СПОСОБ ПОДБОРА И КОНТРОЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЭМУЛЬГАТОРА ПРИ ОБЕЗВОЖИВАНИИ НЕФТЕЙ
SELECTION AND CONTROL METHOD OF EFFICIENCY OF DEMULSIFIER AT OIL DEHYDRATION

Изобретение относится к нефтяной промышленности, преимущественно к промысловой подготовке нефтей с применением деэмульгаторов.
m
Известен способ подбора потенциально эффективных деэмульгаторов для удаления и предупреждения смолопарафиновых отложений (Патент на изобретение RU №2186202, кл. МПК Е21В 37/06, опубл. 27.07.2002), заключающийся в том, что определяют зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от частоты из условий совпадения или приблизительного нахождения значения частот, соответствующих максимальному значению tgδ для нефти и деэмульгатора, в определенном диапазоне судят качественно об эффективности деэмульгатора.
Однако данный способ имеет ограниченную функциональную возможность, не представляется возможным контролировать эффективность применяемых деэмульгаторов. Известный способ не учитывает изменение электрофизических свойств нефтей по мере отслоения воды, что приводит к снижению эффективности добычи и подготовки нефтей к транспортировке, а также к необоснованному завышению эксплуатационных затрат.
m
m
1p
2p
mp
mн
1p
2p
mн
mн
mн
1p
2p
Наиболее близким аналогом изобретения является способ подбора и контроля применения эффективных реагентов для обезвоживания нефтей (Заявка на изобретение RU №2007128479, кл. МПК E21B 43/00, опубл. 27.01.2009), заключающийся в том, что по частотной зависимости тангенса угла диэлектрических потерь нефти и исследуемых реагентов определяют резонансные частоты f, соответствующие максимумам тангенса угла диэлектрических потерь tgδ, а также область эффективных частот для реагентов f÷f на уровне 0,7tgδ. Затем подбирают потенциально эффективный реагент из условия, что резонансная частота для нефти f находится в диапазоне f÷f. Для контроля эффективности реагента для каждой нефти строится зависимость резонансной частоты f от концентрации воды К в нефти. По кривой f(К) определяют то количество воды Ф, после отслоения которой f не будет находиться в интервале f÷f. После отслоения воды в количестве Ф подбирают реагент с другими диэлектрическими свойствами.
Недостатком способа является то, что в способе не учитываются термические условия процесса обезвоживания. В промысловых условиях обезвоживание нефти с помощью деэмульгаторов производится, как правило, с одновременным нагревом системы до температуры 50-80°C, а в рассматриваемом способе деэмульгатор подбирается при комнатной температуре. С увеличением температуры максимум тангенса угла диэлектрических потерь смещается в область высоких частот, поэтому деэмульгатор, подобранный при комнатной температуре, может оказаться неэффективным в промысловых условиях.
Техническим результатом изобретения является увеличение точности способа подбора эффективных деэмульгаторов и контроля эффективности, которая учитывала бы изменяющиеся электрофизические свойства нефти не только за счет водосодержания, но и термические условия обезвоживания нефтей.
об
об
mн
mд
mн
mд
1д
2д
Технический результат достигается нагревом отобранных проб нефти и тестируемых деэмульгаторов до температуры обезвоживания Т, определением зависимости тангенса угла диэлектрических потерь tgδ(f) от частоты электромагнитного поля при температуре Тдля нефти и тестируемых деэмульгаторов, определением максимального значения тангенса угла диэлектрических потерь нефти tgδ и деэмульгаторов tgδ, определением резонансных частот для нефти f и деэмульгаторов f, соответствующих максимальным значениям тангенса угла диэлектрических потерь, а также частот f, f из соотношения:
mд
где tgδ - максимальное значение тангенса угла диэлектрических потерь деэмульгатора,
1д,
2д
д
mд
f f - частоты электромагнитного поля, при котором tgδ=0,7tgδ.
mн
1д
2д
Затем подбирают потенциально эффективные деэмульгатор из условия, что f, находится в диапазоне f÷f.
