В связи с истощением запасов традиционного углеводородного сырья большой интерес представляет разработка и подготовка ранее не использовавшихся запасов высоковязких нефтей.
Подготовка этих нефтей осложнена их специфическими физико-химическими свойствами и поэтому требует применения таких способов интенсификации как значительный подогрев (до 100 °С и выше), разбавление, выпаривание, повышение расхода реагента-деэмульгатора
При разработке месторождений с осложненными физико-геологическими условиями появляются значительные трудности, которые сильно ограничивают возможности применения стандартного оборудования.
В таких условиях необходимо использование альтернативных способов, например, применение интенсифицирующих устройств.
Физико-химические свойства продукции скважин Ашальчинского месторождения приведены в таблице 1.
Нефть тяжелая, вязкая, высокосмолистая, образует на глобулах воды прочные бронирующие оболочки, состоящие из смол и асфальтенов. Вода слабо минерализована и вследствие небольшого отличия ее плотности от плотности нефти гравитационное отстаивание эмульсии происходит медленно.
Основное влияние на скорость осаждения капель оказывают разность плотностей фаз эмульсии, диаметры капель и вязкости сплошной среды. Исходя из условий обеспечения максимальной скорости осаждения, традиционная технология предусматривает подогрев эмульсии перед ее отстаиванием, так как это приводит к снижению вязкости нефти, способствует разрушению бронирующих оболочек и увеличению скорости движения капель.
При этом более эффективным является предварительное укрупнение капель диспергированной фазы с использованием смесительных элементов. Поэтому перед отстаиванием необходимо осуществление операций по предварительному укрупнению капель воды до размеров, обеспечивающих требуемую скорость расслоения эмульсии.
Механизм укрупнения дисперсной фазы в процессе коалесценции капель, сталкивающихся под воздействием турбулентных пульсаций, аналогичен механизму коагуляции коллоидных суспензий под влиянием броуновского движения.
При достаточно интенсивном термохимическом режиме подготовки нефти (общее содержание деэмульгатора в нефти 200 - 250г/т, температура среды 80 - 90 оС) до остаточ-
ного содержания воды не более 1 % требуемая продолжительность отстаивания составляет не менее 16 ч, а при обезвоживании до 0,5 % - несколько суток, что приводит к необходимости применения большого количества стандартного пустотелого емкостного оборудования, то есть к существенному увеличению капитальных затрат.
Существует множество способов ускорить процесс подготовки подобных нефтей. Одним из простейших является воздействие на эмульсию с помощью приемов, тенсифицирующих процессы перемешивания исходной эмульсии с реагентом деэмульгатором, укрупнения капель воды и их последующего осаждения.
С целью изучения воздействия различных смесительных и коалесцирующих элементов на агрегативную устойчивость эмульсии был создан
лабораторный стенд (рисунок 1), позволяющий оценить эти воздействия в широком диапазоне изменения отстаивания и обводненности эмульсии, дозировке реагента-деэмульгатора, а также скорости и времени прохождения эмульсии через эти элементы.
На стенде эмульсия обрабатывалась в коалесцерах и смесителях, закрепленными в перемешивающем устройстве, с помощью которого задавалась скорость и продолжи-
тельность вращения в заданных интервалах предполагаемой области исследования.
Эксперименты проводились при следующих условиях: обводненность эмульсии 20 %, температура 90±1 градусов Цельсия, время отстаивания до 6 часов, дозировка реагента-деэмульгатора 200 г/т нефти.
По полученным данным многофакторных экспериментов строились графические зависимости остаточного содержания воды в нефти от скорости и продолжительности
воздействия на эмульсию (рисунки 2 и 3).
Из рисунка 2 видно, что увеличение скорости и времени обработки оказывает положительное влияние на эффективность смесительного устройства, а из рисунка 3 следует, что
лучший результат дает обработка коалесцером спустя некоторое время после начала отстаивания при максимальных в области исследования скоростях.
Для подтверждения предположений о происходящих изменениях в структуре эмульсии в процессе ее отстаивания выполнялось фотографирование проб с помощью микроскопа со стократным увеличением
По результатам лабораторных исследований эффективности интенсифицирующих устройств установлено, что их существенно улучшает процесс обезвоживания нефти и позволяет получить нефть с меньшим в 1,5 - 2 раза остаточным содержанием воды.
Автор: Мухамадеев Р., Вольцов А. (Наука в нефтяной и газовой промышленности)
