Файл: Сбор и подготовка Тенологически системы сбора нефтегазовой продукции.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 79
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
разложении воды с применением тепловой энергии, которую предполагают получать, используя теплоту гелия, выходящего из ядерных реакторов с гелиевым охлаждением, или другие дешевые источники теплоты.
Обезвоживание
Обезвоживание нефтей - технологический процесс, проводимый в целях освобождения нефтей от излишнего балласта (воды и растворенных в ней веществ) перед транспортировкой и переработкой.
Обезвоживание нефти проводят путем разрушения (расслоения) водно-нефтяной эмульсии с применением деэмульгаторов, которые, адсорбируясь на границе раздела фаз, способствуют разрушению капель диспергированной в нефти воды.
Деэмульгаторы - это синтезированные химические соединения.
Характеристики деэмульгаторов:
Обессоливание
Обессоливание нефти - процесс удаления из продукции нефтяных скважин минеральных (в основном хлористых) солей.
Последние содержатся в растворенном состоянии в пластовой воде, входящей в состав водонефтяной эмульсии (обводненная продукция скважин), реже в самой нефти — незначительное количество солей в кристаллическом состоянии.
Обессоливание нефти осуществляется в связи с тем, что высокое содержание солей способствует коррозии оборудования трубопроводов при перекачке нефти, приводит к закупориванию теплообменной аппаратуры и коррозии оборудования при ее дальнейшей переработке на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) и др.
Первично обессоливание нефти проводится на нефтяных промыслах (попутно с обезвоживанием) перед сдачей нефти потребителю (на экспорт или на НПЗ).
5.Методы предотвращения образования эмульсий
При подготовке нефтей к переработке разрушение эмульсий производится дважды: сначала деэмульгированию подвергают исходную эмульсионную нефть(процесс обезвоживания); затем — искусственную эмульсию, создаваемую при перемешивании нефти с промывной пресной водой (процесс обессоливания).
Процесс разрушения нефтяных эмульсий можно разделить на 3 элементарные стадии:
- столкновение взвешенных водяных капелек
- слияние их в более крупные
- осаждение укрупнившихся капель
Чтобы обеспечить возможно большее число столкновений водяных капелек, увеличивают скорость их движения в нефти различными способами: перемешиванием в специальных смесителях, при помощи ультразвука, электрического поля, подогрева и т. п.
Как показывает опыт, не каждое столкновение приводит к слиянию столкнувшихся капель, то есть не каждое столкновение оказывается эффективным. В нефтяных эмульсиях это усугубляется наличием на поверхности водяной капельки прочной адсорбционной оболочки эмульгатора. Поэтому для того чтобы столкновение водяных капелек было эффективным, необходимо, по крайней мере: – увеличить скорость движения капелек настолько, чтобы энергия столкновения была достаточной для разрушения прочной адсорбционной оболочки, или– ослабить структурно-механическую прочность адсорбционной пленки, или– совместное воздействие на эмульсию этих двух факторов. Для осаждения укрупнившихся водяных капелек также необходи- мы определенные условия. Из уравнения следует, что скорость движения выпадающих частиц пропорциональна квадрату их радиуса, разности плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды, ускорению свободного падения и обратно пропорциональна вязкости дисперсионной среды. Следовательно, ускорить расслоение фаз эмульсии можно, увеличив размер водяных капелек, разность плотностей воды и нефти и уменьшив вязкость нефти или применив искусственно созданные вторичные ускорения. Вопрос об увеличении разности плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды, а также уменьшения вязкости дисперсионной среды обычно разрешается путем увеличения температуры. При увеличении температуры до 80-100°С разность плотностей увеличивается примерно на 10-20%. Вязкость большинства нефтей очень резко снижается при увеличении температуры до 60-70°С. При дальнейшем повышении температуры снижение вязкости незначительно. Повышение температуры, кроме того, уменьшает прочность адсорбционных слоев на границе раздела фаз.
6.Установки обессоливания и обезвоживания
Основными технологическими аппаратами и оборудованием установок обезвоживания и обессоливания являются теплообменники, подогреватели, отстойники, электродегидраторы, резервуары, насосы, сепараторы-деэмульсаторы.
Обезвоживание и обессоливание нефти – взаимосвязанный процесс, так как основная масса солей находится в пластовой воде и удаление воды приводит к обессоливанию нефти.
Для обезвоживания и обессоливания нефти используют следующие методы: гравитационный, термический, химический, электрический и комбинированный.
