УДК 622.276.8: 665.622.43
© Коллектив авторов,1998
В.П. Тронов (ТатНИПИнефть), Ш.Ф. Тахаутдинов, А.И. Ширеев, Ф.А. Закиев, И.Х. Исмагилов (ОАО "Татнефть")
V.P.Tronov (TatNIPIneft), Sh.F.Tahautdinov, A.I.Shireev, F.A.Zakiev, I.H.Ismagilov (JSC 'Tatneft")
Разработка и внедрение высокоэффективных технологий и процессов сбора и подготовки нефти на объектах ОАО "Татнефть"
Development and implementation of highly efficient technologies and processes of oil gathering and treatment on JSC "Tatneft" fields
Generalized are the trends of scientific-research works in the field of oil gathering and treatment in Tatarstan, carried out by JSC "Tatneft" researchers and specialists during last 15 years. It is shown, that based on the new mechanism of destroying emulsions in the presence of deemulsifyer at turbulent flow regime, 14 highly efficient technologies and processes of oil gathering and treatment have been designed, tested and implemented on JSC "Tatneft" oil fields.
спешное решение проблем разработки нефтяных месторождений и добыча нефти на любой стадии во многом определяются уровнем научно-технического прогресса в области сбора, сепарации, подготовки нефти, очистки и закачки пластовых вод в системе ППД. Вопросам разработки и внедрения эффективных технических и технологических решений при сборе и подготовке нефти, обустройства системы нефтегазосбора, состояния и пропускной способности ее основных сооружений ОАО "Татнефть" и ТатНИПИнефть всегда придавали важное значение.
Проведенными ими исследованиями установлено, что традиционная технология сбора и подготовки с фиксированным осуществлением операций и процессов в функциональном оборудовании тормозит увеличение производительности установок обезвоживания и обессоливания нефти и повышение ее качества в связи с неизбежными и огромными капитальными вложениями и эксплуатационными затратами. Были нужны принципиально новые решения. В первую очередь это касается механизма разрушения эмульсии в присутствии деэмульгатора. В соответствии с прежними представлениями
для успешного разрушения эмульсии при термохимической подготовке считалось необходимым обеспечение длительного времени отстоя в соответствующих аппаратах предварительно нагретой и обработанной реагентом эмульсии. Предполагалось, что при этом осуществляются быстрое слияние и укрупнение капелек воды в нефти при их столкновении, что обеспечивало их последующее осаждение на границу раздела нефть - вода и переход в отделившуюся от нефти воду. Исследованиями ТатНИПИнефти, выполненными с применением микрокиносъемки, было установлено, что в условиях статики глобулы пластовой воды с каплями раствора реагента при столкновении в объеме нефти практически не коалесци-руют, что послужило научной основой для отрицания прежних представлений и стартом к разработке новой теории разрушения эмульсий в динамических условиях [1,2].
Анализ многочисленных теоретических, лабораторных и промысловых исследований показал, что процесс разрушения эмульсий может быть резко интенсифицирован, если его проводить в динамических условиях. Исследования, выполненные с применением микрокино-
съемки, позволили обосновать новый механизм разрушения эмульсий в присутствии деэмульгатора в турбулентном режиме и осуществить технологический прорыв на новый, более высокий уровень, разработать и широко внедрить высокоэффективные технологии в области сбора и подготовки нефти. При этом деэмуль-сацию нефти оказалось целесообразным разделить на три относительно самостоятельные фазы [2]:
1)разрушение эмульсии и укрупнение глобул пластовой воды при турбулентном режиме движения потока высокой интенсивности;
2)разрушение межфазного слоя в слаботурбулентном режиме;
3)отделение воды от нефти в условиях четко выраженного ламинарного режима движения.
Теоретические предпосылки и экспериментальные исследования показали, что в качестве наиболее простого аппарата, в котором может эффективно осуществляться первая и вторая части процесса в присутствии деэмульгатора, могут быть использованы трубопроводы. Механизм разрушения эмульсии в процессе ее движения по трубопроводам в присутствии реагента состоит в одновременно проте-
52 7/1998
Рис. 1. Разрушение бронирующих оболочек и укрупнение глобул пластовой воды в присутствии деэмульгатора в процессе транспортирования по трубопроводу:
1,2 - микрокадры эмульсии соответственно в начале и конце трубопровода-каплеобразователя
кающих процессах коалесценции и дробления глобул пластовой воды в поле седловидной кривой критических размеров капель по сечению трубопровода со сдвигом в сторону увеличения числа укрупнившихся капель (рис. 1).
Разделение процессов разрушения эмульсии на три относительно самостоятельные фазы, осуществление первой и второй в турбулентном режиме непосредственно в трубопроводах позволили разработать и внедрить в широких промышленных масштабах на объектах ОАО "Татнефть" и всех нефтяных регионов страны, в том числе и на объектах ОАО "Татнефть", новые высокоэффективные совмещенные технологические процессы сбора и подготовки нефти. В процессе их реализации время транспортирования продукции скважин по сборным трубопроводам автоматически превращается в технологическое по разрушению эмульсии, а трубопроводы из средств только транспорта жидкости - в высокоэффективные технологические аппараты [1,2].
