероятно, существует связь со структурным режимом потока.

Маловязкие, малосмолистые, низкокислотные, легкие нефти при движении с нейтральными пластовыми водами образуют нестойкую эмульсию, время существования которой равно времени движения эмульсии в трубопроводе.

Турбулентность потока - важнейший фактор, влияющий на образование и разрушение эмульсий.

Адсорбция эмульгаторов на поверхности раздела фаз, формирование защитного слоя, всегда протекает во времени, (т.е. требуется определенное время). Поэтому эмульсия В/Н со временем становится более устойчивой, т.е. происходит ее «старение» (заканчивается примерно за сутки). Из-за этого свежие эмульсии разрушаются легче и быстрее. Важный практический вывод: чем раньше начать разрушать эмульсию, тем будет легче ее разрушить.

Применение реагентов-деэмульгаторов является самым эффективным методом разрушения нефтяных эмульсий (НЭ).

Устойчивость нефтяных эмульсий определяется образованием на поверхности капель дисперсной фазы адсорбционных оболочек с высокой структурной вязкостью из высокомолекулярных ПАВ, присутствующих в нефти и воде – природных эмульгаторов.

Для разрушения нефтяных эмульсий необходимо разрушить структурно-механический барьер на поверхности капель.

Разрушить такой барьер можно введением в систему более поверхностно-активных веществ, чем природные эмульгаторы. Такие вещества называются реагентами-деэмульгаторами.

Итак, деэмульгатор – это также ПАВ. ПАВ концентрируются на поверхности раздела фаз, вызывая снижение поверхностного (межфазного) натяжения. Поверхностная активность реагента-деэмульгатора должна быть много выше поверхностной активности природных эмульгаторов.

По типу гидрофильных групп различают ионогенные и неионогенные деэмульгаторы (ДЭ).

Ионогенные – диссоциируют в растворе на ионы, один из которых поверхностно-активен, а другой – нет. В зависимости от знака заряда иона ПАВ делят на анионные, катионные и амфотерные.

Первыми деэмульгаторами были соли карбоновых кислот, позднее – сульфопроизводные: НЧК – нейтрализованный черный контакт. Это соли водорастворимых сульфокислот; НКГ – нейтрализованный кислый гудрон. Расход таких деэмульгаторов составляет 3-7 кг/т (нефти).

Неионогенные – молекулы ПАВ не диссоциируют в растворе и сохраняют электрическую нейтральность. Их получают присоединением окиси этилена CH₂OCH₂ к органическим веществам с подвижным атомом водорода: кислоты, спирты, фенолы и др.

Изменяя число присоединенных молекул окиси этилена или пропилена, т.е. длину полиоксиэтиленовой или полиоксипропиленовой цепи, можно регулировать деэмульгирующую способность неионогенных деэмульгаторов, т.к. при удлинении оксиэтиленовой или оксипропиленовой цепи растворимость ПАВ в воде повышается за счет увеличения гидрофильной (водорастворимой) части молекулы.

Таким образом, неионогенные деэмульгаторы можно получить с любыми свойствами, изменяя соотношение между гидрофобной и гидрофильной частями деэмульгатора, в т.ч. будет изменяться и его поверхностная активность. Она также зависит от соотношения гидрофильной и гидрофобной частей деэмульгатора.

Замена окиси этилена окисью пропилена может повысить растворимость деэмульгатора в нефти, не нарушая его гидрофильных свойств.

Расход неионогенных деэмульгаторов составляет 40-50 г/т.

Отечественные деэмульгаторы: проксанолы, проксамины, дипроксамин 157.

Проксанолы – это продукты последовательного присоединения окиси пропилена, а затем окиси этилена к гидроксильным группам пропиленгликоля:

Т.е. для них характерно сочетание оксиэтиленовых и оксипропиленовых групп.

Проксамины – продукты последовательного оксипропилирования, затем оксиэтилирования этилендиамина:

Проксанолы 146 и 186 при обычной температуре – мазеобразные светло-желтые пасты, при легком нагреве переходят в вязкие жидкости, растворимы в воде. Применяют в виде 2-3%-ных водных растворов.

Проксанол 305 – маслянистая жидкость, слаборастворимая в воде, керосине; хорошо растворим в спирте, толуоле и др. органических растворителях.

Наиболее эффективен дипроксамин 157: продукт последовательного оксиэтилирования, затем оксипропилирования этилендиамина:

Плохорастворим в воде, хорошо растворим в ароматических углеводородах и нефти, имеет низкую температуру застывания (-38°С), поэтому его можно транспортировать в чистом виде в цистернах, в то время как, застывающие при обычных температурах, проксанол 305 и проксамин 385 транспортируют в виде раствора в смеси метанола с водой.

Задача деэмульгатора – разрушить бронирующие оболочки на глобулах воды. Каков механизм его действия?

Адсорбируясь на коллоидных или грубодисперсных частицах природных эмульгаторов, молекулы деэмульгаторов изменяют их смачиваемость, что переводит эти частицы с границы раздела в объем водной или нефтяной фазы, занимают их место на границе раздела фаз. Поверхностное натяжение при этом понижается. Образующиеся адсорбционные слои из молекул деэмульгатора практически не обладают заметными структурно-механическими свойствами, что способствует быстрой коалесценции капель воды с такими оболочками при их столкновениях друг с другом.

Таким образом, процесс разрушения нефтяной эмульсии деэмульгатором зависит от:

- компонентного состава и свойств защитных оболочек природных эмульгаторов нефтяных эмульсий;

- типа, коллоидно-химических свойств и удельного расхода применяемого деэмульгатора;

- температуры, интенсивности и времени перемешивания нефтяных эмульсий с реагентом и т.д.

