Введение к работе
Актуальность темы. Общемировой тенденцией в области добычи нефти является постоянное увеличение доли добываемых тяжелых высоковязких нефтей. Сегодня в России такие нефти составляют более 20% от общей добычи, а в Татарстане – более 50%. В подобных углеводородных системах содержится повышенное количество тяжелых компонентов, асфальтосмолистых веществ, механических примесей. Их присутствие существенно осложняет процессы подготовки нефти, особенно – процессы обезвоживания. Кроме того, при обработке высоковязких нефтей образуются так называемые промежуточные слои (промслой), отличающиеся крайне высокой устойчивостью к разрушению. Эти слои способны накапливаться в отстойной аппаратуре, что ставит под угрозу непрерывность всего процесса подготовки нефти.
Промысловая подготовка тяжелых нефтей (обезвоживание, обессоливание) возможна с помощью традиционных методов – термических, химических, их комбинированием, а также с использованием электрополя. Однако необходимая в таких случаях их интенсификация – увеличение температуры обработки нефти, введение в поток повышенных дозировок селективных реагентов-деэмульгаторов, повышение напряженности электрополя - приводит к существенному удорожанию себестоимости процесса подготовки нефти.
Прогрессивным направлением совершенствования технологии подготовки нефти является внедрение в процесс аппаратов, воздействующих на нефтеводную систему другими полями различной физической природы: акустическими, магнитными, микроволновыми. Для каждого поля характерно свое специфическое воздействие на составляющие такой системы, которое в ряде случаев позволяет достигнуть высокой степени подготовки нефти там, где это было невозможно при использовании термических и химических методов. Эффективное применение подобных технологий требует обоснования метода подбора режима работы аппаратов в условиях конкретного месторождения. В настоящее время своеобразным препятствием для широкого внедрения подобных аппаратов является недостаточная изученность их эффективности воздействия на водонефтяные системы.
Согласно вышеизложенному, разработка технологии внедрения аппаратов, воздействующих на нефти полями различной физической природы, является актуальной для нефтедобывающей промышленности. В данной работе рассмотрена возможность использования роторно-пульсационного акустического (РПАА) и микроволнового аппаратов в процессах обезвоживания водонефтяных эмульсий. Изучено совместное воздействие этих аппаратов и реагентов-деэмульгаторов на эмульсии физических полей. Рассмотрены некоторые способы борьбы с промежуточными слоями, образующимися в процессах деэмульсации, и методы, предотвращающие их образование.
Работа выполнялась в соответствии «Программой развития приоритетных направлений науки в РТ на 2001-2005 годы», утвержденной Постановлением №63 Кабинета Министров РТ от 06.02.01.
Цель работы и основные задачи исследования. Разработка способов разрушения промысловых водонефтяных эмульсий и промежуточных эмульсионных слоев, формирующихся в отстойных аппаратах и резервуарах установок подготовки нефти, с применением различных поверхностно-активных реагентов-деэмульгаторов, композиционных составов на их основе и с использованием роторно-пульсационного акустического и микроволнового аппаратов.
Научная новизна.
Установлено, что эффективность роторно-пульсационного акустического аппарата ограничена временем старения обрабатываемых эмульсий. Воздействие на водонефтяные системы с малым сроком хранения приводит к эффективному их обезвоживанию, что подтверждается динамикой отстоя воды и снижением расхода деэмульгатора.
Выявлено и теоретически обосновано селективное воздействие микроволн на эмульсии нефтей карбоновых горизонтов и особенно на промежуточные слои из отстойной аппаратуры.
Выявлена зависимость между химической структурой деэмульгатора и его способностью к образованию промежуточных слоев. Показано, что формирование промслоев наиболее высоко при использовании реагентов с разветвленной структурой.
Установлено, что смачивающую способность реагента-деэмульгатора целесообразно использовать как характеризующий фактор его склонности к образованию промежуточных слоев.
Практическая ценность.
Показана возможность интенсификации процесса обезвоживания нефти с использованием роторно-пульсационного акустического и микроволнового аппаратов.
Предложен способ эффективного деструктивного воздействия на промежуточные слои, предпологающий в себя использование термохимии, прямогонного бензина и микроволн.
Для ингибирования побочного эффекта деэмульгатора – склонности к образованию промежуточных слоев - предложено введение в его состав химической добавки, обладающей высокой смачивающей способностью.
На основе исследования работы роторно-пульсационного акустического и микроволнового аппаратов обосновано место их возможного внедрения в технологическую схему промысловой подготовки нефти.
На защиту выносятся: результаты исследований по обезвоживанию нефтей с применением роторно-пульсационно-акустического и микроволнового аппаратов; результаты исследования влияния реагентов-деэмульгаторов на образование промежуточных слоев в процессе обезвоживания нефтей.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на IV Всероссийской конференции «Нефтепромысловая химия» (Москва, 2008), на VIII Республиканской школе студентов и аспирантов «Жить в XXI веке» (Казань, 2008), на X Всероссийской научно-практической конференции аспирантов и студентов «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ: 2 статьи, 4 тезиса докладов, 2 патента.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 163 страницах, включающих 26 таблиц, 62 рисунка, список литературы из 133 наименований, и состоит из введения, трех глав, выводов и приложений.
Благодарность. Автор выражает свою глубокую и искреннюю благодарность за консультации и практическую помощь при выполнении диссертационной работы научным соруководителям: кандидату технических наук, доценту А.А.Гречухиной, инженеру В.М.Фомину
