Деэмульгаторы для подготовки тяжелых нефтей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.13, кандидат технических наук Аль-Обайди Адель Шариф Хамади

• Аль-Обайди Адель Шариф Хамади
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Аль-Обайди Адель Шариф Хамади

Введение.

1. Теоретические основы процессов обезвоживания и обессолива-ния высоковязких нефтей.

1.1. Физико-химические основы образования нефтяных эмульсий.

1.2. Механизм разрушения водонефтяных эмульсий.

1.3. Поверхностно-активные свойства деэмульгаторов.

1.4. Реологические и эмульсионные свойства нефтей.

2. Оценка основных факторов влияющих на устойчивость водонефтяных эмульсий и эффективность деэмульгаторов.

2.1. Приготовление товарных форм деэмульгаторов.

2.2. Определение эффективности деэмульгаторов.

2.3. Определение реологических характеристик нефтяных эмульсий.

2.4. Определение краевого угла смачивания парафинов и ас-фальтосмолистых соединений водными растворами композиционных деэмульгаторов.

3. разработка композиционных деэмульгаторов для разрушения высокоустойчивых водонефтяных эмульсий.

3.1. Обоснование выбора условий обезвоживания образца искусственной эмульсии.

3.2. Композиционные деэмульгаторы на основе Реапона-4В, обоснование подбора компонентов композиционных деэмульгаторов.

3.3. Смачивающая способность композиционных деэмульгаторов.

4. Изучение влияния композиционных деэмульгаторов на реологические характеристики нефтяной эмульсии.

5. Исследование эмульсионных и реологических свойства нефтяных эмульсий с использованием прибора роторно-пульсационного акустического аппарата (РПАА).

5.1. Изучение влияния механико-акустического воздействия на реологические характеристики высоковязких нефтяных эмульсий.

5.2. Изучение влияния композиционных деэмульгаторов на реологииические характеристики нефтяной эмульсии при оптимальных условиях времени и интенсивности, числе оборотов ротора РПАА.

Выводы.

Список литература.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Деэмульгаторы для подготовки тяжелых нефтей»

Актуальность темы: Поскольку водонефтяная эмульсия представляет собой неустойчивую систему, тяготеющую к образованию минимальной поверхности раздела фаз, вполне естественно ожидать наличие у нее склонности к расслоению. Однако в реальных условиях эксплуатации нефтедобывающего оборудования во многих случаях образуются эмульсии, обладающие высокой устойчивостью. Это в значительной степени определяет выбор технологии их дальнейшей обработки, а также глубину отделения водной фазы от нефти. Агрегативную устойчивость эмульсий измеряют временем их существования до полного разделения образующих эмульсию жидкостей.

Важным аспектом в подготовке тяжелых нефтей является разработка композиционных деэмульгаторов, так как известные реагенты малоэффективны при обезвоживании и обессоливании продукции нефтяных скважин. Одним из направлений в решении этой задачи является создание эффективных деэмульгаторов путем разработки синергетических композиций на основе неионогенных ПАВ, которые широко применяются в промысловой подготовке нефти. Такие композиции, как правило, наряду со свойствами, присущими отдельным компонентам, входящим в их состав, обладают комплексом свойств, являющихся результатом их совместного действия. Этот путь позволяет усилить наиболее важные характеристики реагентов и расширить их функциональное действие.

Необходимость многофункционального действия деэмульгаторов обусловлена, прежде всего, разнообразием способов добычи и сложностью состава добываемых нефтей. Условия применения реагентов в системе сбора, транспорта и подготовки нефти требуют оценки их влияния на реологические свойства нефтяных эмульсий. Исходя из современных представлений о роли отдельных компонентов в стабилизации нефтяной эмульсии, а также в соответствии с общепринятым механизмом их разрушения реагенты, де-эмульгаторы должны обладать высокой поверхностной активностью при адсорбции, как из водной, так и из нефтяной фазы; смачивающей и пептизирующей способностью в отношении коллоидных дисперсных частиц природных стабилизаторов.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с межвузовской на-учнотехнической программой "Технология добычи, транспорта и углубленной переработки нефти, газа и конденсата", утвержденной приказом Министерства образования России № 865 от 03.04.98, в рамках планов НИР КГТУ (2000 - 2003 гг.).

