13. Методы обезвоживания и обессоливания нефти

Холодный отстой и центрифугирование

Холодный отстой нефтяной эмульсии смеси нефти и воды осуществляется под давлением с обращением фаз и с предварительной обработкой деэмульгатором. Этим способом можно успешно отделять основную массу пластовой воды от нефти. Время обработки эмульсии в зависимости от характера нефти сокращается до 1 часа.

Деэмульгатор, как более поверхностно-активное вещество, заняв место на каплях эмульгированной воды, препятствует образованию защитных слоев из природных эмульгаторов. В результате капли могут свободно сливаться и выделяться из нефти в виде свободной воды при создании соответствующих условий.

Сущность центрифугирования заключается в следующем. Нефтяная эмульсия подается в центрифугу, в которой размещается быстро вращающийся аппарат, придающий ей определенное направление движения. Благодаря центробежной силе вода, как более тяжелая, приобретает большую скорость и стремится выйти из связанного состояния, концентрируясь и укрупняясь вдоль стенок аппарата и стекая вниз. Обезвоженная нефть и вода отводятся по отдельным трубам.

Термохимичекое обезвоживание

На промыслах наиболее распространено разрушение эмульсий термохимическими способами. Широкое распространение они получили благодаря таким преимуществам, как возможность менять деэмульгатор без изменения оборудования и аппаратуры, предельная простота, нечувствительность режима к любым колебаниям содержания воды. Однако термохимический способ имеет и ряд существенных недостатков, к числу которых следует отнести большие затраты на деэмульгаторы, чрезмерно большие потери легких фракций нефти от испарения при отстаивании подогретой эмульсии в обычных негерметизированных резервуарах, повышенный расход тепла, обусловленный большими потерями его в окружающую среду и с отделившейся водой.

Освобожденная от газа нефтяная эмульсия с промысла по сборным коллекторам поступает в приемные резервуары, откуда насосами подается через паровые подогреватели, а затем в отстойные резервуары. Перед поступлением на нагреватели в эмульсию вводится деэмульгатор, а иногда и рециркулируемая отстойная вода. Деэмульгатор подается дозированным насосом, допускающим регулирование и обеспечивающим равномерную подачу его в нефть. Дозирование и учет деэмульгатора осуществляется при помощи мерников, однако в последнее время мерники все чаще заменяются приборами автоматического регулирования расходов. Дозирование и смешение деэмульгатора с нефтяной эмульсией, от которых во многом зависит успех деэмульсии, необходимо регулировать, поскольку для каждой нефти в зависимости от характера образующейся эмульсии на смесителях нужно поддерживать определенный перепад давления.

Термохимические процессы обессоливания как самостоятельные широкого распространения в практике добычи нефти и переработки не получили. Однако в сочетании с электрическим способом перед окончательным обессоливанием их осуществляют почти на всех заводских электрообессоливающих установках.

Электрическое обезвоживание и обессоливание

Электрический способ деэмульсации нефти эффективен и широко распространен в промысловой и особенно в заводской практике. Правильно подобранные режимы оказывают положительное воздействие на любую эмульсию. Как уже отмечалось, эмульсия, то есть вся дисперсная система, электрически находится в уравновешенном состоянии, и взаимодействующие положительные заряды капель воды стремятся воспрепятствовать сближению их и агрегированию, передавая таким образом дополнительную стабильность. При относительном перемещении фаз эмульсии под действием внешних сил дисперсная система становится не нейтральной, так как часть отрицательных зарядов, находящихся на удалении от капель, уносится от них. Начинает превалировать положительный заряд капель воды, которые становятся по отношению к системе электрически заряженным положительным зарядом определенного потенциала. Однако заряд капель может быть не только положительным, но и отрицательным в зависимости от кислотности нефтяной среды.

Наиболее эффективно электрическому воздействию поддаются эмульсии (вода в нефти), так как проводимость воды, да еще соленой, повышает проводимость нефти. Электрические способы характеризуются конструктивной особенностью применяемой аппаратуры и электрическим полем. По характеру электрического поля способы разделяют по переменному и постоянному напряжению промышленной и высокой частоты.

Под воздействием взаимного притяжения форма капель изменяется с увеличением этой силы, и ослабляется таким образом поверхностное натяжение. Под действием приведенных факторов капли беспрерывно сливаются, причем подчиняясь закону Стокса, оседают – начинается интенсивное расслаивание эмульсии. Следует заметить, что по закону Стокса с укрупнением капель скорость движения возрастает и условия для их сталкивания и агрегирования становятся все более благоприятными.