Изучение влияния микроволнового воздействия на деэмульгирующую эффективность реагентов

УДК 665.622.43.0666

Г. К. Гимазова, А. А. Елпидинский

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ МИКРОВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ДЕЭМУЛЬГИРУЮЩУЮ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕАГЕНТОВ

Ключевые слова: нефть, эмульсия, деэмульгирование, реагент.

В работе исследована возможность увеличения эффективности процесса обезвоживания нефти при использовании реагентов-деэмульгаторов совместно с СВЧ-волнами. Изучено влияние ПАВ на деэмульгирующие свойства при обезвоживании нефтяной эмульсии. Эффективность процесса обезвоживания оценивали по динамике отделения воды от нефти.

Keywords: oil, emulsion, demulsification, reagent.

We study the possibility of increasing the efficiency of oil dehydration using demulsifiers in conjunction with microwaves. The effect of surfactants on the separation properties in dewatering oil emulsion. Efficiency of the process of dehydration was assessed by changes separate water from oil.

Введение

Добыча нефти неизбежно сопровождается образованием водонефтяных эмульсий, разделение которых составляет главную задачу промысловой подготовки нефти[1].

Механизм разрушения нефтяных эмульсий можно разбить на три элементарных стадии: столкновение глобул воды; слияние их в более крупные капли; выпадение капель или выделение в виде сплошной водной фазы. Чтобы обеспечить максимальную возможность столкновения глобул воды, увеличивают скорость их движения в нефти различными способами: перемешиванием в смесителях, мешалках, при помощи подогрева, электрического поля, центробежных сил и др. Однако для слияния капель воды одного столкновения недостаточно, нужно при помощи деэмульгаторов или другим способом ослабить структурно-механическую прочность слоев, создать наилучшие условия для быстрого и полного отстоя крупных капель воды от нефти[2].

Способы деэмульгирования нефтяных эмульсий условно можно разделить на следующие группы:

• механические - фильтрация, центрифугирование, обработка ультразвуком и др.

• термические - подогрев и отстаивание при атмосферном давлении и под избыточном давлением; промывка нефти горячей водой

• электрические - обработка в электрическом поле переменного или постоянного тока

• химические - обработка эмульсий различными реагентами - деэмульгаторами.

В настоящие время наиболее распространенным способом разделения нефтяных эмульсий является термохимическое обезвоживание, применение которого особенно целесообразно в условиях невозможности использования других традиционных способов. Термохимическое обезвоживание на водонефтяные эмульсии основано на том, что нефть, подвергаемую обезвоживанию, перед отстаиванием нагревают до температуры 45-800С и производят на нее химическое воздействие реагентами-деэмульгаторами. При нагревании уменьшается прочность слоев эмульгатора на поверхности ка-

пель, что облегчает их слияние. Кроме того, уменьшается вязкость нефти и увеличивается разница плотностей воды и нефти, что способствует быстрому разделению эмульсии.

Одним из видов термохимического обезвоживания можно назвать микроволновое воздействие на водонефтяные эмульсии. При воздействии микроволн на водонефтяную эмульсию температура нефти увеличивается в два раза быстрее температуры воды и в 10-20 раз быстрее температуры твердых пород. При этом скорость протекания процесса теплового воздействия на систему значительно выше, чем при классических методах нагрева. Микроволновое воздействие возбуждает дипольное вращение молекул среды при наличии мощных межмолекулярных связей, что приводит к появлению гистерезиса между приложенным полем и индуцированным откликом, а запасенная вследствие этого энергия выделяется при релаксации в виде тепла. Теоретически такая обработка должна приводить к более эффективному разделению нефтяной эмульсии на ее составляющие компоненты (нефть, вода).

Экспериментальная часть

В качестве реагентов были выбраны НПАВ - блоксополимеры оксида этилена и пропилена различной структуры: Лапрол-4202, Лапрол-6003. Исследования проводились на нефтяных эмульсиях Якушкинского месторождения с плотностью 1035 кг/ м3 и Ромашкинского месторождения с плотностью 1003 кг/м3.

В 2 мерных цилиндра налили по 50 мл нефтяной эмульсии Ромашкинского месторождения, дозировали расчетное количество реагента (50 - 100 г/т), после чего перемешивали на перемешивающем устройстве в течение 5 минут.

Нагрев эмульсии до 50-60°С осуществлялся двумя методами: нагрев в водяной бане и нагрев в микроволновой печи. При СВЧ-нагреве варьировались мощность излучения и время воздействия на эмульсию. Таким образом изучалось, что предпочтительнее - интенсивное воздействие микроволн в течение небольшого времени или слабое продолжительное воздействие.

Замеры отделившейся воды проводили каждые 15 минут для получения четкой картины по динамике обезвоживания (табл. 1).

