Содержание к диссертации
Введение
Анализ существующих методов удаления сероводорода из нефти 11
1.1 Химические методы удаления сероводорода из нефти 11
1.2 Физические методы удаления сероводорода из нефти 22
1.3 Комбинированные методы удаления сероводорода из нефти 30
1.4 Особенности распределения сероводорода между фазами продукции скважин: нефтью, газом и водой 38
1.5 Дифференцированный подход к решению проблемы очистки нефти
от сероводорода 40
Выводы по главе 1 42
Исследования химических методов удаления сероводорода из нефти
2.1 Исследование эффективности нейтрализации сероводорода в нефти реагентами 43
2.2 Исследования по устранению влияния реагентов-нейтрализаторов и кислорода при очистке нефти от сероводорода на показатели её качества 55
Выводы по главе -2 61
Исследования физических методов удаления сероводорода из нефти 62
3.1 Исследования по влиянию температуры и давления на эффективность удаления сероводорода из нефти 62
3.2 Исследования по удалению сероводорода из нефти с использованием эжектора и гидроциклона 65
3.3 Исследования по очистке нефти от сероводорода методом отдувки... 69
3.4 Оптимизация технологии очистки нефти от сероводорода отдувкой в десорбционной колонне 75
3.5 Исследования по влиянию состава отдувочного газа на выбор основных параметров удаления сероводорода из нефти в десорбционной колонне . 82
Выводы по главе 3 87
4 Совершенствование технологий очистки нефти от сероводорода на установках её подготовки 89
4.1 Совершенствование технологии нейтрализации сероводорода в нефти реагентами 89
4.2 Совершенствование технологии удаления сероводорода из нефти прямым окислением сероводорода кислородом 101
4.3 Комплексная технология очистки нефти от сероводорода 105
4.4 Технико-экономическая оценка эффективности технологий очистки нефти от сероводорода 109
Заключение 113
Список литературы 115
Приложения 133
- Химические методы удаления сероводорода из нефти
- Исследование эффективности нейтрализации сероводорода в нефти реагентами
- Исследования по удалению сероводорода из нефти с использованием эжектора и гидроциклона
- Совершенствование технологии нейтрализации сероводорода в нефти реагентами
Введение к работе
Всевозрастающая потребность в нефтепродуктах как энергоресурсах при снижении объёмов добычи девонских нефтей привела к необходимости вовлечения в разработку все большего количества нефтяных месторождений карбона. Проблема очистки нефти от сероводорода на нефтяных промыслах России является? актуальной! в, связи с введением в* действие требований? ГОЄТ Р 51858-2002, ограничивающих^ сдачу товарной-нефти: в систему магистральных нефтепроводовОАО «АК «Транснефть» с массовой; долей сероводорода; превышающей 100 млш1.. Жри: подготовке: нефти: к: дальнейшему транспорту в 5 странах Ближнего и Среднего > В остока і массовая? доля: сероводорода в нейне должна превышать>(в мг/дм ): Абу-Даби 70^ Ливия — около 1, Иран (лег-каяінефть)-около 10, Иран:(тяжелая)— менее 70; Ирак —не более 20: [jl ]l
Введение ограничений по- остаточной: массовой: доле сероводорода: в сдаваемой нефти в России, в; основном; обусловлено его высокой!коррозионной активностью при хранении и транспорте по системе трубопроводов ОАО «АК «Транснефть» [2]; которые имеют достаточно солидный;«возраст»: до 20 лет эксплуатируются.:45,7 %, от 20 до 30 лет - 29 %, свыше 30'лет — 25,3 % [3]. Транспорт и хранение сероводородсодержащей нефти; сопровождается протеканием сероводородной коррозии нефтепроводов и резервуаров, что приводит к снижению их срока эксплуатации: Интенсивность сероводородной; коррозии существенно возрастает при увеличении парциального давления сероводорода5 в среде:свыше 1,62-2,0 кПа;[1]1 Прибавлении, близком к атмосферному, ориентировочно концентрация сероводорода в- нефти при указанном диапазоне парциального его давления составляет 101-120 мг/дм (110-130 млн"1). Ужесточение требований по остаточной концентрации сероводорода: в: сдаваемой нефти также связанно с необходимостью улучшения: экологической обстановки в: процессе её промыслового сбора и транспорта.