При подготовке нефтей важно найти для деэмульгатора оптимальной режим применения.

Теоретически деэмульгатор может быть эффективным только для какой-то одной эмульсии, имеющей определенное соотношение жидких фаз, определенную степень дисперсности, определенное количество эмульгатора определенного состава. Следовательно, деэмульгатор в процессе разработки нефтяного месторождения теоретически должен заменяться по мере изменения состава эмульсий и их физических свойств.

- Лучшим для конкретной нефтяной эмульсии считается тот деэмульгатор, который при минимальной температуре обработки и расходе быстрее обеспечит максимальную глубину обезвоживания и обессоливания нефти.

Производственными показателями эффективности деэмульгатора являются:

- качество подготовленной нефти: содержание остаточных хлористых солей, воды и механических примесей;

- минимальная температура и продолжительность отстоя нефти;

- качество деэмульгированной воды, т.е. содержание в ней нефти.

Деэмульгатор не должен приводить к повышению скорости коррозии внутренней поверхности труб, т.е. должен обладать определенными ингибирующими свойствами или сочетаться с добавками соответствующих ингибиторов коррозии.

Единственным способом выбора оптимального деэмульгатора является экспериментальная проверка деэмульгирующей способности на модельной эмульсии.

Представляет интерес сравнить по этим критериям ионогенные и неионогенные деэмульгаторы.

1) при взаимодействии с пластовой водой образуют вещества, выпадающие в осадок
(CaSO₄×2H₂O, Fe(OH)₃ и др.);

2) являются эмульгаторами эмульсий типа Н/В, что ведет к повышенному содержанию нефти в отделенной воде;

Поэтому в настоящее время деэмульгаторы данного типа почти не используются.

1) не взаимодействуют с растворенными в пластовой воде солями и не образуют твердых осадков;

3) неионогенные деэмульгаторы применяют исключительно для разрушения эмульсий типа В/Н, и они не образуют при этом эмульсии Н/В;

4) стоимость неионогенных деэмульгаторов выше стоимости ионогенных деэмульгаторов, но расход меньше в сотни раз;

5) обладают хорошими моющими свойствами и смывают со стенок труб и оборудования нефтяные пленки, обнажают поверхность металла, которая под действием пластовой воды может интенсивно корродировать.

В настоящее время предложен широкий ассортимент деэмульгаторов.

Новые деэмульгаторы - это не индивидуальные вещества, а смесь полимеров разной молекулярной массы с различными гидрофобными свойствами. Поэтому они обладают широким диапазоном растворимости в различных нефтях или в пластовых водах различной минерализации.

Водорастворимые отечественные деэмульгаторы типа: проксанол (185, 305) и проксамин (385).

Нефтерастворимые отечественные деэмульгаторы: дипроксамин (157).

Водорастворимые: дисольван 4411(ФРГ), R-11(Япония);

Нефтерастворимые: дисольван (4490), сепарол 5084 (ФРГ), виско-3 (Италия), серво 5348 (Голландия), доуфакс (США), С-V-100 (Япония).

Относительно влияния растворимости деэмульгатора в воде или нефти на качество разрушения эмульсии нет единого мнения.

Одни считают, что для эффективного разложения эмульсии деэмульгатор должен растворяться в воде, другие утверждают, что деэмульгатор не должен хорошо растворяться ни в воде, ни в нефти, что приведет к максимальной концентрации его на границе раздела жидких фаз.

На практике применяют как водорастворимые, так и нефтерастворимые деэмульгаторы. Какие из них являются эффективнее, в настоящее время не установлено.

После разрушения эмульсии, площадь поверхности раздела фаз сокращается на несколько порядков, и избыточные молекулы ПАВ перераспределяются в объеме нефти и воды.

Адсорбция молекул реагента деэмульгатора на поверхности капель снижает межфазное натяжение на границе раздела нефть-вода, поэтому требуется дополнительное воздействие на капли, обеспечивающее их столкновение.

Таким дополнительным воздействием могут служить электрическое поле и подогрев эмульсии, а также энергия турбулентного потока.

Электродегидратор (ЭДГ) применяют для глубокого обессоливания средних и тяжелых нефтей. Устанавливают его после блочных печей нагрева или других нагревателей и после отстойников.

В ЭДГ электроды (1, 2 на рис.2) подвешены горизонтально друг над другом, имеют форму прямоугольных занимающих все сечение рам. Расстояние между электродами – 25-40 см, питаются они от двух трансформаторов мощностью по 50 кВт.

Подача сырья в ЭДГ осуществляется снизу – через раздаточный коллектор с ответвлениями, обеспечивающий равномерное поступление эмульсии по всему горизонтальному сечению аппарата под водяную подушку.

В ЭДГ эмульсия проходит через три зоны обработки. В первой зоне эмульсия проходит слой отстоявшейся воды, уровень которой поддерживается автоматически на 20-30 см выше раздаточного коллектора. В этой зоне эмульсия подвергается водной промывке, в результате которой она теряет основную массу пластовой воды. Обезвоженная эмульсия, двигаясь в вертикальном направлении с небольшой скоростью, последовательно подвергается обработке сначала в зоне слабой напряженности электрического поля (вторая зона), между уровнем отстоявшейся воды и нижним электродом, а затем в зоне сильной напряженности, между обоими электродами.

Для разрушения эмульсии и обессоливания нефтей

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: