Сбор и подготовка скважинной продукции. Водонефтяные эмульсии

1. Сбор и подготовка скважинной продукции

СБОР И ПОДГОТОВКА СКВАЖИННОЙ
ПРОДУКЦИИ
Лекция 1

2. Водонефтяные эмульсии

ВОДОНЕФТЯНЫЕ ЭМУЛЬСИИ
Вода и нефть, взаимно нерастворимы (лиофобны) и при интенсивном
перемешивании образуют водонефтяную дисперсную смесь (эмульсию «вода в
нефти»)
1-нефть (дисперсная среда)
2-глобулы воды (дисперсная
фаза)
3-оболочка

3. Типы нефтяных эмульсий

ТИПЫ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
Первый тип — прямые эмульсии, когда капли нефти (неполярная жидкость),
являются дисперсной фазой и распределены в воде (полярная жидкость) —
дисперсионной среде. Такие эмульсии называются «нефть в воде»
и обозначаются Н/В.
Второй тип — обратные эмульсии, когда капельки воды (полярная жидкость) —
дисперсная фаза — размещены в нефти (неполярная жидкость), являющейся
дисперсионной средой. Такие эмульсии называются «вода в нефти»
и обозначаются В/Н.
Множественная эмульсия — это такая система, когда в сравнительно крупных
каплях воды могут находиться мелкие глобулы нефти, или в крупных каплях
нефти находятся мелкие глобулы воды. Дисперсная фаза сама является
эмульсией, и может быть как прямого, так и обратного типа. Такие эмульсии
обычно имеют повышенное содержание механических примесей. Они
образуются в процессе деэмульсации нефти и очистки сточных вод на границе
раздела фаз нефть-вода и составляют основу так называемых ловушечных
(или амбарных) нефтей, чрезвычайно плохо разрушаемых известными
методами. Поэтому в настоящее время актуальна разработка эффективных
методов разрушения множественных нефтяных эмульсий.

4. Водонефтяные эмульсии

ВОДОНЕФТЯНЫЕ ЭМУЛЬСИИ
Образуется такая эмульсия за счет турбулизации водонефтяной смеси при
движении ее по стволу скважины, через задвижки и штуцеры и по
трубопроводам от скважины до узла подготовки нефти
Капли (глобулы) диспергированной воды имеют диаметр (dk) от 0,1 до 1000
мкм, и каждая из них окружена адсорбированной на поверхности глобул
сольватной оболочкой – концентратом высокомолекулярных полярных веществ
нефти (смолисто-асфальтовых веществ), называемых эмульгаторами. Наличие
этого сольватного слоя толщиной σ создает как бы защитную «скорлупу» вокруг
каждой глобулы воды, препятствующую слиянию (коалесценции) глобул даже
при самопроизвольном столкновении. Интенсивность адсорбции эмульгаторов
на поверхности глобул воды определяется тем, что дисперсная фаза (вода) при
указанных выше размерах капель имеет огромную межфазную поверхность
(десятки квадратных метров в литре нефти). На такой поверхности может
адсорбироваться большое количество веществ, стабилизирующих эмульсию.

5. Устойчивость эмульсий зависит от

УСТОЙЧИВОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ ЗАВИСИТ ОТ
1. Средний диаметр глобул
• Чем меньше диаметр глобулы, тем медленнее будет глобула оседать в
массе нефти и тем более устойчивым будет эмульсия. Согласно
формуле Стокса скорость оседания частиц (ω 0, м/с) в спокойной
жидкости (Re<1) описывается формулой:
• dk– диаметр капли, м
• - плотность воды и нефти, кг/м 3
• μ – динамическая вязкость нефти, Па·с.
• Для того чтобы снизить устойчивость эмульсии и облегчить отделение
от нее воды, необходимо, как следует из формулы, укрупнить капли
воды.

6. Устойчивость эмульсий зависит от

УСТОЙЧИВОСТЬ ЭМУЛЬСИЙ ЗАВИСИТ ОТ
2. Время «жизни» эмульсии.
Чем больше прошло времени с момента образования эмульсии, тем
толще сольватный слой. Имеет значение и характер гидродинамических
воздействий на поток нефти; чем их больше тем меньше диаметр капель,
т.е. устойчивее эмульсия.
3. Физико-химических свойств нефти и химического состава
эмульгированнной воды.
Из формулы 1 следует, что скорость осаждения капель при прочих
равных условиях зависит от плотности нефти ( чем больше ρн, тем меньше
ω0).
Обратно пропорционально влияет на скорость осаждения капель воды
вязкость: снижение ее (например, за счет повышения температуры) также
увеличивает скорость осаждения.
4. Температура эмульсии.
Она определяет плотность и вязкость нефти. Кроме того, с
повышением температуры меняются состав и толщина сольватного слоя
вокруг глобул воды (за счет увеличения растворимости в нефти).

7. Методы разрушения водонефтяных эмульсий

МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
Все существующие методы подразделяют на три группы –
механические, термохимические и электрохимические. Общим для всех
этих методов является стремление достичь максимальной скорости
осаждения ω0взаимодействием в той или иной степени на параметры
(формула на 4 слайде)

8. Методы разрушения водонефтяных эмульсий

МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
Механические методы
Простейшим из них является гравитационное отстаивание в сосудах
большой емкости, где нефть пребывает в течение 1-2 ч. Метод
малопроизводителен и в чистом виде практически не применяется.

9. Методы разрушения водонефтяных эмульсий

МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
Термохимический метод.
Заключается в вводе в систему деэмульгатора (химического
вещества), разрушающего защитную сольватную оболочку вокруг глобул
воды, с осаждением коалесцированных капель воды в нагретой нефти.
Метод позволяет существенно увеличить скорость осаждения капель за
счет снижения плотности и вязкости нефти (нагрев до 60-1000С) и
ускорения укрупнения капель воды. Термохимический метод в чистом виде
используют обычно на промыслах как метод обезвоживания нефти с
большой глубиной обессоливания.

10. Методы разрушения водонефтяных эмульсий

МЕТОДЫ РАЗРУШЕНИЯ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
Электрохимический метод
Этот метод заключается в пропускании нефти через электрическое
поле, преимущественно переменной промышленной частоты и высокого
напряжения (15-44 кВ). В результате индукции электрического поля
диспергированные
капли
воды
поляризуются,
деформируются
(вытягиваются) с разрушением защитных пленок, а результате частой
смены полярности электродов увеличивается вероятность их столкновения
и укрупнения. Это позволяет достичь глубокой очистки нефти от воды (до
0,1% мас.).

11. Причины образования эмульсий

ПРИЧИНЫ ОБРАЗОВАНИЯ ЭМУЛЬСИЙ
Фонтанные скважины: наибольшее перемешивание нефти и воды
происходит в подъемных трубах и при прохождении нефтегазовой смеси
через штуцеры.
УЭЦН: в модулях секции при интенсивном вращении рабочих колёс