Расчётным путём по методике ВНИИТБ установлено, что для предотвращения превышения концентрации сероводорода в атмосфере рабочей зоны пре-дельно-допустимого значения (ПДК), равного 3 мг/м , массовая его доля в нефти не должна превышать 30 мг/дм3.
В России превышение массовой доли сероводорода в товарной нефти значения 100 млн"1 характерно для Татарстана, Башкортостана, Удмуртии, Самарской и Оренбургской областей [4]. Массовая доля сероводорода в нефтях, поступающих с объектов нефтедобывающих предприятий ОАО АНК «Баш-нефть» на коммерческие узлы учёта транспортных организаций, достигает 350 млн"1. Массовая доля сероводорода в1 товарных нефтях 11111 «Шкаповское» УДНГ «Аксаковское» составляет 200-350 млн"1, на НСП «Япрык» УДНГ «Туймазинское» - до 200 млн"1 и НСП «Алоторка» УДНГ «Уфимское» - от 90 до 250 млн"1 [5].
Превышение массовой доли сероводорода в товарной нефти, добываемой на месторождениях Удмуртии, зафиксировано на УПН «Гремиха», которая составляет порядка 250 млн"1. В Самарской и Оренбургской областях на отдельных объектах, осуществляющих сбор и подготовку не значительных объёмов нефти, массовая доля сероводорода также превышает предельно допустимое значение 100 млн"1. Например, на ДНС-215 ООО «ТНС-Развитие» после горячей ступени сепарации массовая доля сероводорода в нефти составляет 500-600 млн"1. На НПС «Отрадный» и «Нефтегорск» ОАО «Самаранефтегаз» массовая доля сероводорода в нефти на выходе с установок её подготовки составляет 235 и 145 млн"1 соответственно.
Проблема очистки нефти от сероводорода наиболее актуальна для ОАО «Татнефть» вследствие того, что в систему ОАО «АК «Транснефть» компанией осуществляется сдача порядка 16 млн. тонн в год товарной нефти с массовой долей сероводорода, превышающей 100 млн"1, что составляет более 60 % от общего объёма сдаваемой нефти. Проведённый анализ по определению массовой доли сероводорода в товарных нефтях УПВСН ОАО «Татнефть» позволил выявить объекты подготовки нефти, на которых указанный показатель качества не удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 51858-2002. В таблице 1 представлены данные по массовой доле сероводорода, объёмам товарных нефтей на объектах ОАО «Татнефть» и наличии газотранспортной инфраструктуры вблизи объектов подготовки нефти [6]:
Таблица 1 - Данные по массовой доле сероводорода в товарных нефтях ОАО «Татнефть», её объёмам и наличии инфраструктуры имеется отсутствует
Видно, что массовая доля сероводорода в товарных нефтях на объектах ОАО «Татнефть» находится в пределах от 70 до 550 млн" .
При этом суммарная доля товарной нефти, сдаваемой в систему «АК «Транснефть», с массовой долей сероводорода, превышающей 400 млн"1, составляет порядка 60 % от общего количества сероводородсодержащей нефти (рисунок 1).
400-500 300-400 200-300 >200
Массовая доля H,S в нефти, млн л
Рисунок 1 - Данные по массовой доле сероводорода в товарной нефти ОАО «Татнефть» с учётом объёмов её сдачи
Целью диссертационной работы является повышение качества товарной нефти по массовой доле сероводорода путём совершенствования технологий её очистки на промысловых объектах с минимальными затратами.
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие основные задачи:
Анализ существующих методов удаления сероводорода из нефти.
Выявление области эффективного применения технологий очистки нефти от сероводорода на объектах ОАО «Татнефть».
Исследование химических методов удаления сероводорода из нефти, их влияния на показатели качества, определение оптимальных технологических параметров процессов.
Исследование физических методов очистки нефти от сероводорода, оптимизация технологических параметров отдувки его в десорбционнои колонне.
