CC BY
177
Ю.Ю. Костаков, Э.Н. Безматерных
ООО «ФЛЭК»
В.Г. Рябов
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
ПОДБОР ДЕЭМУЛЬГАТОРА И ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ НЕФТИ НА УПСВ «ПАШНЯ»
Приведены результаты исследований по определению эффективности ряда деэмульгаторов на искусственной эмульсии Пашнинского месторождения. Предложено использовать вместо базового реагента СНПХ 4315Д5 более эффективный деэмульгатор ФЛЭК-Д-007. Определены технологические параметры для обезвоживания нефти на УПСВ «Пашня».
Исследования проводили по общепринятой методике «Bottle Test» [1]. Согласно методике для проведения исследований отбираются пробы водонефтяной эмульсии (ВНЭ) с каждого (или выбранного) объекта эксплуатации.
Точки отбора проб эмульсии выбираются с таким расчетом, чтобы охватить испытанием наиболее представительную часть продукции скважин. При этом выбранные скважины не должны подвергаться каким-либо обработкам химреагентами, растворителями в течение 2 недель перед отбором проб ВНЭ.
Определяется агрегативная устойчивость (АУ) каждого образца эмульсии путем центрифугирования, при этом измеряется количество выделившейся воды в свободном виде и в виде промежуточного слоя (неразрушенной эмульсии). Повторным центрифугированием с добавлением специального ударного деэмульгатора промежуточный слой (неразрушенная эмульсия) полностью разрушается и определяется истинная обводненность образца эмульсии. При низких значениях АУ (менее 50 %) проба считается не пригодной для проведения исследований и отбирается новая проба.
Из индивидуальных проб ВНЭ готовится объединенная проба (балансовая смесь). ВНЭ балансовой смеси разливается в необходимое число специальных отградуированных бутылочек по 100 мл в каждую. В эмульсию дозируются испытываемые деэмульгаторы микрошприцами с расходом ниже рабочего на 10 %. Дозирование обязательно осуществляется в центр верхнего зеркала эмульсии. Выполняется встряхивание бутылочек на встряхивателе Вагнера в течение 5 мин при отсутствии путевой деэмульсации и в течение 2 ч с применением путевой деэмульсации. Обработанная эмульсия ставится на отстой в статических условиях при заданной температуре и на заданное время.
В течение времени отстоя в каждой емкости замеряется количество выпавшей воды за определенные промежутки времени (фиксируется динамика отстоя). Попутно визуально фиксируется качество воды, верхнего слоя нефти, границы раздела фаз «нефть - вода».
По окончании времени отстоя выполняются следующие анализы:
1) определение остаточного содержания воды и неразрушенной эмульсии в верхней трети слоя нефти в емкости на промежуточной стадии отстоя;
2) отбор специальным шприцом и замер отделившейся воды (до появления первой капли промслоя в шприце);
3) анализ остаточного содержания воды и неразрушенной эмульсии в полном объеме отстоявшейся нефти (проверка степени разрушения промежуточного слоя).
Поскольку на УПСВ «Пашня» проводят предварительное обезвоживание нефти Пашнинского и Берегового месторождений и деэмульгатор в систему сбора не подается, пробу нефти для исследований отбирали на гребенке после смешения нефти с различных месторождений.
Исходная обводненность эмульсии, поступающей на УПСВ, превышает 80 %. При отборе проб вода частично выделяется без воздействия деэмульгатора до остаточной обводненности 35-40 %. В связи с чем сравнительная эффективность с базовым реагентом СНПХ 4315Д4 и дозировка реагента были определены на эмульсии с обводненностью 38 %.
Выполненные исследования показали, что при температуре 50 °С и времени отстоя 1 ч все испытанные реагенты обеспечивают обезвоживание нефти до остаточного содержания менее 5 % при дозировке 30 г/т (рис. 1).
СНПХ-4315Д4 ФЛЭК-Д-018 ФЛЭК-Д-007 Без реагента И Промслой И Остаточная вода
Рис. 1. Сравнительная эффективность деэмульгаторов (дозировка 30 г/т)
Для моделирования полного цикла технологических операций УПСВ была приготовлена искусственная эмульсия с ранее выделившейся водой [2]. Дисперсность эмульсии доводили до такого состояния, чтобы вода без воздействия деэмульгатора не выделялась в течение 1 ч.