Выбор метода зависит от состава, физико-химических свойств нефти, процентного содержания воды, прочности оболочек водно-нефтяной эмульсий, дебита скважин и т.д.
Гравитационное холодное отстаивание проводят:
- с периодическим режимом в резервуарах;
- в отстойниках непрерывного действия и трубных водоотделителях.
Холодное гравитационное отстаивание без подогрева водно-нефтяной эмульсий и без применения деэмульгаторов используется редко и только на первой ступени обезвоживания нефти.
Термическое обезвоживание нефти. При повышении температуры водно-нефтяной эмульсии до 50-100°С снижается прочность оболочки на поверхности частицы воды, что облегчает слияние глобул (капель) воды. При этом увеличивается скорость оседания частиц при отстаивании. Нагрев нефти осуществляется в теплообменниках или печах перед отстойниками или непосредственно в установках-деэмульсатора
Химическое обезвоживание нефти. Этот метод основан на разрушении эмульсий при помощи химических реагентов-деэмульсаторов, которые подаются в нефтесборный трубопровод, отстойник или в резервуар. В качестве деэмульсаторов используют поверхностные активные вещества (ПАВ) (дипроксамин, проксамин, дисолван, сепарол, полиакриламид и др.) в количестве от 5 до 60г на 1т нефти.
Деэмульгатор должен выполнять следующие требования:
а) высокоактивным при малых удельных его расходах;
б) дешёвым и транспортабельным;
- хорошо растворяться в воде или нефти;
- не ухудшать качества нефти;
- не менять свойств при изменении температуры.
Электрическое обезвоживание и обессоливание нефти. При прохождении эмульсии через электрическое поле капли воды и солей стремятся к электродам. Происходит разрушение адсорбированных оболочек капель, что облегчает их слияние при столкновениях и увеличивает скорость деэмульсации. Такие установки называют электродегидраторами. Работают они при частоте 50Гц и напряжении на электродах 10-45 кВ.
Комбинированные методы обезвоживания нефти. В сочетании с гравитационным отстаиванием применяют различные комбинации методов обезвоживания нефти, например: термическое и химическое, термическое и электрическое.
Отстойники. Предназначены для отстоя нефтяных эмульсий, разделения их на нефть и пластовую воду. В основном используются горизонтальные отстойники: ОГ-200; ОГ-200С; ОВД-200 и ОБН-3000/6 и др.
Иногда при обработке нефти на ступени обезвоживания необходимо отделить свободный газ, выделившийся при нагревании нефти и некотором снижении общего давления в системе. Для отделения газа из нагретой нефтяной эмульсии перед отстойниками устанавливают специальные сепараторы или же предусмотрен отбор газа непосредственно из отстойника
Конструктивно горизонтальный отстойник (рис.4.15) представляет собой горизонтальную цилиндрическую ёмкость, в которой установлена перегородка, разделяющая на два отсека: сепарационный и отстойный, которые сообщаются с помощью двух коллекторов-распределителей, расположенных в нижней части корпуса. В верхней части сепарационного отсека установлены распределитель эмульсии со сливными полками и сепаратор газа.
В нижней части отстойного отсека расположены два трубчатых перфорированных коллектора. В верхней – четыре сборника нефти, соединённых со штуцерами вывода нефти из аппарата.
Отстойник оснащён приборами контроля за параметрами технологического процесса, регуляторами уровня раздела фаз, предохранительной и запорной арматурой.
Подогретая нефтяная эмульсия с введённым реагентом-деэмульгатором поступает в распределитель эмульсии сепарационного отсека и по сливным полкам корпуса стекает в нижнюю часть отсека. Газ, выделившийся из нефти в результате её нагрева и снижения давления, проходит через сепаратор и при помощи регулятора уровня нефть-газ отводится в газосборный трубопровод
Нефтяная эмульсия из сепарационного отсека поступает в отстойный по двум перфорированным коллекторам. Поднимаясь в верхнюю часть отсека, происходит разделение нефти и пластовой воды. Обезвоженная нефть поступает в сборный коллектор и выводится из аппарата.
Отделившаяся от нефти вода через переливные устройства поступает в водосборную камеру и с помощью регулятора уровня пластовая вода-нефть сбрасывается в систему подготовки дренажных вод.
