Содержание к диссертации
АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ
УСТОЙЧИВЫХ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ НА
ПОЗДНЕЙ СТАДИИ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ МЕСТО
РОЖДЕНИЙ 8
Устойчивость водонефтяных эмульсий 8
Причины образования устойчивых эмульсий и промежуточных
слоев 10
Влияние химических реагентов, применяемых б системе нефтедобычи, на формирование устойчивых водонефтяных эмульсий» 17
Влияние реагентов, применяемых для интенсификации притока нефти 18
Влияние физико-химических методов повышения нефтеотдачи 21
Влияние химреагентов, применяемых для ограничения во-
допритока 25
Современное состояние проблемы подготовки нефти и обра
ботки промежуточных слоев 27
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЬШ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ
ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В НЕФТЕ
ДОБЫЧЕ, НА ФОРМИРОВАНИЕ И УСТОЙЧИВОСТЬ ВО
ДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ 34
Анализ применения химреагентов в ОАО «Татнефть» 34
Влияние кислот и щелочей 40
Влияние ингибиторов коррозии и технологий их применения 50
2.3.1 Исследование влияния ингибиторов коррозии на разруше
ние эмульсий 51
2.3.2 Исследование влияния ингибиторов коррозии на качество
дренажных вод 53
2.3.3 Результаты исследования промысловых эмульсий 57
Влияние водорастворимых полимеров 59
увеличения пефтеизвлеченкя. 62
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ СЛОЕВ И ОСОБЕННОСТЕЙ ИХ ФОРМИРОВАНИЯ В ОТСТОЙНЫХ АППАРАТАХ УСТАНОВОК
ПОДГОТОВКИ НЕФТИ ОАО «ТАІТШОТЬ» 68
Исследование структуры и физико-химических свойств проме- - -
жуточаых слоев 68
3.2 Исследование роли деэмулъгаторов в формировании устойчи
вых эмульсии и промежуточных слоев 76
4 МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕ
МЫ СТАБИЛЬНОСТИ РАБОТЫ УСТАНОВОК ПОДГОТОВКИ
НЕФТИ 101
Методологический подход к отбору и допуску химреагентов к применению 101
Методологический подход к контролю степени разрушенности эмульсий и использования деэмулъгаторов в системе нефтесбора 103
Совершенствование технологии подготовки нефти ПО
5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ПРОМЕЖУ
ТОЧНЫХ СЛОЕВ 117
5.1 Исследование влияния разбавителей, температуры и химреаген
тов на процесс разрушения промежуточных слоев 117
5-2 Исследование физических методов воздействия на процесс раз
рушения промежуточных слоев 121
5.2.1 Влияние турбулизации на разрушение промежуточных
слоев г 121
% 5.2,2 Влияние ультразвука на разрушение промежуточных
слоев .122
5.2.3 Разрушение промежуточных слоев под действием центро
бежных сил 124
5.3 Технология обработки промежуточных слоев 133
Принципиальная технологическая схема процесса обработки промежуточных слоев 133
Технические характеристики установки 136
533 Схема обвязки установки 137
Результаты опытно-промышленных испытаний технологии обработки промежуточных слоев 140
Принципиальная технологическая схема процесса переработки концентрата механических примесей 141
6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 146
6.1 "Расчет экономического эффекта от внедрения технологии
обработки промежуточных слоев 146
6.2 Расчет гарантированного экономического эффекта от вне-
ф дрения методики оптимизации точек ввода и расхода деэмуль-
гатора 4 146
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 155
/ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 157
ПРИЛОЖЕНИЯ 168
Введение к работе
Вступление нефтяных месторождений в позднюю стадию разработки характеризуется значительным ухудшением структуры, непрерывным увеличением доли трудноизвлекаемых запасов нефти, обводнением пластов и продукции скважин. Стабилизация добычи нефти на этой стадии обеспечивается яе только освоением новых площадей, но и реализацией третичных методов нефтешвлечения: химических, физических, физико-химических, обеспечивающих максимальное извлечение нефти из продуктивных пластов и осуществляемых с применением широкого ассортимента химических реагентов. При интенсивном техногенном воздействии на структуру горной породы и добываемую продукцию растет коррозионная активность добываемой жидкости, формируются устойчивые водонефтяные обратные, прямые и множественные эмульсии, осложняющие процессы подготовки нефти и воды, приводящие к образованию устойчивых промежуточных слоев в отстойных аппаратах установок подготовки нефти (УПН) и влекущие за собой увеличение эксплуатационных затрат на подготовку пефти и воды, защиту от коррозии нефтепромыслового оборудования и трубопроводных систем. Ассортимент химических реагентов, применяемых в системе добычи, сбора и транспорта нефти, очень разнообразен, влияние их па устойчивость водонефтяных эмульсий неоднозначно. Значительные осложнения в процессы подготовки нефти и воды вносят поверхностно-активные вещества, применяемые во многих технологических процессах: повышение нефтеотдачи, защита от коррозии, предотвращение соле- и парафиноотложений, разрушение эмульсий и т.д. Кроме того, на сегодняшний момент нет единого понимания в вопросе о побочном эффекте деэмульгаторов - повышение устойчивости эмульсий и стабилизации промежуточных слоев в отстойных аппаратах установок подготовки нефти. На сегодняшний день эти процессы остаются малоизученными,
Поступление эмульсий, l осложненных наличием различного рода стабилизаторов, на установки подготовки нефти ведет к ухудшению процессов обезвоживания. Промежуточные слои перестают выполнять роль зоны активной коалесценции и фильтрации капель воды и механических примесей и переходят в разряд устойчивых эмульсий, которые отрицательно влияют на качество подготовки нефти. Поэтому актуальными являются вопросы повышения эффективности допросов подготовки, нефта иа осшжн.ешшх. змуаь-сий на основании исследований влияния на них химических реагентов, применяемых в нефтедобыче, разработки методов стабилизации работы установок подготовки нефти и технологий обработки осложненных водонефтяных эмульсий.