mн1
mн1
1д
2д
mн1
mн2
кр
По мере отслоения воды f будет смещаться в область высоких частот и после выхода f из диапазона f÷f (f=f), т.е. при достижении водонасыщенности нефти некоторого критического значения К эффективность действующего деэмульгатора резко снизится (фиг.1).
mн
mн
mн
кр
mн
2д
кр
Для контроля эффективности деэмульгатора для нефти и ее эмульсий строится зависимость частоты f, соответствующей максимальному значению тангенса угла диэлектрических потерь нефти tgδ, от концентрации воды К в нефти (фиг.3). По кривой f(К) определяют критическую концентрацию воды в нефти К из условия f=f. Затем определяют то количество воды Ф=К-К, после отслоения которой подбирают деэмульгатор с другими диэлектрическими свойствами.
mн
1д
2д
На фиг.1 представлена частотная зависимость tgδ деэмульгатора «Геркулес 1017» (кривая 1) и нефти Ашальчинского месторождения в процессе отслоения воды с применением деэмульгатора (кривая 2 - нефть с начальной водонасыщенностью 40%, кривая 3 - нефть после обезвоживания с остаточной водонасыщенностью 20%). Из рисунка видно, что после отслоения 20% воды f уже не находится в интервале f÷f, следовательно, на данном этапе необходимо подобрать другой деэмульгатор.
На фиг.2 представлены частотные зависимости тангенса угла диэлектрических потерь нефти Ашальчинского месторождения с содержанием воды 40% (кривая 1) и деэмульгаторов: «Геркулес 1017» (кривая 2), «Дауфакс DF» (кривая 3), Реапон-ИФ (кривая 4).
mn
На фиг.3 представлена зависимость частоты f соответствующей максимуму тангенса угла диэлектрических потерь нефти от концентрации воды (К) в нефти Ашальчинского месторождения.
об
mн
mд
1д
2д
mн
Пример конкретной реализации заявленного способа. Для нефти Ашальчинского месторождения (с начальной водонасыщенностыю - 40%) из трех деэмульгаторов («Геркулес 1017», «Дауфакс DF», Реапон-ИФ) подбирается наиболее эффективный. Нефть и все три деэмульгатора нагревались до температуры обезвоживания Т=60°C. При температуре 60°C были определены частотные зависимости тангенса угла диэлектрических потерь tgδ(f) нефти и деэмульгаторов. Результаты исследований представлены на фиг.2 (кривая 1 - нефть с 40% содержанием воды, кривая 2 - («Геркулес 1017», кривая 3 - «Дауфакс DF», кривая 4 - Реапон-ИФ). По кривым tgδ(f) были определены частоты f, f, соответствующие максимальным значениям тангенса угла диэлектрических потерь нефти и деэмульгаторов, а также частоты f, f для каждого деэмульгатора из соотношения (1). Из фиг.2 видно, что частота f=6,5 МГц для нефти входит в диапазон 4,7 МГц - 7,4 МГц для деэмульгатора «Геркулес 1017», следовательно, «Геркулес 1017» является наиболее эффективным для нефти Ашальчинского месторождения с 40% содержанием воды.
1
2
3
4
5
mн
mн
mн
mн
кр
mн
2д
Далее для контроля эффективности деэмульгатора «Геркулес 1017» были исследованы tgδ(f) нефти Ашальчинского месторождения при различном содержании воды в нефти К (К=0%, К=10%, К=20%, К=30%, К=40%). По кривым tgδ(f) для каждой водонефтяной эмульсии были определены частоты f, соответствующие максимальным значениям тангенса угла диэлектрических потерь tgδ. По полученным данным построена зависимость f(K) (фиг.3). По зависимости f(К) была определена критическая концентрация воды в нефти К=27% из условия f=f=7,4 МГц. Затем была определена разница Ф=40%-27%=13%. Следовательно, при обезвоживании нефти Ачальшинского месторождения с начальной водонасыщенностью 40%, после отслоения 13% воды к общему объему нефти необходимо заново исследовать зависимость tgδ(f) и подобрать деэмульгатор с другими характеристиками.
Данное изобретение позволяет в короткие сроки подобрать эффективные деэмульгаторы для обезвоживания нефтей и контролировать их эффективность с учетом термических условий процесса обезвоживания и изменения водосодержания в нефти.