Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1 СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СВОЙСТВАХ ВОДОНЕФ-
ТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ И СПОСОБАХ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ 7
1.1 Физические и реологические свойства нефтей и эмульсий 7
Физические и реологические свойства нефтей 7
Физические и реологические свойства водонефтяных эмульсий 8
Стабилизаторы водонефтяных эмульсий 10
1.2 Обзор основных методов подготовки нефти 16
Методы подготовки нефти 16
Технологические схемы подготовки нефти 19
1.3 Деэмульгаторы 25
Свойства деэмульгаторов 27
Механизм действия деэмульгаторов 30
Ассортимент деэмульгаторов 33
СОВМЕЩЁННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ НЕФТИ 37
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ДЕЭМУЛЬГАТОРОВ 44
Вязкость деэмульгаторов 44
Растворимость и стабильность деэмульгаторов в воде и органической среде , 46
Поверхностно-активные свойства деэмульгаторов 62
Исследование распределения деэмульгаторов между водной и нефтяной фазами 66
4 ОСОБЕННОСТИ ДЕЙСТВИЯ ДЕЭМУЛЬГАТОРОВ В ЗАВИСИ
МОСТИ ОТ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ВОДЫ И СПОСОБА ДОЗИРОВА
НИЯ 77
Эффективность деэмульгаторов при различной минерализации воды . 77
Эффективность разделения эмульсии при различных способах ввода деэмульгатора 84
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЭМУЛЬГАТОРОВ 98
Определение эффективности деэмульгаторов при низких температурах и нагреве 98
Исследование и выделение основных типов нефтей месторождений ОАО «Татнефть» 111
6 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЭФФЕКТИВНОМУ ПРИМЕНЕНИЮ ДЕ
ЭМУЛЬГАТОРОВ 119
Методика определения эффективности деэмульгаторов 119
Алгоритм подбора деэмульгатора 121
Рекомендации по технологии применения деэмльгаторов 125
Примеры использования результатов исследований 126
Исследования по оптимизации использования деэмульгатора в системе сбора и транспорта нефти 126
Оптимизация работы УПС 129
Обработка эмульсий со слабоминерализованными водами 131
6.4.4 Подготовка природных битумов 133
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 137
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 139
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение к работе
Из известных способов подготовки нефти наиболее широкое применение на промыслах нашёл метод термохимического обезвоживания. Этот способ применяется также для подготовки нефти месторождений Татарстана. Высокая эффективность этого метода основана на сочетании воздействия, на эмульсию комплекса факторов, таких, как гидродинамическое воздействие, температура, химические компоненты — деэмульгаторы. Эффективность технологии деэмульсации определяется рациональным соотношением этих элементов и для улучшения его показателей необходима оптимизация каждого из них. Использование деэмульгаторов в значительной степени способствовало прогрессу в разработке технологий подготовки нефти, поскольку, обеспечивая необратимое разрушение бронирующих оболочек на каплях воды, они значительно облегчают последующий процесс разделения эмульсии. Поскольку определённая стадия технологического процесса и условия реализации каждой конкретной технологии в большей либо меньшей степени различаются, становится очевидным, что высокая эффективность подготовки нефти в целом может быть достигнута лишь при использовании деэмульгаторов с отвечающими этим условиям свойствами. При значительном увеличении ассортимента и появлении большого количества различных по особенностям действия деэмульгаторов с одной стороны, появляется возможность повышения эффективности технологии подготовки нефти за счет целенаправленного использования деэмульгатора с определёнными свойствами, с другой - становится очевидной необходимость методологичекого подхода к подбору деэмульгаторов для использования при конкретных параметрах технологического процесса. При этом необходимо также учитывать и свойства эмульсий.
Оптимизация применения деэмульгаторов позволит наилучшим образом решать технологические задачи в рамках совмещённой технологии при минимальных затратах на подготовку нефти. Рациональное их применение деэмульгаторов важно также в целях снижения затрат, поскольку доля деэмульгаторов в себестоимости подготовки нефти довольно значительна и составляет порядка 10%.
Научные основы процессов стабилизации и разрушения дисперсных систем заложены научной школой академика П. А. Ребиндера.
Наиболее значительный вклад в развитие технологии и методов подготовки нефти внесён разработками научной школы института ТатНИПИнефть и учёными Татарстана (чл.-корр. АН РТ В.П. Тронов, д.т.н.: Р.З. Сахабутдинов, Б.М.Сучков, А.В. Тронов, Н.И. Хисамутдинов; к.т.н.: В.И. Грайфер, А.И. Ширеев, СП. Лебедич, И.Г. Закиров, Р.К. Валыпин, И.И. Гиниатуллин, А.К. Розенцвайг, И.Х. Исмагилов, Л.П. Пергушев, Ф.Ф. Хамидуллин, Л.М Шипигузов, А. Д. Ли и др.).