Многими исследователями ведутся работы по изучению свойств и условии разрушения промежуточных слоев, выводимых из отстойных аппаратов для последующей обработки. Несмотря на большое количество работ по изучению свойств и условий разрушения промежуточных слоев эта проблема на практике остается весьма актуальной. Разнообразие состава и физико-
химических свойств промежуточных слоев на различных месторождениях обуславливает и разнообразие подходов к разработке технологий их обработки.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности процессов подготовки нефти на поздней стадии разработки нефтяных месторождений в условиях поступлення осложненных водонефтяных эмульсий.
В соответствий с поставленной целью в работе решались следующие основные задачи:
L Исследование влияния на формирование водонефтяных эмульсий химических реагентов, применяемых в системе нефтедобычи для интенсификации притока нефти и стимуляции скважин, увеличения нефтеизвлечения, ограничения водопритока и защиты трубопроводов от коррозии.
Исследование состава, структуры и свойств промежуточных слоев и особенностей их формирования в отстойных аппаратах установок подготовки нефти,
Исследование роли маслорас-шоримых (гидрофобных) деэмульгато-ров в повышении устойчивости эмульсий її образовании промежуточных слоев,
Разработка методологических подходов к решению проблемы стабильности работы установок подготовки нефти в условиях поступления осложненных эмульсий.
Исследование влияния термохимических и физических методов воздействия на процесс разрушения промежуточных слоев и разработка, технологии их обработки.
Решение поставленных задач проводилось с помощью теоретических,
лабораторных и промысловых исследований. Для анализа использовалась
информация НГДУ ОАО «Татнефть» и результаты, полученные при выпол
нении лабораторных и промысловых исследований в соответствии с темати
ческим планом научно-исследовательских работ ТатНИПИнефть. ^
На основании исследований получены следующие новые результаты:
Научно обоснована концепция подготовки нефти на поздней стадии разработки нефтяных месторождений в условиях поступления осложненных водонефтяных эмульсий.
Установлены зависимости влияния химических реагентов на основе ПАВ и полиакриламида на динамику и глубину процесса предварительного и глубокого обезвоживания нефти и качество сточной воды по концентрации в пей нефти.
Установлено, что для поздней стадии разработки нефтяных месторождений ОАО «Татнефть» характерно образование в аппаратах подготовки нефти двух типов промежуточных слоев: I тип - сульфидно-асфальтосмололарафивового тина, и II тип - промежуточные слои, стабилизированные гелеобразными ассоциатами..
Установлен основной фактор стабилизации промежуточных слоев П типа - побочный отрицательный эффект от использования гидрофобных де-
эмульгаторов в повышенных дозировках, заключающийся в увеличении устойчивости эмульсий нефтей за счет образование гелеобразных ассоциированных структур с адсорбцией на них мелкодисперсных механических частиц.
Выполненные исследования легли в основу следующих методик:
- методика определения показателя устойчивости эмульсии за счет побочного эффекта от применения деэмульгаторов, позволяющая учитывать этот фактор ігри подборе и разработке деэмульгаторов;
- методика и алгоритм контроля за предварительной подготовкой к разрушению в системе нефтесбора эмульсий, поступающих на УПН, и за использованием маслорастворимьтх (гидрофобных) деэмульгаторов по степени -разрушенности эмульсий и качественному их состоянию;
На основании результатов проведенных исследований разработаны рекомендации по проведению заключительных операций после кислотных обработок, по применению углеводородных композиций ПАВ, по использованию деэмульгаторов в системе пефтесбора и на УПН, Полученные результаты используются при оптимизации режима дозирования деэмульгаторов в системе нефтесбора, что позволяет снизить удельные расходы деэмульгаторов.
