Интенсификация процесса обезвоживания нефти комплексным физическим воздействием

УДК 665.622.43.0666

А. А. Верховых, А. М. Ермеев, А. А. Елпидинский

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБЕЗВОЖИВАНИЯ НЕФТИ КОМПЛЕКСНЫМ ФИЗИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ

Ключевые слова: нефть, подготовка, деэмульгатор, микроволны, магнитное поле.

В статье исследовано влияние отдельного и комплексного воздействий на процесс обезвоживания нефти. Keywords: oil, preparation, demulsifier, microwave, magnetic field. This article describes the influence of individual and complex effects on the dewatering process oil.

Введение

Важнейшим фактором при решении проблем добычи, сбора и подготовки нефти является эффективность применяемого реагента-

деэмульгатора. Он должен обеспечивать требуемую глубину обезвоживания в системах добычи, сбора продукции нефтяных скважин и в технологических процессах подготовки. Однако увеличение дебита тяжелых высоковязких нефтей требует разработки и внедрения более эффективных, но и более дорогих реагентов-деэмульгаторов, селективных к данным нефтям. Меж тем, следует учитывать специфические условия каждого конкретно нефтепромыслового хозяйства. В каждом отдельном случае выбирают тот способ обезвоживания, который наиболее пригоден для той или иной нефти [1]. Альтернативным путем обезвоживания устойчивых водонефтяных систем является применение различных физических полей, которые в сочетании с дешевыми реагентами-деэмульгаторами могут обеспечить остаточное содержание воды в нефти, не превышающее требований ГОСТ 51858-2002.

В работе [2] по изучению влияния магнитного поля на процесс обезвоживания нефтяных эмульсий для решения данной проблемы было изучено разнонаправленное воздействие постоянного и переменного магнитного поля. Было показано, что в ходе опытов воздействие переменного магнитного поля оказалось эффективнее источников постоянного магнитного поля. Конечно, и его использование выйдет более дорогим, так как требуется наличие электроэнергии. Вместе с тем, отмечено, что магнитная обработка малоэффективна без использования реагентов.

Наиболее интересным выглядит возможный потенциал комплексного физического воздействия, когда на эмульсии накладывают два и более полей: акустико-микроволновое, акустико-магнитное, электроакустическое и т. д. Теоретически, различные их механизмы при сочетании способны проявлять синергетический эффект, интенсифицируя таким образом процесс деэмульгирования.

В данной статье рассматривается совокупное воздействие микроволновой и магнитной обработки нефтяных эмульсий в присутствии реагентов-деэмульгаторов.

Экспериментальная часть

В исследованиях использовалась модель искусственной эмульсии с содержанием воды 40%, приготовленной из нефти с плотностью 896 кг/м3. В эмульсию дозировались (из расчета 100 грамм реагента на 1 тонну эмульсии) деэмульгаторы: СНПХ-4315Д, Рекод-118, Лапрол-4202, Лапрол-6003, Реапон-4В, ЬМЬ - 4312. Предварительно для исследуемой нефтяной эмульсии подбирали режим микроволновой обработки. В среднем, более предпочтительной оказалась мощность 300 Вт. Именно она и была использована для исследования совместного воздействия микроволнового излучения и магнитного поля на нефтяную эмульсию.

Обезвоживание нефтяной эмульсии проводили при комнатной температуре (22°С) тремя способами:

№1 - разрушение эмульсии проводилось химическим методом (добавление деэмульгатора) без использования магнитного поля и с нагревом в термостате;

№2 - химический метод сочетался с воздействием постоянного магнитного поля и нагревом в термостате;

№3 - химический метод проводился в сочетании с воздействием постоянного магнитного поля и нагревом в СВЧ-печи (300 Вт).

Результаты опыта представлены в таблице 1 и на рисунке 1.

Из таблицы 1 видно, что в большинстве случаев методом термохимического обезвоживания не достигается значительной степени разрушения водонефтяной эмульсии. Использование магнитного поля улучшает динамику обезвоживания и, в целом, обеспечивает несколько более полное отделение воды. Яркими примерами этого являются сочетания магнитного поля с такими реагентами, как Рекод 118, Реапон-4В, Лапрол 4202.

