Разрушение водонефтяных эмульсий в равномерном электрическом поле
Как известно, молекулы воды взаимодействуют с углеводородными молекулами и молекулами солей посредством водородных связей. В результате межмолекулярного взаимодействия образуются эмульсии двух видов: нефть в воде (2–3%) или вода в нефти (до 98%). В каждом случае вязкость и текучесть эмульсии значительно отличаются от свойств ее деэмульгированных составляющих. Как правило, для разрушения водонефтяных эмульсий в процессе подготовки нефти применяется сложное крупногабаритное технологическое оборудование, в состав которого входят смесительные установки, электродегидраторы, системы трубопроводов, ДНС и КНС и т.д.
В результате многолетних разработок специалистам нашей компании удалось создать уникальную технологию, обеспечивающую эффективное разрушение эмульсии любой стойкости и уровня минерализации путем формирования равномерного электрического поля. На данный момент технология реализована в виде небольшого устройства, которое может применяться непосредственно на скважине или кусте скважин, позволяя сэкономить на использовании деэмульгаторов и систем нагрева сырой нефти. Также существуют различные варианты развития технологии, включающие создание работающих по тому же принципу промышленных установок.
Принцип действия предлагаемого нашей компанией устройства основан на создании равномерного электрического поля, образующегося истечением электронов в электропроводную среду от множества стержневых электродов. Расположенные перпендикулярно поверхности потока электроды крепятся на кольцах разного диаметра и обладают разным потенциалом, увеличивающимся по направлению к центру (рис. 1). Данная электродная система называется «САВЭЛ». Это собственная разработка нашей компании, защищенная соответствующими патентами на изобретение (рис. 2).
Разрушение водонефтяной эмульсии происходит за счет распределения потока по силовым линиям формируемого в электроде «САВЭЛ» равномерного электрического поля и «вытягивания» из эмульсии дипольных кластеров воды (рис. 3). В результате периодической переориентации с вращением по силовым линиям конусных электромагнитных полей молекулы воды структурируются, снижая поверхностное натяжение глобул и притягиваясь друг к другу (рис. 4).
Такое разнонаправленное воздействие равномерного электрического поля приводит к коалесценции капель воды с одновременным выталкиванием неполярных молекул углеводорода за пределы линий электромагнитной индукции (рис. 5). По завершении процесса обработки разрушенная эмульсия полностью готова к дальнейшей сепарации (рис. 6).
Заметим, что в данном исполнении устройство, в котором реализована данная технология, обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с технологическим оборудованием, применяемым при подготовке нефти в промысловых условиях. Прежде всего, разработанное нами устройство позволяет получать товарную нефть непосредственно на скважине или кусте скважин без использования химических деэмульгаторов и энергозатратных систем нагрева нефти. Кроме этого, устройство может использоваться для обработки небольших объемов эмульсии (3–5 л в одном модуле обработки). Воздействие на эмульсию осуществляется в потоке за счет только напряжения промышленной частоты. При этом само разделение эмульсии — проточное. Наконец, еще одно преимущество заключается в малых установочных и объемных габаритах устройства.
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ
В перспективе возможно создание промышленной установки на базе электродной системы «САВЭЛ» (рис. 7). Данную установку можно будет использовать на любых нефтяных скважинах или кустах скважин, в том числе малодебитных, для получения товарной нефти. В результате будет обеспечиваться существенная экономия сразу по нескольким направлениям. Помимо снижения степени использования нагревательного оборудования, отстойников и оборудования дозирования химических деэмульгаторов во всей систе-ме сбора и подготовки скважинной продукции, применение установки позволит сократить или полностью отказаться от строительства трубопроводов от ДНС к КНС, а применение достаточного количества модулей снизит число простоев при ремонте и техническом обслуживании системы (табл. 1).
В состав промышленной установки «САВЭЛ» входят блок электронных регуляторов равномерного электрического поля; блок обработки (девять расположенных вертикально модулей обработки); блок сепаратора с емкостью для накопления отделяемой воды и гидроциклоном, а также блок выходных насосов. Так-же установка включает блок КИПиА — промышленный компьютер, с помощью которого осуществляется управление блоком обработки, запорной арматурой, насосным оборудованием и обеспечивается передача данных о работоспособности установки и текущих параметров обработки по необходимым адресам. Все блоки объединены в единый конструктивный бокс-модуль, выполненный на базе трехтонного контейнера (рис. 8). Кроме этого, установка укомплектована системами вентиляции и освещения, сигнализации и пожаротушения.
В заключение отметим, что в нефтепромысловых условиях существует еще как минимум несколько возможных вариантов применения технологии на базе системы «САВЭЛ», в том числе в трехуровневых системах дегидрации; для обработки шлама в резервуарах или жидкого шлама в амбарах; в системах очистки воды и т.д. (рис. 8–13).
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.