5. Совершенствование технологий очистки нефти от сероводорода с целью повышения её качества и снижения затрат.
На основании исследований получены следующие новые научные результаты:
Г. Разработан и обоснован критерий сохранения массы нефти при её очистке; от сероводорода в .десорбционной колонне в зависимости от основных параметров № составаютдувочногогазаі. .. :
2. Впервые выявлено влияние продуктов: взаимодействия г сероводорода- с реагентами-нейтрализаторамшна основе аминогформальдегидных композиций или кислородом на точку эквивалентности химической реакции, лежащей в основе методики определения концентрации хлористых солей в нефти.
3; Экспериментально установлена возможность удаления изгнефти продуктов ;взаимодействия сероводорода с реагентами-нейтрализаторами или кислородом в виде мнимых хлористых солей промывкой; водой; Получены зависимости; требуемого расхода промывочной воды от суммарной концентрации-истинных и\ мнимых хлористых: солейідля тяжёлой нефти с различной массовой^ долей сероводорода:
Практическая ценность-.работы заключается в следующем:
1'. На основе: выполненных исследований выявлены наиболее эффективные реагенты-нейтрализаторыі сероводорода в нефти: для условий Татарстана; определены оптимальные параметры проведения: процесса и технические средства его осуществления.
2: Определены: эффективные области; применения^ технологий очистки*: нефти от сероводорода:
3. Усовершенствованатехнология нейтрализации сероводорода в нефти реагентами, включающая её промывку от продуктов их взаимодействия пре сной водой на ступени обессоливания.
Усовершенствована технология прямого окисления сероводорода в нефти кислородом в присутствии водно-аммиачного раствора фталоциани-нового катализатора.
Определены оптимальные параметры работы десорбционной колонны на объектах ОАО «Татнефть» при сохранении выхода нефти и разработана номограмма для их выбора.
Разработана- комплексная технология очистки нефти от сероводорода, сочетающая отдувку в десорбционной колонне газом и нейтрализацию реагентами.
Разработан РД 153-39:0-687-1 Of «Инструкция по применению технологий удаления сероводорода из товарных нефтей» (Приложение Н).
Разработана программа по поэтапному вводу в эксплуатацию установок очистки нефти от сероводорода на объектах' ОАО «Татнефть» (Приложение А). Технологии внедрены на 9 объектах ОАО «Татнефть» суммарной производительностью*!3 млн. тоннвтод.
По результатам исследований разработаны технические задания на' разработку типового* проекта узла дозирования химических реагентов дляг нейтрализации сероводорода в нефти(Приложение Б) и проектирование узла отдувкиїна Миннибаевской УПВСН НГДУ «Альметьевнефть» (Приложение 3); технологические регламенты'на проектирование установки очистки нефти-от сероводорода на Кичуйской УПВСН и Акташской УПВСН НГДУ «Елхов-нефть», Куакбашской,УПВСН и Кама-Исмагиловской УПВСН НГДУ «Лени-ногорскнефть», Сулеевской ТХУ НГДУ «Джалильнефть» (Приложения Д$ Е, Ж, И, К).
Проблема удаления сероводорода из нефти является обширной и большой вклад в её решение внесли крупные учёные и известные исследователи: Баймухаметов М.К., Вильданов А.Ф., Гарифуллин P.M., Григорян Л.Г., Каспарьянц К.С, Лесухин СП., Низамов К.Р., Мавлютова М.З., Маз- гаров A.M., Мурзагильдин З.Г., Мухаметшин М.М., Петров А.А., Поздны-шев Г.Н., Сахабутдинов Р.З., Соколов A.F., Тронов В.П., Фахриев A.M., Шайдуллин Ф.Д., Шакиров Ф.Г., Шаталов А.Н., Ширеев А.И., Mains G., Sitting М. и другие.