Отстойник с вертикальным движением нефти (рис. 4.16)предназначен для разделения водно-нефтяных эмульсий при больших удельных нагрузках и необходимости получения нефти высокого качества, особенно при небольших разностях плотностей нефти и воды
7. Подготовка нефти на морских платформах
Нефтяная платформа — сложный инженерный комплекс, предназначенный для бурения скважин и добычи углеводородного сырья, залегающего под дном моря, океана либо иного водного пространства.
Подготовка нефти на платформе преимущественно сводится к отделению значительной части песка, газа и воды от нефти:
– нефть разгазируется для трубопроводного транспорта до давления 0,6 МПа;
– степень обезвоживания, как правило, доводится до содержания массовой доли воды в нефти до 0,5;
– содержание механических примесей в массовых долях 0,05.
Обессоливание нефти не всегда осуществляется на платформе: содержание солей желательно доводить до 100 мг/л, а в худшем случае – до 1800 мг/л.
При транспорте вязких нефтей по подводным трубопроводам используются специальные химреагенты – депрессаторы, снижающие ее вязкость, реже используют вариант перекачки вязкой нефти в газонасыщенномсостоянии: (до 10 м3 газа на 1 м3 нефти) при этом вязкость нефти снижается в 2-3 раза, но этот способ применим только при трубопроводном транспорте на сравнительно небольшие расстояния (до 50 км).
Подготовка газа на платформе сводится к очистке газа от механических примесей, максимально возможному отделению от тяжелых углеводородов и осушке газа. Извлечение паров воды из сырого газа позволяет транспортировать газ без образования гидратов, т. е. исключая возможность конденсации влаги в газопроводе.
Выбор схем сбора, подготовки и транспорта продукции морских скважин зависит от различных природно-геологических, технологических и организационно-экономических факторов, включая и назначение пунктов приема морской нефти (при ее вывозе танкерами на большие расстояния).
Технологические решения по подготовке газа и конденсата на морских акваториях можно свести к следующим основным принципиальным схемам, предназначенным для газовых и газоконденсатных месторождений.
В подготовке продукции морских скважин теплообменное оборудование, как и на суше, является важной составной частью всего технологического процесса:
– при подготовке нефти необходимы подогреватели для интенсификации процессов ее обезвоживания, в особенности вязких тяжелых нефтей;
– при подготовке газа с целью рекуперации холода, используемого для более интенсивного извлечения из газа тяжелых углеводородов и воды.
Обезвоживание
Обезвоживание нефтей - технологический процесс, проводимый в целях освобождения нефтей от излишнего балласта (воды и растворенных в ней веществ) перед транспортировкой и переработкой.
Обезвоживание нефти проводят путем разрушения (расслоения) водно-нефтяной эмульсии с применением деэмульгаторов, которые, адсорбируясь на границе раздела фаз, способствуют разрушению капель диспергированной в нефти воды.
Деэмульгаторы - это синтезированные химические соединения.
Характеристики деэмульгаторов:
-
способны не изменять свойства нефти и не реагировать с молекулами воды; -
просто извлекаются из сточной воды, отделённой от нефти; -
нетоксичны, инертны по отношению к оборудованию.
Обессоливание
Обессоливание нефти - процесс удаления из продукции нефтяных скважин минеральных (в основном хлористых) солей.
Последние содержатся в растворенном состоянии в пластовой воде, входящей в состав водонефтяной эмульсии (обводненная продукция скважин), реже в самой нефти — незначительное количество солей в кристаллическом состоянии.
Обессоливание нефти осуществляется в связи с тем, что высокое содержание солей способствует коррозии оборудования трубопроводов при перекачке нефти, приводит к закупориванию теплообменной аппаратуры и коррозии оборудования при ее дальнейшей переработке на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) и др.
Первично обессоливание нефти проводится на нефтяных промыслах (попутно с обезвоживанием) перед сдачей нефти потребителю (на экспорт или на НПЗ).
5.Методы предотвращения образования эмульсий
При подготовке нефтей к переработке разрушение эмульсий производится дважды: сначала деэмульгированию подвергают исходную эмульсионную нефть(процесс обезвоживания); затем — искусственную эмульсию, создаваемую при перемешивании нефти с промывной пресной водой (процесс обессоливания).
Процесс разрушения нефтяных эмульсий можно разделить на 3 элементарные стадии:
- столкновение взвешенных водяных капелек
- слияние их в более крупные
- осаждение укрупнившихся капель
Чтобы обеспечить возможно большее число столкновений водяных капелек, увеличивают скорость их движения в нефти различными способами: перемешиванием в специальных смесителях, при помощи ультразвука, электрического поля, подогрева и т. п.
