92. Нефтяные эмульсии, их основные св-ва

Нефтяная эмульсия – механическая смесь и пластовой воды нерастворимых друг в друге и находящихся в мелкодисперсном состоянии.

В пласте и на забое скв. эмульсии отсутствуют. Они образуются в стволе скв.

При добыче Н глубинными насосами на образование эмульсии влияют: 1)число ходов в минуту и длина хода плунжера; 2)размеры приемных и выкидных клапанов; 3)наличие газа в насосе.

В фонтанных и компрессорных скв. уменьшается Р и интенсивно выдел-ся газ, в следствии чего жидкость интенсивно перемешивается.

Особо стойкие эмульсии образуются при компрессорном способе, когда рабочим агрегатом явл-ся воздух.

При эксплуатации ЭЦН могут образовываться трудноразрушаемые эмульсии. Различают 2 фазы эмульсий: внутреннюю и внешнюю.

Жидкость, в кот-й размещаются мельчайшие капли другой жидкости, наз-ся дисперсной средой (внешней сплошной фазой). Жидкость, распределенная в дисп-й среде в виде мелких капелек – дисп-я фаза (внутренняя, разобщенная фаза).

Эмульсия прямого типа – Н в виде мелких капелек в воде («Н в В»). Эм-я обратного типа – В в виде мелких капелек в Н («В в Н»). Эм-и Н в В смешиваются с водой в любых соотношениях и они хорошо электропроводны. Эм-и В в Н смешиваются только с УВ жидкостью и они низкой электропроводности.

Физико-химические св-ва нефтяных эмульсий

Дисперсность эмульсий – степень раздробленности дисперсной фазы (ДФ) в дисперсной среде (ДС). Размеры капелек ДФ: 0,1-100 мкм.

Монодисперсные системы – капли одного размера. Полидисперсный – разного размера.

Нефт-е эм-и полидисперсны.

Уд-я поверхность дисперсной системы равна отношению суммарной поверхности S к объему дисперсной фазы:

Вязкость эмульсий .

Т.о вязкость нефтяных эм-й (НЭ) не обладает аддитивными свойствами.

Вязкость НЭ зависит от: 1)вязкости Н;

2) Т, при которой образовалась эм-я; 3) обводненности W; 4) степени дисперсности.

В НЭ μ_э изменяется в зависимости от градиента скорости. В этом случае μ_э называют кажущейся вязкостью.

Вязкость НЭ опред-ся только в лабораторных условиях.

Электрические св-ва эм-й.

Н и В в чистом виде – диэлектрики. При наличии растворенных солей или кислот в В электропроводность увеличивается в десятки раз.

Экспериментально установлено, что в НЭ, помещенных в эл. поле капли воды располагаются вдоль силовых линий, что приводит к резкому увеличению эл-ти этих эм-й. Это происходит в результате того, что капли воды имеют диэл-ю проницаемость в 40 раз больше, чем капли нефти.

93. Установки подготовки нефти до товарных кондиций.

Назначение УПН

Добываемая нефть содержит:

1. пластовую воду (NaCl, CaCl₂, MgCl₂);

2. органические газы (метан, этан, пропан, бутан);

3. неорганические газы (H₂S, CO₂, He, N₂).

Пластовая вода способствует образованию стойких эмульсий, затрудняет переработку нефти. Следовательно, воду надо отделять.

Нефть обезвоживают и обессоливают дважды: на УПН и на НПЗ (удаляют воду и соли до 2 – 5 мг/л).

УПН.

Установка работает следующим образом:

1. нефть, газ и вода поступают в коллектор – гаситель пульсаций

2. в блочной автоматизированной сепарационной установке с ПСВ (БАС) отводится газ и вода

3. из БАС значительно обезвоженная нефть под собственным давлением поступает в теплообменники. Нагрев идет за счет горячей нефти сепраторов-деэмульгаторов. В теплообменниках процент нефти – 3 – 5%

4. далее идет в каплеобразователь, где происходит коалесценция капель воды

5. отстойник

6. в сепараторах-деэмульгаторах нефть нагревается от 40⁰С до 80⁰С

7. нефть через концевые сепараторы поступает в товарные резервуары

В концевых сепараторах поддерживается атмосферное давление. Пресная вода вводится для обессоливания в количестве 5 – 10%.

Описанная схема может меняться.

Для деэмульсации тяжелой нефти после сепараторов-деэмульсаторов устанавливают электродегидратор.

Каплеобразователь делают из отрезков труб с несколько увеличивающимся к выходу диаметром: 2 – 4 диаметра.

Скорость смеси в сборных коллекторах – 0,8 – 3 м/сек, а в каплеобразователях – не больше 0,1 м/сек.

Основной узел – сепаратор-деэмульгатор

УДО-3.

Предварительно нагретая в теплообменниках эмульсия через прорези в перегородке попадает в первый отсек, где нагревается до 60 – 70⁰С за счет сжигания газа в жаровых трубах.

Нагретая эмульсия из раздаточного коллектора барбатируется через слой воды и окончательно разрушается.

Кроме УДО-3 можно использовать блоки нагрева нефти (БН).

БН.

Блок нагрева служит для той же цели, что и УДО-3. Можно использовать для подогрева высоковязких парафинистых нефтей перед транспортом.

Эмульсия идет в межтрубном пространстве.

Преимущества БН перед УДО:

коэффициент использования топочного газа выше на 20%производительность выше в 2 – 3 раза.