Цель работы: Разработка синергетических композиций на базе промышленных неионогенных поверхностно - активных веществ (например, Реапон-4В) и модифицирующих добавок, в качестве которых исследовались метиловые и бутиловые эфиры этиленгликоля и диэтиленгликоля, а также их смеси. Кроме того, в качестве модификатора был использован кубовый остаток производства гликолей ОАО "Казаньоргсинтез". Для достижения поставленной цели, т.е. разработки высокоэффективного деэмульгатора для подготовки тяжелых нефтей, необходимо было решить следующие задачи:

• изучить физико-химический состав, эмульсионные и реологические свойства устойчивых высоковязких водонефтяных эмульсий;

• исследовать поверхностно- активные свойства новых композиционных составов деэмульгаторов для обезвоживания и обессоливания высоковязких нефтей;

• изучить влияние механико-акустического воздействия с широким диапазоном излучаемых частот на реологические характеристики высоковязких нефтяных эмульсий, а также влияние композиционных деэмульгаторов на реологические характеристики нефтяной эмульсии при оптимальных условиях времени и интенсивности, числе оборотов роторно-пульсационного акустического аппарата РПАА.

Научная новизна: Определены закономерности изменения поверхностно- активных свойств: смачивающей способности от состава композиций, состоящих из Реапона-4В и модифицирующих добавок реагентов - растворителей. Установлено, что синергизм деэмульгирующего действия разработанных композиционных деэмульгаторов при обезвоживании нефтяных эмульсий в определенном диапазоне соотношений компонентов обусловлен экстремальным изменением смачивающего действия в области мицеллообразования, а динамика отделения воды в эмульсии зависит от скорости установления равновесного угла смачивания.

• На основе исследований комплекса поверхностно-активных свойств ряда наиболее распространенных деэмульгаторов и ПАВ, используемых в различных областях промышленности, установлено, что для эффективного разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий необходимо использовать композиционные смеси реагентов, один из которых должен проявлять смачивающе-моющее действие по отношению к дисперсным частицам.

• Исследованы свойства новых реагентов и показана возможность использования их как в качестве деэмульгаторов, так и компонентов композиционных смесей при разрушении устойчивых эмульсий высоковязких нефтей.

• Разработаны композиционные деэмульгаторы и новые способы для процессов обезвоживания и обессоливания высоковязких нефтей. Практическая ценность: Разработаны новые композиционные деэмульгаторы на основе промышленных неионогенных блок-сополимеров оксидов этилена и пропилена (Реапона-4В) и модифицирующей добавки реагентов-растворителей, применение которых в процессах промысловой подготовки нефти позволяет расширить ассортимент отечественных реагентов, обладающих высокой деэмульгирующей эффективностью и снижающих вязкость нефтяных эмульсий.

Апробация работы: Диссертационная работа выполнена на кафедре химической технологии переработки нефти и газа Казанского государственного технологического университета. Основные результаты диссертационной работы докладывались на XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии, Казань 2003г.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 3 работы: 2 статьи, тезисы доклада.

Заключение диссертации по теме «Нефтехимия», Аль-Обайди Адель Шариф Хамади

выводы

1. Изучены закономерности изменения краевого угла смачивания водных растворов от состава композиционных деэмульгаторов на основе Реапона-4В и реагентов-растворителей (KOI, БК, БЦ, ПК, К02, МК, МЦ) целя целевых продуктов и отходов производства бутилового и метилового эфиров моно - и диэтилен гликолей ОАО "Казаньоргсин-тез", получающихся в процессе производства эфиров этиленгликоля.