Результаты теоретических, лабораторных исследований и промысловых испытаний, изложенные в диссертации, являются итогом работы автора под руководством доктора технических наук, профессора Сахабутдино-ва Р.З. при активной помощи Шаталова А.Н., Гарифуллина P.M., Антоновой Н.В., Профатиловой Н.С. и других сотрудников отдела исследования и промысловой подготовки нефти, газа и воды института «ТатНИПИнефть». Автор благодарит всех, оказавших помощь в выполнении и обсуждении работы.
1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ УДАЛЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА ИЗ НЕФТИ
Химические методы удаления сероводорода из нефти
Целью диссертационной работы является повышение качества товарной нефти по массовой доле сероводорода путём совершенствования технологий её очистки на промысловых объектах с минимальными затратами. В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие основные задачи: 1. Анализ существующих методов удаления сероводорода из нефти. 2. Выявление области эффективного применения технологий очистки нефти от сероводорода на объектах ОАО «Татнефть». 3. Исследование химических методов удаления сероводорода из нефти, их влияния на показатели качества, определение оптимальных технологических параметров процессов. 4. Исследование физических методов очистки нефти от сероводорода, оптимизация технологических параметров отдувки его в десорбционнои колонне. 5. Совершенствование технологий очистки нефти от сероводорода с целью повышения её качества и снижения затрат. На основании исследований получены следующие новые научные результаты: 1. Разработан и обоснован критерий сохранения массы нефти при её очистке; от сероводорода в .десорбционной колонне в зависимости от основных параметров № составаютдувочногогаза. 2. Впервые выявлено влияние продуктов: взаимодействия г сероводорода- с реагентами-нейтрализаторамшна основе аминогформальдегидных композиций или кислородом на точку эквивалентности химической реакции, лежащей в основе методики определения концентрации хлористых солей в нефти. 3; Экспериментально установлена возможность удаления изгнефти продуктов ;взаимодействия сероводорода с реагентами-нейтрализаторами или кислородом в виде мнимых хлористых солей промывкой; водой; Получены зависимости; требуемого расхода промывочной воды от суммарной концентрации-истинных и\ мнимых хлористых: солейідля тяжёлой нефти с различной массовой долей сероводорода: Практическая ценность-.работы заключается в следующем: 1 . На основе: выполненных исследований выявлены наиболее эффективные реагенты-нейтрализаторыІ сероводорода в нефти: для условий Татарстана; определены оптимальные параметры проведения: процесса и технические средства его осуществления. 2: Определены: эффективные области; применения технологий очистки : нефти от сероводорода: 3. Усовершенствованатехнология нейтрализации сероводорода в нефти реагентами, включающая её промывку от продуктов их взаимодействия пре сной водой на ступени обессоливания. 4. Усовершенствована технология прямого окисления сероводорода в нефти кислородом в присутствии водно-аммиачного раствора фталоциани-нового катализатора. 5. Определены оптимальные параметры работы десорбционной колонны на объектах ОАО «Татнефть» при сохранении выхода нефти и разработана номограмма для их выбора. 6. Разработана- комплексная технология очистки нефти от сероводорода, сочетающая отдувку в десорбционной колонне газом и нейтрализацию реагентами. 7. Разработан РД 153-39:0-687-1 Of «Инструкция по применению технологий удаления сероводорода из товарных нефтей» (Приложение Н). 8. Разработана программа по поэтапному вводу в эксплуатацию установок очистки нефти от сероводорода на объектах ОАО «Татнефть» (Приложение А). Технологии внедрены на 9 объектах ОАО «Татнефть» суммарной производительностью !3 млн. тоннвтод. По результатам исследований разработаны технические задания на разработку типового проекта узла дозирования химических реагентов дляг нейтрализации сероводорода в нефти(Приложение Б) и проектирование узла отдувкиїна Миннибаевской УПВСН НГДУ «Альметьевнефть» (Приложение 3); технологические регламенты на проектирование установки очистки нефти-от сероводорода на Кичуйской УПВСН и Акташской УПВСН НГДУ «Елхов-нефть», Куакбашской,УПВСН и Кама-Исмагиловской УПВСН НГДУ «Лени-ногорскнефть», Сулеевской ТХУ НГДУ «Джалильнефть» (Приложения Д$ Е, Ж, И, К). Проблема удаления сероводорода из нефти является обширной и большой вклад в её решение внесли крупные учёные и известные исследователи: Баймухаметов М.К., Вильданов А.Ф., Гарифуллин P.M., Григорян Л.Г., Каспарьянц К.С, Лесухин СП., Низамов К.Р., Мавлютова М.З., Маз гаров A.M., Мурзагильдин З.Г., Мухаметшин М.М., Петров А.А., Поздны-шев Г.Н., Сахабутдинов Р.З., Соколов A.F., Тронов В.П., Фахриев A.M., Шайдуллин Ф.Д., Шакиров Ф.Г., Шаталов А.Н., Ширеев А.И., Mains G., Sitting М. и другие.