Таблица 1 - Оценка эффективности реагентов в различных условиях нагрева

Обезвоживание не< )тяной эмульсий, мл

Реагенты 15 30 45 60 75 90 105 120

мин мин мин мин мин мин мин мин

50°С

Лапрол 4202 6 8 13 17 19 21 22 24

Лапрол 6003 2,5 5 13 19 26 28 28 28

СВЧ 180 Вт, 4 мин

Лапрол 4202 4 5 5 9 10 15 15 18

Лапрол 6003 5 10 15 20 23 25 25 25

50°С

Лапрол 4202 4 5 6 7,5 8,5 11 13 14

Лапрол 6003 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 5 5

СВЧ 300 Вт, 60 сек

Лапрол 4202 2,5 5 8 10 10 15 17 17

Лапрол 6003 5 8 10 14 15 19 21 21

50°С

Лапрол 4202 3 3,5 4,5 5,3 6 7,8 8 11

СВЧ 450 Вт, 45 сек

Лапрол 4202 4 4 5 7,5 9 10 11 14

Лапрол 6003 30 30 30 30 30 30 30 30

50°С

Лапрол 4202 4 5 9,5 11 14 16 19 21

Лапрол 6003 4 5 7 7,5 11 14 17 19

СВЧ 600 Вт, 30 сек

Лапрол 4202 7,5 7,5 10 10 13 15 18 18

Лапрол 6003 15 20 20 20 22 23 23 25

50°С

Лапрол 4202 1,5 4,5 10 16 19 22 24 25

Лапрол 6003 12 28,5 30 30 30 30 30 30

СВЧ 800, 15 сек

Лапрол 4202 10 15 15 15 15 20 25 25

Лапрол 6003 28 30 30 30 30 30 30 30

По результатам термохимического обезвоживания можно сделать следующие выводы.

При горячем отстаивании более эффективен Лапрол-6003. При воздействии на эмульсию СВЧ-волнами более эффективным режимом является 800 Вт (15сек). Видно, что по сравнению с нагревом в водяной бане существенно увеличено отделение воды от эмульсии на первых минутах отстаивания. Если понижать мощность при увеличении времени воздействия, то эффективность микроволн снижается. Это можно увидеть на примере 300 Вт (60 сек) и 450 Вт (30 сек).

В табл. 2 представлены результаты экспериментальные данные по обезвоживанию эмульсии Якушкинского месторождения.

Таблица 2 - Оценка эффективности реагентов в различных условиях нагрева

Обезвоживание нефтяной эмульсий, мл

Реагенты 15 30 45 60 75 90 105 120

мин мин мин мин мин мин мин мин

50°С

Лапрол 4202 0 0 0 0 1 1 1,5 1,5

Лапрол 6003 0 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1 1

СВЧ 180 Вт, 4 мин

Лапрол 4202 1 1 1,5 2 2,5 3 4 5

Лапрол 6003 0 0 0 0 0 0,3 0,3 0,25

50°С

Лапрол 4202 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,5 1 1,5

Лапрол 6003 0 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,25

СВЧ 300 Вт, 60 сек

Лапрол 4202 0 0 0 0 0,3 0,5 3 4

Лапрол 6003 0 0 0 0 0 0,3 0,3 0,25

50°С

Лапрол 4202 0,3 0,3 1 1,3 1,5 1,5 1,5 1,5

Лапрол 6003 0 0 0,1 0,1 0,1 0,5 0,5 0,5

СВЧ 450 Вт, 45 сек

Лапрол 4202 0 0 0 0 0,5 1 2,5 3

Лапрол 6003 0 0 0 0 0 0 0 0

50°С

Лапрол 4202 0 0 0 0 0 0 0 0

Лапрол 6003 0 1 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2

СВЧ 600 Вт, 30 сек

Лапрол 4202 0 0 1,5 4 5 5 5 7,5

Лапрол 6003 0 0 0 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

50°С

Лапрол 4202 0 0 0 0 0 0 0 0

Лапрол 6003 0 0 0 0 0 0 0 0

СВЧ 800 Вт, 15 сек

Лапрол 4202 0 0 0 0 0 0,3 0,5 1

Лапрол 6003 0 0 0 0 0,3 0,3 0,5 1

На данной эмульсии более эффективным оказывается Лапрол-4202. В этой серии опытов улучшение эффективности деэмульгирования СВЧ-волнами происходило как при использовании малых, так и при использовании средних мощностей. Здесь не наблюдается, как на эмульсии Ромашкин-ского месторождения, прямой зависимости степени обезвоживания эмульсии от интенсивности СВЧ-излучения. Так, близкие к наиболее эффективному режиму 600 Вт (30 сек) режимы 450 Вт (45 сек) и 800 Вт (15 сек) практически не дали никакого заметного эффекта.

Таким образом, можно отметить, что нагрев с помощью микроволн может значительно увеличить степень разрушения водонефтяной эмульсии, а также сократить время процесса обезвоживания. Но как показывает пример даже двух эмульсии для каждой нефтяной системы требуется тщательный анализ по выбору реагента, режиму воздействия СВЧ и их совместимости.

Литература

1. Плохова С.Е., Елпидинский А.А. Изучение влияния моющих ПАВ на деэмульгирующую эффективность неионогенных ПАВ [Текст]/ С.Е. Плохова, А.А. Елпидинский // Вестник Казанского технологического университета.- 2013.- №10, С. 271-272

2. Фазулзянов, Р.Р. Исследование деэмульгирующих и поверхностных свойств композиционных реагентов для нефтепромыслов / Р.Р. Фазулзянов, А.А. Елпидинский, А.А. Гречухина // Вестник Казанского Государственного Технологического Университета. - 2011. - №10. - С. 169-17.

© Г. К. Гимазова - магистрант каф. химической технологии переработки нефти и газа КНИТУ, gimazova-91@mail.ru; А. А. Елпидинский - канд. техн. наук, доцент той же кафедры, КНИТУ, sinant@yandex.ru.

© G. K. Gimazova - a candidate for a Master's degree of Department of Chemical Technology of Oil and Gas Processing KNRTU, gimazova-91@mail.ru; A. A. Elpidinsky - Candidate of Engineering Sciences, Assistant Professor, of Department of Chemical Technology of Oil and Gas Processing, KNRTU, sinant@yandex.ru.