Введение к работе
Актуальность темы. На протяжении уже нескольких последних десятилетий в Татарстане постоянно возрастает доля добычи высоковязких нефтей угленосного горизонта. Сложившаяся тенденция существенно усугубляет проблему промысловой подготовки нефти, так как карбоновые нефти способны к образованию с сопутствующими пластовыми водами чрезвычайно устойчивых эмульсионных систем с широким диапазоном дисперсного состава компонентов, входящих в них в виде примесей (пластовая вода, кристаллические соли и механические примеси). Вместе с тем закономерность повышения агрегативной и кинетической устойчивостей, вязкости эмульсионных систем влечёт за собой увеличение удельного расхода деэмульгаторов, и получение товарной нефти, подготавливаемой на промыслах, низкого качества.
Усиленные темпы роста числа опытных и промышленных работ, направленных на испытание и внедрение новых и на первый взгляд перспективных методов увеличения нефтеотдачи продуктивных пластов остаточных и трудно извлекаемых нефтей, привели к обострению проблем в процессах обезвоживания и обессоливания продукции нефтяных скважин на многих промысловых объектах. Низкое качество подготавливаемой нефти из-за непригодности традиционного технологического оборудования, отсутствия или несвоевременной разработки и внедрения эффективных технологий является причиной возникновения эмульсионных систем нефти вторичного происхождения – это стойкие промежуточные слои, ловушечные и амбарные нефти, нефте-шламы и прочие нефтяные отходы.
В данном аспекте весьма актуальным является разработка и внедрение таких современных аппаратов и совершенных реагентных технологий, которые позволили бы исключить возможность образования и накопления некондиционной продукции на всех стадиях от добычи нефти на промыслах до сдачи товарной нефти потребителю, т.е. в системе сбора, транспорта и подготовки продукции скважин. Решение этих проблем позволит не только обеспечить нормальную работу установок подготовки высоковязких нефтей, но и вовлечь дополнительное количество нефти в товарные поставки и улучшить экологическую обстановку в нефтедобывающих регионах.
Работа выполнена в соответствии с планом Программы развития топливно-энергетического комплекса РТ на 2006-2020 годы (Закон Республики Татарстан от 13.01.2007г. №7-ЗРТ), а также с научным направлением "Создание научных основ и разработка новых высокоэффективных технологий в химии и нефтехимии" до 2020г. (ГР №01.2003.10099).
Цель работы – разработка физико-химических способов разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий, в том числе вторичных и аномальных, содержащих повышенное количество механических примесей, на нефтяных промыслах.
В соответствии с поставленной целью задачами исследований являлись:
исследование физико-химических свойств и процессов формирования и стабилизации устойчивых эмульсий высоковязких нефтей, являющихся дисперсными системами;
изучение смачивающе-моющего действия поверхностно-активных веществ (ПАВ) и деэмульгаторов на неорганической поверхности с адсорбированным на ней слоем смолисто-асфальтеновых веществ (САВ);
теоретическое и экспериментальное обоснование подбора компонентов композиционных деэмульгирующих составов для разрушения устойчивых эмульсий высоковязких нефтей, стабилизированных механическими примесями, а также нефтей, являющихся вторичными продуктами процессов обезвоживания, с целью снижения потерь углеводородного сырья и вовлечения его в дополнительные товарные поставки;
исследование и установление целесообразности термохимического, механического, волнового и комбинированного способов воздействия на водонефтяные эмульсии в системе сбора, транспортирования и подготовки нефтей;
оценка эффективности разработанных технико-технологических решений с целью возможности исключения образования в отстойной аппаратуре стойких промежуточных эмульсионных слоев – как потенциальных источников формирования аномальных нефтей вторичного происхождения (стойкие промежуточные водонефтяные эмульсионные слои, ловушечные и амбарные нефти, нефтешламы и т.п.);
исследование процесса разрушения нефтешламовой эмульсии с использованием реагентной технологии.
Научная новизна:
установлены закономерности влияния ПАВ различных классов и назначений смачивающе-моющего действия в зависимости от изменения рН водной среды на агрегативную устойчивость эмульсий нефти;
с помощью кондуктометрического метода дисперсионного анализа произведена качественная и количественная оценка смачивающе-моющего действия ПАВ, что позволило выявить их способность эффективно удалять адсорбционный слой из САВ с поверхности дисперсных частиц механических примесей;
установлено, что зависимости изменения смачивающе-моющего действия и деэмульгирующей эффективности бинарных смесей Реапон-4В и Олеокс-7 при различных их соотношениях не являются аддитивной величиной;
установлена зависимость изменения эмульсионно-реологических свойств нефтяной дисперсной системы от времени и условий ее обработки при одновременном воздействии композиционным деэмульгирующим составом и роторно-пульсационным акустическим аппаратом (РПАА).
Практическая ценность:
разработан технологический прием и способ подачи реагентов-деэмульгаторов в поток продукции нефтяных скважин, включающий блочный дозатор и РПАА;
установлено и показано, что блочный дозатор, использующий тепло нефтяного потока, а также РППА с целью генерирования гидроакустических колебаний, вызывающих повышение температуры жидкости до 50С, позволяет отказаться от разработки и применения реагентов с низкотемпературными свойствами;
разработана методика расчета конструктивных и гидродинамических параметров блочного дозатора, внутреннее устройство которого использует скоростной ввод деэмульгатора через сопла в поток нефтяной продукции;
разработан композиционный деэмульгирующий состав для разрушения эмульсий высоковязких нефтей и нефтешламов, формирующихся при нефтепромысловой добыче и подготовке; получена опытно-промышленная партия (1 тонна) в ООО "ХимикЛайф" в соответствии с ТУ 2381-002-37431539-2013 и проведены лабораторно-промысловые испытания в ООО "Иджат";
разработанные технико-технологические решения позволяют улучшить качество подготавливаемой нефтяной продукции, исключить образование стойких промежуточных эмульсионных слоев, снизить затраты на подготовку нефти и решить ряд проблем в экологическом аспекте.
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на " (Ухта, 2013г.); Региональной научно-практической конференции "Научная сессия ученых АГНИ" (Альметьевск, 2013г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 4 тезиса докладов, 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК.
Личный вклад автора. Основные положения, экспериментальные данные, обсуждение и интерпретация результатов исследований, приведенные в диссертационной работе, получены автором лично, а также при его непосредственном участии.
Автор выражает благодарность д.э.н., профессору АГНИ Киямову И.К. за консультацию при обсуждении технико-экономического обоснования технологических решений и д.пед.н., профессору КФУ Мингазову Р.Х. за полезные советы и предложения при выполнении дисперсионного анализа суспензий методом кондуктометрии.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 142 страницах, содержит 9 таблиц, 23 рисунка и список литературы из 96 наименований и состоит из введения, 3 глав, выводов и 2 приложений.