Результаты теоретических, лабораторных исследований и промысловых испытаний, изложенные в диссертации, являются итогом работы автора под руководством доктора технических наук, профессора Сахабутдино-ва Р.З. при активной помощи Шаталова А.Н., Гарифуллина P.M., Антоновой Н.В., Профатиловой Н.С. и других сотрудников отдела исследования и промысловой подготовки нефти, газа и воды института «ТатНИПИнефть». Автор благодарит всех, оказавших помощь в выполнении и обсуждении работы.
Исследование эффективности нейтрализации сероводорода в нефти реагентами
Для очистки нефти от сероводорода проведены исследования эффективности использования различных реагентов, отличающихся как по, своим свойствам, так и по протеканию реакций нейтрализации сероводорода. Приподбо-ре реагента-нейтрализатора сероводорода в нефти важными показателями, помимо эффективности, являются его доступность и цена [117-122]. Он должен быть не коррозионноактивным, малотоксичным, иметь высокую поглотительную способность, быть селективным по отношению к сероводороду и инертным к другим компонентам нефти. Он должен1 иметь достаточно длительный срок, хранения (в. виде приготовленного раствора), не терять свою эффективность в широком интервале температур. При подборе типа реагента-нейтрализатора исследовалась возможность, использования «для этой-це ли ряда химических веществ: аминов, формальдегида;, амино-формальдегидных смесей, растворов аммиака [123] и-формалина, перекиси водорода, сульфита и бисульфита натрия, карбоната натрия, бихромата калия,и его композиции с три-лономБ, гипохлорита натрия и хлорамина Б, двуокиси марганца и других различных известных реагентов.
Организация технологического процесса очистки нефти от сероводорода при помощи реагентов-нейтрализаторов заключается в выборе их оптимального типа и, расхода. Количество реагента, необходимого для удаления сероводорода до требуемого уровня, зависит от величины исходной концентрации сероводорода в нефти1 и оценивается расходным коэффициентом (расход реагента в граммах на 1 грамм сероводорода в нефти), а на практике -нормой дозировки, т.е. удельным расходом (количеством подаваемого реагента в расчете на тонну нефти).
Исследования эффективности различных химических веществ и реагентов в лабораторных условиях проводились по следующей схеме: пробу нефти с известной концентрацией сероводорода термостатировали на водяной бане при температуре 40 С в течение 30 минут, затем подавали расчетное количество реагента, интенсивно встряхивали вручную и далее оставляли для перемешивания на лабораторном встряхивателе. По истечению от 1 до 24 часов взаимодействия, определяли массовую долю сероводорода в» нефти. Результаты лабораторных исследований по определению эффективности использования химических веществ и,реагентов-для нейтрализации сероводорода в нефти представлены в таблице 2.1. Г. Расходные коэффициенты исследуемых веществ и реагентов-указаны по истечению трёх часов их взаимодействия с сероводородом.