2. Установлено, что синергизм деэмульгирующего действия композиционных деэмульгаторов при обезвоживании и обессоливания высоковязких и тяжелых нефтей в определенном диапазоне соотношений компонентов обусловлен экстремальным изменением смачивающего действия в области мицеллообразования, а динамика отделения воды в эмульсии зависит от скорости установления равновесного угла смачивания.

3. На основании изученных закономерностей деэмульгирующей эффективности и поверхностно-активных свойств определены оптимальные соотношения компонентов в композиции реагентов-растворителей (К01, БК, БЦ, ПК, К02, МК, МЦ) и разработаны товарные формы на основе Реапона-4В.

4. Исследованы поверхностно-активные и деэмульгирующие свойства новых реагентов. Результаты исследований показали, что некоторые из них могут быть использованы не только как деэмульгаторы, но и как компоненты смесей для повышения их смачивающе-моющего действия.

5. Снижение вязкости нефтяной эмульсии при обработке ее разработанными композиционными деэмульгаторами дает возможность использования новых композиций для внутритрубной деэмульсации.

6. Разработаны новые композиционные деэмульгаторы и способы для разрушения устойчивых эмульсий. Внедрение разработанных мероприятий позволит решить проблему переработки некондиционной продукции и вопросы, связанные с экологией при утилизации отходов предварительного обезвоживания и обессоливания нефти. Изучено влияние механико-акустического воздействия на реологические характеристики высоковязких нефтяных эмульсий. Результаты исследования показали, что при соответствующих скоростях вращения ротора РПАА, даже из стойких неньютоновских эмульсий воду можно выделить без существенных дополнительных затрат (дополнительный расход реагентов, предварительный нагрев и.т.д.).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Аль-Обайди Адель Шариф Хамади, 2004 год

1. Левченко Д.Н. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения. М.: Химия, 1967.-200 с.

2. Байков Н.М., Колесникова Б.В., Челпанов П.И. Сбор, транспорт и подготовка нефти. М.: Недра, 1975. - 317 с.

3. Маринин Н. С., Тарасов М.Ю., Савватаев Ю. Н. и др., Подготовка высоковязких нефтей на месторождениях Крайнего Севера Обз. инф. сер. Нефтепромысловое дело. -1983. -Вып. 18. 41 с.

4. Валиханов А. В., Булгаков Р. Т, Мансуров, Э.И. и др., Оптимизация процессов сбора , транспорта и подготовки нефти , Казань, 1971. -96 с.

5. Позднышев Г.Н., Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. -М.: Недра, 1982.-221 с.

6. Тонкошуров Б.П., Серб-Сербина Н.М., Смирнова A.M. Основы химии-ческого деэмульгирования нефтей. М.: Гостоптехиздат, 1946. - 54с.

7. Смирнов Ю.С., Мелошенко Н.П. Современное состояние и перспективы развития деэмульгаторов для подготовки нефти за рубежом// Обз. инф.сер. Нефтепромысловое дело. 1987. Вып. 17.-39 с.

8. Смирнов Ю.С. Применение деэмульгаторов для подготовки нефти на промыслах, Обз. информ. сер. Нефтепромысловое дело.-1987.-Вып.20., 43 с.

9. Левченко Д.Н., Бергштейн Н.В., Николаева Н.М. Технология обессоливания нефтей на нефтеперерабатывающих предприятиях. -М.: Химия, 1985. -168 с.

10. Петров А.А. Реагенты деэмульгаторы для обезвоживания и обессоливания нефтей. - Куйбышев: Куйбышевское книжное издательство, 1965.-144 с.

11. Левченко ДН. Выделение и исследование эмульгаторов нефтяных эмульсий //Химия и технология топлив и масел. 1970. - №10. - с.21-25.

12. Тронов В.П. Разрушение эмульсий при добыче нефти. М.: Недра, 1974,271 с.

13. Байков Н.М., Позднышев Г.Н., Мансуров Р.И. Сбор и промысловая подготовка нефти, газа и воды. М.: Наука, 1975. - 224 с.

14. Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. -М.: Недра, 1982.-156 с.

15. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Избранные труды. М.: Наука, 1978. - 368 с.

16. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии (поверхностные явления и дисперсные системы). М.: Химия, 1982. - 400 с.

17. Ребиндер П.А.// Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная Химия. М.: Наука, 1978. 368с

18. Глебовская В. А., Волъкенштейн М- В. // Журнал общей химии 1948 -т. 18-вып. 8- 1440 с.

19. Махонин Г. М-, Петров А. А., Борисов С. Н // Химия и технология топлив и масел 1979-, №12, 38с.

20. Байваровская Ю.В., Городиский Е.И, Шипигузов JI.M. и др., Влияние механических примесей на процесс подготовки нефти, Нефтепромысловое дело. -1983. -Вып.7. -с.18-19.

21. Тронов В.П., Орлинская В.П., Золотухина JI.A. и др., Исследование прочности адсорбционных пленок на границе раздела нефть-вода , Тр.ТатНИПИнефть, Бугульма, 1977. - Вып.35. -с.259-267.

22. Исмагилов И.Х., Тронов В.П., Ширеев А.И., Сахабутдинов Р.З. Экспериментальное исследование и разработка технологии обезвоживания природных битумов месторождений Татарии //Обзор, инф, сер. Нефтепромысловое дело 1992. - 58 с.

23. Добросок И.Б., Лапига Е.А., Климова JT.3. Анализ природных стабилизаторов неразрешенной части нефтяной эмульсии в процессе подготовки нефти // Нефтепромысловое дело 1994. -;№ 7-8.-С. 17-18.

24. Мавлютова М.З., Мамбетова JI.M., Асфаган И.И. Сульфид железа как стабилизатор нефтяных эмульсий и стимулятор коррозии. Тр. БашНИПИнефть, Уфа, 1973. - Вып. 37. -с. 124-127.

25. Петров А.А., Борисов С.И., Смирнов Ю.С.Механизм действия ПАВ, как деэмульгаторов нефтяных эмульсий В кн. Тр. международного конгресса по поверхностно-активным веществам.- М.:1978.-Т.З.-с.972-984.

26. Ребиндер П.А., Трапезников А.А. ,Жур. физ.химии.,1938.№ 12.-е.573-578.

27. Борисов С.И., Петров А.А. Состав защитных слоев, величина адсорбции и дисперсность эмульсий типа В/М в зависимости от углеводородного состава растворителя высокомолекулярной части нефти ,Тр. Гипровостокнефти. 1975. - Вып. 24. - с 170-180.

28. Махонин Г.М., Петров А.А., Веретенникова И.В. Состав и структура смолисто-асфальтеновых компонентов стабилизаторов нефтяных эмульсий //Тр. Гипровостокнефти. 1977. - Вып. 30. - с 160-170.

29. Борисов С.И., Петров А.А. Влияние состава и величины адсорбции стабилизатора нефтяных эмульсий на удельный расход реагента // Тр. Гипровостокнефти. 1978. - Вып. 32. - с 158-162.

30. Борисов С.И., Петров А.А. Роль отдельных компонентов высокомолекулярной части нефти в стабилизации нефтяных эмульсий, Тр. Гипровостокнефти. 1975. - Вып. 26. - с 102-112.

31. Веретенникова И.В., Петров А.А., Валяев Б.Г. Состав потенциальных стабилизаторов нефтяных эмульсий и их связь с параметрами обезвоживания при низких температурах // Тр. Гипровостокнефти. -1975. Вып. 26. - с 124-129,

32. Палий П.А., Григоращенко Г.Н., Соколов А.Г. и др. О совместной подготовке нефти и воды.// Нефтяное хозяйство. 1975. №9. - с.37-39.

33. Петров А.А., Позднышев Г.Н. Коллоидные стабилизаторы нефтяных эмульсий//Тр. Гипровостокнефти.— 1971.-Вып. 13.-е 3-8.34,35,3637,38,39,40,41,4243,44,45