Результаты исследований явились основой разработки схемы работы установки подготовки нефти, предусматривающей организацию контроля по качеству нефти, вывод в периодическом режиме накапливающихся промежуточных слоев из аппаратов предварительного сброса вместе с дренажной водой на очистные сооружения и последующую их автономную обработку, что исключает возврат в технологический процесс стабилизаторов эмульсий и повышает стабильность работы УПН.
Результаты исследования влияния интенсифицирующих факторов на процессы разделения промежуточных слоев легли в основу разработанной технологии их двухступенчатой обработки, включающей термохимическую обработку с отделением нефти и вторичного промежуточного слоя, обрабатываемого в поле центробежных сил с получением трех потоков: безводной нефти, по качеству близкой к товарной, сточной воды и концентрата мех-примесей, направляемого на установку по переработке нефтешламов.
По результатам исследований, представленным в диссертационной работе, разработаны инструкции и регламенты, в частности:
РД і 53-39.0-313-03 Методики испытаний, подбора и контроля использования деэмульгаторов при промысловой подготовке нефти.
Методика контроля качества сырой нефти, поступающей на подготовку.
РД 153-39.0-279-03 Технологический регламент на процесс обработки промежуточных слоев из аппаратов УИН.
Материалы диссертации докладывались и обсуждались на молодеж-пой научно-практической конференции ОАО «Татнефть» «Техника, технология и экономика разработки и эксплуатации нефтяных месторождений Та-
тарстана в начале XXI века» (г. Альметьевск, 2001 г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Большая нефть: реалии, проблемы, перспективы» (г. Альметьевск, 2001 г,), на международной конференции «Новые технологии для очистки нефтезагрязненных воды, почв, переработки и утилизации нефтешламов» (г. Москва, 2001 г,), на Всероссийской научно-практической конференции «Разработка, производство и применение химических реагентов для нефтяной и газовой промышленности» (г. Москва, 2002 г.), на научно-практической конференции «Нефтепереработка и нефтехимия-2003» (г.Уфа, 2003 г.), на XVTI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии, (г. Казань, 2003 г.), на Московском международном симпозиуме «Новые технологии разработки нефтегазовых месторождений» (г. Москва, 2004 г.).
Проблемы изучения свойств, создания и применения эффективных де-эмульгаторов решались научной школой академика ПА. Ребиндера (к.т.н. А.А.Петров, Ю.С.Смирнов - институт Гипровостокнефть, д.т.н. Д.Н.Лев-ченко - институт ВНИИНП и другие).
Технологический прорыв в области кратао эффективных методов де-эмульсации нефти связан с работами научной школы института ТатНИПИ-нефть (чл.-корр. АН РТ В.П. Тронов, д.т.н.: Б.М. Сучков, Р.З. Сахабутдинов, А.В. Тронов; К.Т.Н.: В.И. Грайфер, АИ. Ширеев, СП. Лебедич, И.Г. Закиров, Р.К. Валыпин, И.И. Гиннатуллин, А.К. Розенцвайг, Л.П. Пергушев,- И.Х. Ис-магилов, Л.М. Шипигузов, А.Д. Ли, и другие).
Значительный вклад в развитие технологии подготовки нефти внесли научные школы: Башкирская (д.т.н. Г.Н. Позднышев, к.т.н.: И.Д. Муратова, Р.И. Мансуров, Д.С. Баймухаметов и др.), Сибирская (д.т.н. Я.М. Каган, к.т.н.: Ф.Ф. Назаров, В.Х. Латьшов, Н.С. Маринин, Ю.Н. Саватеев и др.) и Ірозненская (д.т.н. А.И. Гужов, В.Ф. Медведев, к.т.н. Л.П. Медведева), а также ученые д.т.н. С.С. Шнерх, Т.З. Митрофанов, Р.Ф. Хамидуллин, К.С, Каспарянц и другие. -
Результаты теоретических, лабораторных и промысловых исследований, изложенные в диссертации, являются результатом работы автора иод руководством доктора технических наук, старшего научного сотрудника Са-хабутдинова Р.З. при активной помощи Исмагилова И.Х., Космачевой Т.Ф., Гарифуллина P.M., Кудряшовой Л.В., Татьяниной О.С., Гумовского О.А., Павловой Л.В. и других сотрудников отдела исследования и промысловой подготовки нефти, газа и воды института ТатНИПИнефть. Автор благодарит всех, оказавших помощь в выполнении и обсуждении работы.
1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ
УСТОЙЧИВЫХ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ НА ПОЗДНЕЙ
СТАДИИ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