Формальдегид, моноэтаноламин и композиция на их основе способны нейтрализовать эффективно сероводород в нефти. При этом МЭА связывает сероводород, переводя его в солевую форму. Формальдегид переводит сероводород в форму сераорганических соединений, не разрушающихся при обычных условиях с выделением сероводорода. Но реакции сероводорода с формальдегидом проходят относительно медленно. МЭА и его композиции с формальдегидом связывают сероводород гораздо быстрее. Кроме того, указанная композиция имеет ещё такие преимущества, как более низкая температура застывания и меньшая токсичность. Последнее достигается за счёт уменьшения концентрации-свободного формальдегида в композиции, чьей"летучестью и низким значением ПДК и обусловлена в основном токсичность всей смеси. С помощью одного только формалина не удается достигнуть требуемой степени нейтрализации за приемлемое время взаимодействия при таких расходах, которые совместно с МЭА дают положительный результат. Использование карбоната натрия, гипохлорита натрия, хлорамина Б и нитрита натрия, сульфит натрия и аммиака ограничивается высоким расходом реагента. Подача К2Сг207+Тр Б и бисульфит натрия в нефть приводит к значительному увеличению массовой концентрации хлористых солей и воды в нефти, диоксида марганца - к увеличению массовой доли механических примесей. Из широкого многообразия исследуемых реагентов наибольшей эффективностью, с точки зрения минимизации их расхода и времени взаимодействия, отвечают композиций аминов с формальдегидом: Десуль-фон-СНПХ-1200 (разработчик ОАО «НИИнефтепромхим», г. Казань), ПСВ (ЗАО «Опытный завод Нефтехим», г. Уфа), HFA (ООО «Нефтегазовый Альянс», г. Москва), ТНХС ПСМ (фирма «Merriko», г. Казань), ДИН (ЗАО «Протон», г. Казань), НТ (ООО НПФ «Нефтяные технологии», г. Казань). Результаты исследований эффективности реагентов для нейтрализации сероводорода в пробах товарных нефтей, отобранных на различных установ-ках подготовки высокосернистых нефтей ОАО «Татнефть», представлены в таблице 2.1.2.
Наиболее эффективным по результатам исследований является реагент Десульфон-СНПХ-1200, обеспечивающий низкую остаточную массовую долю сероводорода в нефти при минимальном удельном расходе [124].
Согласно результатам исследований к эффективным реагентам, значение удельного расхода которых близко к аналогичному значению для реагента Десульфон-СНПХ-1200, отнесены реагенты ПСВ-3401Б и НТ-31. На рисунке 2.1.1 представлены зависимости удельного расхода реагентов Десульфон-СНПХ-1200, ПСВ-3401Б и НТ-31 от исходной массовой доли сероводорода в товарной нефти, отобранной с узла учета на УПВСН «Ку-тема» НГДУ «Нурлатнефть», при времени контакта 2 часа и температуре 40 С с учетом снижения массовой доли сероводорода до значения 50 млн"1; на рисунке 2.1.2 - зависимости остаточной массовой доли сероводорода от времени контакта реагента с сероводородом при удельном расходе 1,3 кг/т.
Исследования по удалению сероводорода из нефти с использованием эжектора и гидроциклона
С физической точки зрения это объясняется снижением межмолекулярного притяжения и увеличением кинетической энергии молекул растворенных газов. Для достижения массовой доли сероводорода в нефти менее 100 млн" необходимо осуществлять сочетание нагрева нефти с понижением давления [132]. Если же вакуумирование осуществить невозможно, то необходимо осуществлять нагрев нефти до более высокой температуры. Однако повышение температуры и снижение давления сепарации способствует увеличению убыли массы нефти вследствие частичного перехода тяжёлых углеводородов в газ. Увеличение выхода нефти возможно при охлаждении газа с последующей конденсацией и возвратом в неё углеводородов. В промысловых условиях на большинстве объектах ОАО «Татнефть» абсолютное давление на горячей ступени сепарации изменяется в диапазоне от 0,12 до 0,15 МПа. Использование горячей ступени сепарации при температуре 60 С и давлении 0,15 МПа позволяет снизить массовую долю сероводорода на 25-30 % [133, 134].