Наиболее эффективным можно назвать использование комплексного физического воздействия, где введение реагента сочетается с применением магнитного поля и СВЧ нагрева. В этом случае значительный рост степени обезвоживания наблюдался у трех реагентов: СНПХ-4315Д (степень обезвоживания после двух часов отстоя выросла до 60%), Лапрол-4202 (до 50%), ЬМЬ-4312 (до 95%), Рекод 118 (до 90%). Меж тем, следует отметить, что при комплексном

воздействии на эмульсию во всех проведенных опытах наблюдается улучшение динамики процесса деэмульгирования.

Таблица 1 - Результаты воздействия на нефтяную эмульсию различными способами обезвоживания

Степень обезвоживания, % об.

№ 15 мин 30 мин 45 мин 60 мин 75 мин 90 мин 105 мин 120 мин

СНПХ-4315Д 12 25 25 25 25 25 25 25

СНПХ-4315Д + маг. поле 15 25 25 25 25 30 30 30

СНПХ-4315Д + маг. поле + СВЧ 25 50 50 55 55 60 60 60

Рекод 118 5 5 5 5 20 25 25 25

Рекод 118 + маг. поле 60 65 75 75 80 80 80 85

Рекод 118 + маг. поле + СВЧ 75 75 82,5 82,5 85 85 90 90

Лапрол-4202 0 0 5 5 7,5 7,5 10 15

Лапрол-4202 + маг. поле 0 5 10 15 20 22,5 25 25

Лапрол-4202 + маг. поле + СВЧ 20 38 40 47,5 50 50 50 50

Лапрол-6003 0 2,5 2,5 7,5 10 12,5 17,5 17,5

Лапрол-6003 + маг. поле 0 2,5 2,5 5 10 17,5 17,5 20

Лапрол-6003 + маг. поле + СВЧ 10 10 12,5 15 17,5 20 20 25

Реапон-4В 0 2,5 2,5 5 5 5 5 5

Реапон-4В + маг. поле 0 5 7,5 10 10 10 10 10

Реапон-4В + маг. поле + СВЧ 10 12 12,5 15 20 20 22,5 22,5

ЬМЬ-4312 50 70 75 75 75 75 75 75

ЬМЬ-4312+ маг. поле 50 75 75 75 75 75 75 75

ЬМЬ-4312+ маг. поле + СВЧ-лучи 82 85 90 92,5 95 95 95 95

Способы воздействия:  Деэмульгатор, нагрев в термостате

Деэмульгатор, магнитное поле, нагрев в термостате  Деэмульгатор, магнитное поле, СВЧ-нагрев

Рис. 1 - Сводные данные обезвоживания нефтяной эмульсии различными способами

Заключение

Как видно, сочетание магнитного поля и микроволнового нагрева обеспечивает разную глубину обезвоживания нефти. Видимо, их воздействие в большей степени зависит от эффективности применяемого реагента. Можно отметить, что наибольшую степень разрушения эмульсии комплексным методом удалось достичь именно в тех случаях, когда применялись наиболее активные деэмульгаторы, в частности, Рекод 118 и LML-4312. Таким образом, значимая эффективность физического воздействия, применяемого совместно с реагентом-деэмульгатором, будет достижима при осмысленном подборе последнего.

Литература

1. Левченко Д.Н. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения. - М.: Химия, 1967.

2. Гимазова Г.К., Вахитова А.К., Ермеев А.М., Елпидинский А.А. Изучение влияния магнитного поля на процесс обезвоживания нефтяных эмульсий // Вестник технол. ун-та, 2015, №8 - С.107.

© А. А. Верховых - магистр каф. химической технологии переработки нефти и газа КНИТУ, stasechka-best@mail.ru; А. М. Ермеев - аспирант той же кафедры, arthur.ermeev@mail.ru; А. А. Елпидинский - доцент той же кафедры, sinant@yandex.ru.

© A. A. Verhovyh - Master of the Department of Chemical Engineering of Oil and Gas KNRTU, stasechka-best@mail.ru; A. M. Ermeev - Graduate student of the same department, arthur.ermeev@mail.ru; A. A. Elpidinsky - Associate Professor of the same department, sinant@yandex.ru.