Теоретические основы и эффективные методы подготовки нефти разрабатывались научными школами башкирской (д.т.н. Г.Н. Позднышев, к.т.н.: И.Д. Муратова, Р.И. Мансуров, Д.С. Баймухаметов и др.), сибирской (д.т.н. Я.Ы. Каган, к.т.н.: Ф.Ф. Назаров, В.Х. Латыпов, Н.С. Маринин, Ю.Н. Савватеев и др.), грозненской (д.т.н. А.И. Гужов, В.Ф. Медведев), а также такими учёными, как д.т.н. С.С. Шнерх, Т.З. Митрофанов, К.С. Каспарьянц Н.М. Банков, АА. Каштанов и другими.
Проблемы создания, изучения свойств и применения деэмульгаторов решали исследователи д.х.н.: Г.Н. Кокорев (КГТГУ), И.Н. Дияров, Р.Ф. Хаимдуллин (КГТУ) к.т.н Ю.С, Смирнов, ААЛетров (Гипровостокнефть), Г.А Тудрий, О.А Варнавская (НИИнефтепрохим) и другие.
Целью диссертационной работы является разработка методики подбора и оптимизации технологии применения деэмульгаторов при промысловой подготовке нефти.
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие основные задачи:
Исследование физических и реологических свойств основных групп деэмульгаторов, применяемых для промысловой подготовки нефти.
Оценка эффективности деэмульгаторов в зависимости от условий и технологии их применения.
3. Выявление взаимосвязи свойств и эффективности действия
деэмульгаторов при различных температурах.
4. Разработка методологических подходов к оценке эффективности
деэмульгаторов и оптимизации технологии их использования при
промысловой подготовке нефти.
Решение поставленных задач проводилось с помощью теоретических и экспериментальных исследований, которые были выполнены в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ института ТатНИПИнефть.
Научная новизна:
Установлено, что эффективность деэмульгаторов различной степени гидрофобности ниже при воздействии на эмульсию нефти с пресной водой, чем с минерализованной.
Установлено, что увеличение растворимости деэмульгаторов в воде независимо от того, связано это со свойствами деэмульгаторов или эмульсии, приводит к снижению эффективности их действия при температуре ниже 10С.
3. Установлено, что эффективность деэмульгаторов при низких
температурах связана с выраженным проявлением флокуляционного
действия.
На основании выполненных исследований обобщены и систематизированы данные по свойствам применяемых для подготовки нефти деэмульгаторов, показана взаимосвязь различных свойств (фенольное
число, температура помутнения, поверхностное натяжение, распределение между водной и нефтяной фазами, флокуляционный эффект) между собой и эффективностью деэмульгирующего действия, определена область применения.
Определена область применения деэмульгаторов в зависимости от их физико — химических свойств.
Разработан способ определения коэффициента флокуляции нефтей со сконденсированными высокомолекулярными веществами (патент РФ № 1617360).
Разработана методика определения эффективности деэмульгаторов по комплексу показателей и контроля использования деэмульгаторов при промысловой подготовке нефти (РД 153-39.0-313-03).
Даны рекомендации по совершенствованию технологии подготовки нефти на основе оптимизации использования деэмульгаторов с различными свойствами в зависимости от свойств водонефтяных эмульсий и особенностей системы обустройства месторождений, экономический эффект от внедрения от которых по ОАО Татнефть в 2004 году составил 4307 тыс. руб.
Материалы диссертации докладывались и обсуждались:
на IV научно-технической конференции молодых ученых и специалистов ВНИИСПТнефть (г. Уфа, 1980 г.).
на XVII и ХГХ научно - технической конференции молодых учёных и специалистов ТатНИПИнефти (Бугульма, 1981,1985 г г.);
на X научно-технической конференции молодых учёных и специалистов СибНИИНП (Тюмень, 1984 г.);
на Всероссийской научно-практической конференции «Разработка, производство и применение химических реагентов для нефтяной и газовой промышленности» (г. Москва, 2002 г.);
на научно-технической конференции «Новые методы добычи, подготовки и транспортировки нефти» (г. Октябрьский, 2004 г.). Материалы диссертации докладывались и обсуждались:
на IV научно-технической конференции молодых учёных и специалистов ВНИИСПТнефть (г. Уфа, 1980 г.).
на XVH и ХГХ научно - технической конференции молодых учёных и специалистов ТатНИПИнефти (Бугульма, 1981,1985 г г.);
на X научно-технической конференции молодых учёных и специалистов СибНИИНП (Тюмень, 1984 г.);
на Всероссийской научно-практической конференции «Разработка, производство и применение химических реагентов для нефтяной и газовой промышленности» (г. Москва, 2002 г.);
на научно-технической конференции «Новые методы добычи, подготовки и транспортировки нефти» (г. Октябрьский, 2004 г.).