Возможность использования эжектора для удаления сероводорода из нефти основывается на том, что вследствие снижения давления в камере смешения эжектора при прохождении через сопловой блок происходит её вскипание с последующим выделением сероводородсодержащего газа. Нефть после предварительного отделения основного объема газа насосом подается через фильтр и далее в эжектор. Проходя через сопло эжектора, скорость потока нефти резко возрастает, что приводит к снижению давления. Резкое изменение термодинамических характеристик потока приводит к тому, что из нефти выделяются низкокипящие компоненты, которые присутствовали в ней в растворенном состоянии. Выделившиеся из нефти низкокипящие компоненты и сероводород двигаются совместно с потоком нефти в виде пузырьков газа. После эжектора, на выходе из диффузора, газожидкостная смесь, образовавшаяся в камере смешения, легко разделяется на газ и нефть. Разделившиеся нефть и газы попадают в ёмкость, где происходит окончательная сепарация.
На Кама-Исмагиловской УТТВСН проведены испытания пилотной эжек-торной установки по удалению сероводорода из нефти (рисунок 3.2.1). Серово-дородсодержащую нефть после сепаратора горячей ступени сепарации 1 центробежным насосом 2 подавали на пилотную установку по очистке нефти от сероводорода. Нефть с выкида насоса 2 по трубопроводу через фильтр 3 и счётчик 4 поступала в сопловой блок эжектора 5 и далее в ёмкость 6. В эжекторе за счёт снижения давления в камере смешения происходило вскипание нефти и, как следствие, выделение из неё газа. Отбор проб и слив нефти в канализацию осуществлялся через штуцер. В процессе проведения исследований испытыва-лись различные сопловые блоки эжектора. Диаметр отверстий сопловых блоков составлял 1,1; 1,3 и 1,5 мм.
Исследования работы эжектора проводились при различных технологических параметрах. Наибольшая эффективность получена с сопловым блоком, установленным на расстоянии 1 калибр от камеры смешения и диаметре отверстий в сопловом блоке 1,3 мм. Результаты промысловых исследований по удалению сероводорода из нефти с помощью эжекторной установки приведены в таблице 3.2.1.
Видно, что эффективность удаления сероводорода из нефти при использовании эжектора составляет не более 8 %. Незначительное снижение массовой доли сероводорода в пробах нефти, отобранных с ёмкости, объясняется тем, что после выделения, углеводородного газа и сероводорода из нефти в камере смешения эжектора происходит последующий переход сероводорода из газовой фазы в нефть при её подаче в ёмкость.
Для интенсификации процесса удаления сероводорода из нефти проведены исследования по определения возможности совместного использования эжектора и,гидроциклона. В функции гидроциклона входило осуществление более эффективной дегазации нефти и отвода газа [135, 136]. Отвод газа необходим для снижения фазового перехода сероводорода из газа в. нефть. Конструкцией гидроциклона предусматривался тангенциальный ввод нефти (рисунок 3.2.2).
Повышение степени извлечения сероводорода из нефти при её сепарации возможно при отдувке нефти газом, не содержащим сероводород, в подводящем нефтепроводе сепаратора [137]. Для моделирования процесса с использованием программы GIBBS принят компонентный состав товарной неф-ти (р=895 кг/м ; ц=36 мПа-с) Миннибаевского ЦПС. На рисунке 3.3.1 показаны расчетные зависимости эффективности удаления сероводорода и убыли массы нефти при температуре 40, 50 и 60 С и абсолютном давлении 0,12 МПа от удельного расхода газа, подаваемого в подводящий нефтепровод сепаратора (отдувочного газа).
Совершенствование технологии нейтрализации сероводорода в нефти реагентами
Видно, что с увеличением давления в колонне и снижением температуры значительно возрастает расход газа отдувки. При проектировании и расчёте пропускной способности газопровода от колонны до КС необходимо исходить из максимальных объёмов газа отдувки, образующихся при минимально возможной температуре нагрева нефти, обеспечивающей эффективное проведение процессов её обезвоживания и обессоливания, и максимальной эффективности удаления сероводорода. Несоответствие пропускной способности газопровода и/или мощности компрессора объёмам перекачиваемого газа приводит к увеличению давления в колонне и, как следствие, снижению эффективности очистки нефти от сероводорода. Доведение качества нефти по остаточной концентрации сероводорода до нормативных требований в этом случае возможно только путём увеличения температуры её нагрева.
