способ предотвращения образования стойких нефтяных эмульсий в насосах

Формула изобретения

Способ предотвращения образования стойких нефтяных эмульсий в насосах путем добавления к перекачиваемой эмульсии "вода в нефти" избыточного количества дренажной воды с остаточным содержанием реагента-деэмульгатора, отличающийся тем, что смесь эмульсий и дренажной воды с содержанием водной фазы 70 - 75% непрерывно перемешивают в турбулентном режиме при входе в насос в смесителе до получения однородной прямой эмульсии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области подготовки нефти на промыслах, в частности к процессам перекачки водонефтяных эмульсий в насосах.

В процессе сбора и подготовки нефти на промыслах возникает необходимость в установке перекачивающих средств. За редким исключением, перекачиваемая жидкость представляют собой эмульсию типа вода в нефти. При прохождении эмульсии через агрегаты перекачивающих средств имеет место интенсивное передиспергирование системы со значительным уменьшением размеров капель дисперсии и увеличением кинетической устойчивости системы. Например, при прохождении эмульсии через ступени центробежного насоса размеры капель воды уменьшаются до 1-0,2 мк (см., например, Каплан Л.С. "Исследование работы погружного центробежного насоса на водонефтяных смесях Туймазинского месторождения". Нефтяное хозяйство, N 2 49-51, 1976). Легко подсчитать, что разделение такой эмульсии путем отстоя без предварительного укрупнения капель внутренней фазы может потребовать несколько суток.

Для уменьшения передиспергирования капель внутренней фазы при перекачке эмульсии предлагается использовать винтовые насосы (Зарецкий Б.Я. и др. Влияние способа эксплуатации на степень эмульгирования нефти и качество образуемых эмульсий. "Нефтяное хозяйство", 1976, N 10, 32-34). Недостатком предлагаемого метода является несовершенство винтовых насосов, кроме того передиспергирование эмульсий в целом не устраняется.

Известен способ подачи воды для предотвращения образования нефтяных эмульсий (а.с. N 23312 по кл. E 21 B 43/20, 5е, 41) путем подачи избытка воды в затрубное пространство или другим путем к глубинному насосу или под него. Недостатком способа является слабое подавление процессов передиспергирования капель эмульсии, кроме того в результате прохождения двухфазной системы через насос не происходит разрушения перекачиваемой эмульсии. Малая эффективность способа объясняется тем, что на прием к насосу эмульсии и вода поступают расслоенным потоком, кроме того, без применения реагента-деэмульгатора требуется большое количество промывочной воды (при содержании водной фазы 70 - 75% способ не эффективен) и происходит частичное эмульгирование добавляемой воды.

Цель изобретения состоит в повышении эффективности способа путем исключения передиспергирования капель внутренней фазы при прохождении через насос и попутного разрушения перекачиваемой эмульсии.

Способ предотвращения образованных стойких нефтяных эмульсий в насосах путем добавления к перекачиваемой эмульсии "вода в нефти" избыточного количества дренажной воды с остаточным содержанием реагента-деэмульгатора, отличающийся тем, что смесь эмульсии и дренажной воды с содержанием водной фазы 70 - 75% непрерывно перемешивают в турбулентном режиме при входе в насос в смесителе до получения однородной прямой эмульсии.

Сравнительная эффективность предварительного перемешивания добавляемого избытка водной фазы к перекачиваемой эмульсии представлена в таблице. Из представленных данных следует, что предварительное перемешивание с интенсивностью (Re_ц = 1500) и длительностью (0,5 мин) предотвращают образование (замешивание) эмульсии (опыты 4, 5, 6) в сравнении с условиями передиспергирования с интенсивностью (Re_ц = 6000 + 10000) и длительностью (0,5 мин) без предварительного перемешивания (опыты 1, 2). Кроме того, предварительное перемешивание способствует разрушению перекачиваемой эмульсии, т.е. эмульсия после предварительного перемешивания и передиспергирования с высоким уровнем турбулентного перемешивания расслаивается быстрее, чем контрольная проба после замешивания эмульсии (см. акты лабораторных и опытно-промысловых исследований). Положительный эффект предварительного перемешивания заключается в том, что при добавлении к перекачиваемой обратной эмульсии избытка водной фазы (до 70 - 75% об. к нефтяной фазе) и умеренном турбулентном перемешивании в смесителе происходит диспергирование эмульсии в воде в образованной прямой эмульсии, где перемешиваемая эмульсия находится в виде капель дисперсии в водяной фазе. Уровень турбулентного перемешивания в смесителе определяется необходимостью образования однородной системы капель перекачиваемой эмульсии в водной фазе, что значительно ниже уровня турбулентности, при котором происходит замешивание и передиспергирование капель эмульсии (например, в насосе). Т.к. вязкость нефти значительно ниже вязкости водной фазы, то при прохождении через насос капельки эмульсии в воде дробятся при значительно более высоком уровне турбулентного перемешивания, чем капельки воды в нефти в сравнимых условиях (работы Тейлора и Токотина по дроблению капель эмульсии). Кроме того, при дроблении капель перекачиваемой эмульсии в воде поле сдвиговых направлений происходит разрушение эмульсий вследствие того, что перед распадом капельки вытягиваются в цилиндрики неустойчивых размеров с диаметром, соизмеримым с диаметром капель внутренней фазы. При этом капельки вытесняются на границу раздела фаз и ослосцируют с водной фазой.

Необходимость предварительного перемешивания для предотвращения передиспергирования отпадает только в том случае, если лопатки мешалки (ротора насоса) заведомо погружены в водную фазу, однако и в этом случае эффективность предварительного перемешивания во всех случаях была ниже (таблица, опыты 3, 7 и акт лабораторных исследований). И напротив, если в системе после предварительного перемешивания дать расслоиться в течение 0,5 мин, то предварительное перемешивание не оказывает эффекта (опыт 4, верхнее расположение мешалки, акт лабораторных испытаний).

Пример. Эмульсия типа вода в нефти Сергеевского месторождения, девонская ₂₀= 40 сст, ²₄⁰= 0,20, поступившая на прием насоса с содержанием водной фазы 20% (²₄⁰= 1,07) и размерами капель внутренней фазы соответствующей дисперсности промысловых эмульсий перед насосом на УПН, смешивается с дренажной водой (²₄⁰= 1,07) с остаточным содержанием реагента-деэмульгатора (20 г/т) в количестве, соответствующем 75% объемному содержанию водной фазы в системе, и затем перекачивается в гидродинамическом смесителе непрерывно и без расслоения фаз подается из смесителя на прием насоса, где при прохождении через насос происходит тонкое диспергирование транспортируемой эмульсии в воде с попутным разрушением эмульсии.

Далее двухфазная система поступает в трубный делитель фаз, откуда водная фаза насосом возвращается к смесителю на прием насоса, а прокачиваемая эмульсия поступает на дальнейшую обработку.

Предложенный способ позволяет не только избежать передиспергирования эмульсии, но также способствует ее разрушению при прохождении через насос, что позволит существенно интенсифицировать процессы подготовки нефти и уменьшить стоимость установок подготовки нефти за счет сокращения числа аппаратов, необходимых для укрупнения и отстоя капель эмульсии.