Как показывает опыт, не каждое столкновение приводит к слиянию столкнувшихся капель, то есть не каждое столкновение оказывается эффективным. В нефтяных эмульсиях это усугубляется наличием на поверхности водяной капельки прочной адсорбционной оболочки эмульгатора. Поэтому для того чтобы столкновение водяных капелек было эффективным, необходимо, по крайней мере: – увеличить скорость движения капелек настолько, чтобы энергия столкновения была достаточной для разрушения прочной адсорбционной оболочки, или– ослабить структурно-механическую прочность адсорбционной пленки, или– совместное воздействие на эмульсию этих двух факторов. Для осаждения укрупнившихся водяных капелек также необходи- мы определенные условия. Из уравнения следует, что скорость движения выпадающих частиц пропорциональна квадрату их радиуса, разности плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды, ускорению свободного падения и обратно пропорциональна вязкости дисперсионной среды. Следовательно, ускорить расслоение фаз эмульсии можно, увеличив размер водяных капелек, разность плотностей воды и нефти и уменьшив вязкость нефти или применив искусственно созданные вторичные ускорения. Вопрос об увеличении разности плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды, а также уменьшения вязкости дисперсионной среды обычно разрешается путем увеличения температуры. При увеличении температуры до 80-100°С разность плотностей увеличивается примерно на 10-20%. Вязкость большинства нефтей очень резко снижается при увеличении температуры до 60-70°С. При дальнейшем повышении температуры снижение вязкости незначительно. Повышение температуры, кроме того, уменьшает прочность адсорбционных слоев на границе раздела фаз.
6.Установки обессоливания и обезвоживания
Основными технологическими аппаратами и оборудованием установок обезвоживания и обессоливания являются теплообменники, подогреватели, отстойники, электродегидраторы, резервуары, насосы, сепараторы-деэмульсаторы.
Обезвоживание и обессоливание нефти – взаимосвязанный процесс, так как основная масса солей находится в пластовой воде и удаление воды приводит к обессоливанию нефти.
Для обезвоживания и обессоливания нефти используют следующие методы: гравитационный, термический, химический, электрический и комбинированный.
Выбор метода зависит от состава, физико-химических свойств нефти, процентного содержания воды, прочности оболочек водно-нефтяной эмульсий, дебита скважин и т.д.
Гравитационное холодное отстаивание проводят:
- с периодическим режимом в резервуарах;
- в отстойниках непрерывного действия и трубных водоотделителях.
Холодное гравитационное отстаивание без подогрева водно-нефтяной эмульсий и без применения деэмульгаторов используется редко и только на первой ступени обезвоживания нефти.
Термическое обезвоживание нефти. При повышении температуры водно-нефтяной эмульсии до 50-100°С снижается прочность оболочки на поверхности частицы воды, что облегчает слияние глобул (капель) воды. При этом увеличивается скорость оседания частиц при отстаивании. Нагрев нефти осуществляется в теплообменниках или печах перед отстойниками или непосредственно в установках-деэмульсатора
Химическое обезвоживание нефти. Этот метод основан на разрушении эмульсий при помощи химических реагентов-деэмульсаторов, которые подаются в нефтесборный трубопровод, отстойник или в резервуар. В качестве деэмульсаторов используют поверхностные активные вещества (ПАВ) (дипроксамин, проксамин, дисолван, сепарол, полиакриламид и др.) в количестве от 5 до 60г на 1т нефти.
Деэмульгатор должен выполнять следующие требования:
а) высокоактивным при малых удельных его расходах;
б) дешёвым и транспортабельным;
- хорошо растворяться в воде или нефти;
- не ухудшать качества нефти;
- не менять свойств при изменении температуры.
Электрическое обезвоживание и обессоливание нефти. При прохождении эмульсии через электрическое поле капли воды и солей стремятся к электродам. Происходит разрушение адсорбированных оболочек капель, что облегчает их слияние при столкновениях и увеличивает скорость деэмульсации. Такие установки называют электродегидраторами. Работают они при частоте 50Гц и напряжении на электродах 10-45 кВ.
Комбинированные методы обезвоживания нефти. В сочетании с гравитационным отстаиванием применяют различные комбинации методов обезвоживания нефти, например: термическое и химическое, термическое и электрическое.