При проведении очистки нефти от сероводорода в колонне необходимо охлаждение газа отдувки с последующим отделением от него конденсата перед подачей на приём компрессора. Подача газа отдувки на компрессорную станцию без охлаждения в процессе отделения тяжелых углеводородов приводит к проблемам при эксплуатации компрессоров. Тяжелые углеводороды разжижают циркулирующее в системе смазки масло, что приводит к большому уносу его с газом из маслосистемы и перерасходу, а также к преждевременному выходу компрессоров из строя. На рисунке 3.4.2 представлены данные по удельному массовому расходу компонентов в газе отдувке при температуре нагрева нефти 40-60 С и абсолютном давлении в колонне, равном 0,12 и 0,16 МПа (остаточная массовая доля сероводорода в нефти 95 млн"1).
Видно, что утяжеление состава газа с повышением температуры нагрева нефти и снижением давления в колонне, в основном, происходит за счёт перехода в состав газа отдувки пропана и бутана. Снижение давление в колонне приводит к увеличению количества тяжелых углеводородов в составе газа отдувки и, как следствие, убыли массы нефти.
Затраты от снижения массового выхода нефти возможно компен и ровать путём реализации продуктов переработки сероводородсодержаіХі-е го газа отдувки. Однако при его транспортировке от УПВСН до УСО т пература газа приближается к температуре грунта, что для условий Татарстана приводит к выпадению конденсата, вследствие чего происходит личение давления на удаленных от установки сероочистки пунктах с рации нефти, что является недопустимым. Удаление конденсата из дрипов газопровода в большинстве случаев сопровождается частичными потерями углеводородного сырья.
Для выявления возможности снижения объёмов конденсата в газопроводе от УПВСН до УСО проведён анализ условий охлаждения и комприми-рования газа и конденсации углеводородов непосредственно на узле отдувки и КС при УПВСН. Технология отдувки сероводорода из нефти включает в себя; охлаждение газа после колонны в аппарате воздушного охлаждения (АВО) либо в теплообменнике с последующим отделением конденсата тяжёлых углеводородов. Затем газ отдувки через, приёмный газосепаратор поступает на приём компрессора, где сжимается до давления 0,3-0,5 МИа и охлаждается в АВО. Температура охлаждения, газа-в АВО после егскомпримиро-вания зависит от температуры окружающего воздуха, которая меняется- в широких пределах-в течение года. Анализ условий охлаждения.газа в АВО на компрессорных станциях ОАО «Татнефть» показал, что его температура после АВО в зимний период времени изменяется, от 5 до Г0С, в летний — от 25 до 30 С. После охлаждения и последующего отделения конденсата газ поступает в газопровод и транспортируется до УСО: При транспортировке1 от УПВСН до-УСО его температура приближается к температуре грунта, т.е. снижается в зимний и летний периоды времени до значений О1 С и 15 С (данные управления «Татнефтегазпереработка» ОАО «Татнефть») соответственно, что приводит к выпадению, пропан-пентановых фракций и" накоплению жидкости в дрипах по длине газопровода. Для оценки количества конденсата, накапливающегося в дрипах газопровода при транспорте газа от УПВСНІдо УСО, проведено моделирование-процессов отдувки нефти Кичуйской-УПВСН НГДУ «Елховнефть» и конденсации газа с колонны при существующих в зимний период условиях: - проведение отдувки сероводорода из нефти в диапазоне температур её нагрева от 40 до 60 С и давлении в колонне в интервале 0,12-0,16 МПа до остаточной массовой доли 95 млн"1; - охлаждение газа отдувки в АВО после колонны до 10 С с отделением конденсата; - компримирование газа до абсолютного давления 0,36 МПа; - охлаждение газа после его компримирования до 10 С с отделением конденсата при давлении 0,36 МПа; - снижение температуры газа при его транспорте от УПВСН до УСО от 10 до 0 С в газопроводе с последующим выделением конденсата при давлении 0,36 МПа. На рисунке 3.4.3 представлены расчётные зависимости удельного выхода конденсата, отделившегося на начальном участке газопровода от УПВСН до УСО, от условий проведения отдувки сероводорода из нефти в десорбционной колонне.