Для повышения глубины промысловой подготовки нефти и снижения капитальных вложений и эксплуатационных затрат ТатНИПИнефтью совместно с ОАО "Татнефть" были разработаны и
внедрены в широких промышленных масштабах новые технологии, в основу которых заложены принципы совмещения процессов разрушения эмульсий в присутствии деэмульгатора с ее транспортированием в трубопроводах различного назначения[1.2]. Принципиально новые совмещенные схемы подготовки девонских и высокосернистых нефтей на месторождениях ОАО "Татнефть" приведены на рис. 2.
Основными отличительными технологическими и техническими элементами новой схемы являются:
1) введение деэмульгатора 2 в поток эмульсии на начальных участках сборных трубопроводов, разрушение эмульсии на 70-80% за счет возрастания таким образом технологического времени до 120 мин и более, увеличение размера глобул пластовой воды перед установками предварительного сброса пластовых вод (УПС) от 3-10 до 100-200 мк и более;
2) монтаж перед УПС в условиях до-жимной насосной станции (ДНС) или перед установками подготовки нефти (УПН) концевых делителей фаз (КДФ) 5 для расслоения газированного потока эмульсии на нефть, газ и воду;
3) применение линейных и секционных каплеобразователей 8, 11 перед отстойниками 9, 12 и 15, обеспечивающих увеличение производительности аппаратов в несколько раз и улучшающих качество нефти;
4) безштуцерный ввод расслоенного потока в отстойные аппараты 9, 12, 15,
позволяющий избежать дробления укрупнившихся ранее глобул;
5) возврат опресненной воды после отстойных аппаратов ступени обессолива-ния 15 на прием насоса 7 ступени обезвоживания для утилизации тепла и введения в поток подвижной гидрофильной среды, улучшающей извлечение из потока минерализованных капель;
6) возврат дренажной воды после отстойных аппаратов ступени обезвоживания 12 на прием УПС перед КДФ с той же целью улучшения процесса сепарации газа и очистки пластовой воды;
7) применение регулируемых смесителей 14 для подачи пресной воды 13 перед ступенями обессоливания 15, сокращающих расход пресной воды;
8) порционный ввод пресной воды (не менее чем в двух точках), повышающий коэффициент эффективной коалесцен-ции капель по схеме "замещения";
9) монтаж в отстойных аппаратах 9, 12, 15 внутренних лучевых распределительных устройств, исключающих накопление стойких промежуточных слоев и увеличивающих зону эффективного отстаивания;
10) монтаж на очистных сооружениях трубчатых аппаратов 18, позволяющих использовать для глубокой очистки воды поверхностные и флотационные эффекты и исключающих строительство дорогостоящих многоступенчатых очистных сооружений традиционного типа;
11) использование для очистки пластовых вод гидрофильных и гидрофобных
Рис. 2. Принципиально новые совмещенные схемы подготовки сернистых (а) и девонских (б) нефтей:
1 - скважина; 2 - реагент; 3 - ГЗУ; 4 - технологический трубопровод; 5 - КДФ; 6 - сепаратор-УПС; 7 - насос; 8 - линейный каплеобразователь; 9 - УПС; 10 - печь; 11 - секционный каплеобразователь; 12, 15 -отстойник (электродегидратор); 13 - пресная вода; 14 - смеситель; 16 - технологический резервуар (булит); 17 - гидрофобный фильтр; 18 - трубный аппарат; 19 - блок стабилизации
7/1998 53
Рис. 3. Технологическая схема обезвоживания природного битума:
1 - реагент; 2 - емкость-накопитель; 3 - насос; 4 - технологический трубопровод; 5, 6 - отстойники ступени обезвоживания; 7 - счетчик; 8 - буферная емкость для дистиллята; 9 - блок производства битума
фильтров путем монтажа соответствующих внутренних устройств в булитах и резервуарах 17, исключающих проблему накопления и утилизации нефтешламов, извлекаемых из воды аппаратами традиционного типа;
12) использование коммуникационных трубопроводов между аппаратами 15 и 16 в качестве технологических для доразру-шения мелкодисперсной эмульсии;
13) монтаж системы улавливания легких фракций (УЛФ) в резервуарах всех типов, исключающей потери паров нефти и газа в атмосферу, обеспечивающей улучшение условий охраны окружающей среды и повышающей пожарную безопасность объектов.
В целом внедрение разработанных в ТатНИПИнефти основных элементов совмещенной схемы подготовки нефти позволило:
^ впервые в мировой практике снять все ограничения по вводу в разработку нефтяных месторождений и краевых залежей с большим водонефтяным фактором и сложными физико-химическими свойствами, разбуриванию этих площадей и добыче жидкости в любых объемах на средней и поздней стадиях разработки нефтяных месторождений при использовании наиболее эффективных методов повышения нефтеотдачи без дорогостоящей реконструкции систем нефтегазос-бора и строительства металлоемких установок сепарации газа и подготовки нефти;
^ уменьшить расход деэмульгатора на
25-
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.