Отстойники. Предназначены для отстоя нефтяных эмульсий, разделения их на нефть и пластовую воду. В основном используются горизонтальные отстойники: ОГ-200; ОГ-200С; ОВД-200 и ОБН-3000/6 и др.
Иногда при обработке нефти на ступени обезвоживания необходимо отделить свободный газ, выделившийся при нагревании нефти и некотором снижении общего давления в системе. Для отделения газа из нагретой нефтяной эмульсии перед отстойниками устанавливают специальные сепараторы или же предусмотрен отбор газа непосредственно из отстойника
Конструктивно горизонтальный отстойник (рис.4.15) представляет собой горизонтальную цилиндрическую ёмкость, в которой установлена перегородка, разделяющая на два отсека: сепарационный и отстойный, которые сообщаются с помощью двух коллекторов-распределителей, расположенных в нижней части корпуса. В верхней части сепарационного отсека установлены распределитель эмульсии со сливными полками и сепаратор газа.
В нижней части отстойного отсека расположены два трубчатых перфорированных коллектора. В верхней – четыре сборника нефти, соединённых со штуцерами вывода нефти из аппарата.
Отстойник оснащён приборами контроля за параметрами технологического процесса, регуляторами уровня раздела фаз, предохранительной и запорной арматурой.
Подогретая нефтяная эмульсия с введённым реагентом-деэмульгатором поступает в распределитель эмульсии сепарационного отсека и по сливным полкам корпуса стекает в нижнюю часть отсека. Газ, выделившийся из нефти в результате её нагрева и снижения давления, проходит через сепаратор и при помощи регулятора уровня нефть-газ отводится в газосборный трубопровод
Нефтяная эмульсия из сепарационного отсека поступает в отстойный по двум перфорированным коллекторам. Поднимаясь в верхнюю часть отсека, происходит разделение нефти и пластовой воды. Обезвоженная нефть поступает в сборный коллектор и выводится из аппарата.
Отделившаяся от нефти вода через переливные устройства поступает в водосборную камеру и с помощью регулятора уровня пластовая вода-нефть сбрасывается в систему подготовки дренажных вод.
Отстойник с вертикальным движением нефти (рис. 4.16)предназначен для разделения водно-нефтяных эмульсий при больших удельных нагрузках и необходимости получения нефти высокого качества, особенно при небольших разностях плотностей нефти и воды
7. Подготовка нефти на морских платформах
Нефтяная платформа — сложный инженерный комплекс, предназначенный для бурения скважин и добычи углеводородного сырья, залегающего под дном моря, океана либо иного водного пространства.
Подготовка нефти на платформе преимущественно сводится к отделению значительной части песка, газа и воды от нефти:
– нефть разгазируется для трубопроводного транспорта до давления 0,6 МПа;
– степень обезвоживания, как правило, доводится до содержания массовой доли воды в нефти до 0,5;
– содержание механических примесей в массовых долях 0,05.
Обессоливание нефти не всегда осуществляется на платформе: содержание солей желательно доводить до 100 мг/л, а в худшем случае – до 1800 мг/л.
При транспорте вязких нефтей по подводным трубопроводам используются специальные химреагенты – депрессаторы, снижающие ее вязкость, реже используют вариант перекачки вязкой нефти в газонасыщенномсостоянии: (до 10 м3 газа на 1 м3 нефти) при этом вязкость нефти снижается в 2-3 раза, но этот способ применим только при трубопроводном транспорте на сравнительно небольшие расстояния (до 50 км).
Подготовка газа на платформе сводится к очистке газа от механических примесей, максимально возможному отделению от тяжелых углеводородов и осушке газа. Извлечение паров воды из сырого газа позволяет транспортировать газ без образования гидратов, т. е. исключая возможность конденсации влаги в газопроводе.
Выбор схем сбора, подготовки и транспорта продукции морских скважин зависит от различных природно-геологических, технологических и организационно-экономических факторов, включая и назначение пунктов приема морской нефти (при ее вывозе танкерами на большие расстояния).
Технологические решения по подготовке газа и конденсата на морских акваториях можно свести к следующим основным принципиальным схемам, предназначенным для газовых и газоконденсатных месторождений.
В подготовке продукции морских скважин теплообменное оборудование, как и на суше, является важной составной частью всего технологического процесса:
– при подготовке нефти необходимы подогреватели для интенсификации процессов ее обезвоживания, в особенности вязких тяжелых нефтей;
– при подготовке газа с целью рекуперации холода, используемого для более интенсивного извлечения из газа тяжелых углеводородов и воды.