При подаче деэмульгатора на гребенку на входе УПСВ (время перемешивания 7 мин) вода в НГСВ выделяется недостаточно интенсивно, даже в летнее время (табл. 1, 2). В то же время при дальнейшем нагреве до 50 °С и отстое 1 ч необходимое качество нефти обеспечивается (остаточное содержание воды менее 5 %). Однако для обеспечения времени нахождения эмульсии в НГСВ 30 мин потребуется необоснованно большое количество аппаратов.
При экономически и технологически целесообразном времени сепарации 10 мин и дозировке деэмульгатора 30 г/т в НГСВ выделение воды будет происходить до остаточной обводненности 60 % в летнее время (см. табл. 2), а в зимний период остаточное содержание воды может повыситься до 65 % (табл. 3).
Для интенсификации процесса отделения воды в НГСВ требуется повышение дозировки деэмульгатора на УПСВ до 50-65 г/т.
Результаты обезвоживания нефти при подаче в систему сбора, в зависимости от времени контакта, приведены в табл. 3. Полученные результаты показывают, что при времени контакта реагента в системе сбора 15 мин отделение воды в НГСВ происходит также недостаточно интенсивно. Увеличение времени контакта реагента в системе сбора до 30-45 мин позволяет сбросить свободную воду в НГСВ до остаточного содержания 30-20 % в течение 10 мин. Следовательно, при времени
132
Таблица 1
Эффективность деэмульгаторов на искусственной эмульсии Пашнинского месторождения (обводненность эмульсии 75 %, АУ 98,4 %; моделирование отстоя воды в НГСВ при температуре 20 °С)
№ п/п Реагент Расход реагента, г/т Температура 20°С Температура 50 °С
Динамика отстоя, мл, в течение 0,5 ч (при периодическом перемешивании) Качество нефтяной фазы (верх), об. % Динамика отстоя воды, мл, в течение 1 ч Качество нефтяной фазы, общее, об. %
10 мин 20 мин 30 мин W гкхол Пром. слой W гг ост 0,25 0,5 0,75 1,0 Wхол Пром. слой W ост
1 СНПХ-4315Д4 30 12 26 30 52 4 56 22 52 60 65 2,0 0,8 2,8
2 ФЛЭК-Д-018 30 18 28 32 54 2 56 30 54 60 66 2,6 0,6 3,2
3 ФЛЭК-Д-007 30 20 30 35 48 2 50 53 67 67 67 2,0 0,8 2,8
4 Без реагента - 0 0 0 20 40 60 0 0 0 0 54,0 12,0 66,0
Таблица 2
Эффективность деэмульгаторов на искусственной эмульсии Пашнинского месторождения (обводненность эмульсии 75 %, АУ 98,4 %; моделирование отстоя воды в НГСВ при температуре 30 оС)
№ п/п Реагент Расход реагента, г/т Температура 30°С Температура 50 °С
Динамика отстоя, мл, в течение 0,5 ч (при периодическом перемешивании) Качество нефтяной фазы (верх), об. % Динамика отстоя воды, мл, в течение 1 ч Качество нефтяной фазы, общее, об. %
10 мин 20 мин 30 мин Wхол Пром. слой W ост 0,25 0,5 0,75 1,0 Wхол Пром. слой W ост
1 СНПХ-4315Д4 30 15 27 32 48 2 50 45 60 63 63 1,4 1,6 3,0
2 ФЛЭК-Д-018 30 20 35 38 44 2 46 41 43 43 43 1,8 1,2 3,0
3 ФЛЭК-Д-007 30 40 50 53 26 4 30 23 25 26 26 2,2 1,2 3,4
4 Без реагента - 0 0 0 20 40 60 0 0 0 0 40,0 14,0 54
133
Таблица 3
Эффективность деэмульгаторов на искусственной эмульсии Пашнинского месторождения
в зависимости от времени контакта в системе сбора.
Обводненность эмульсии 70 %, АУ 96 %
№ п/п Реагент Расход реагента, г/т Температура 20°С Температура 50 °С
Время перемешивания, мин Динамика отстоя, мл, в течение 20 мин Качество нефтяной фазы (верх), об. % Динамика отстоя воды, мл, в течение 60 мин Качество нефтяной фазы, общее, об. %
10 мин 20 мин ии Пром. слой и гг ОСт 10 мин 20 мин 30 мин 60 мин ИХоЛ Пром. слой и гг ост
1 СНПХ-4315Д4 30 15 13 20 48 0 48 30 35 45 46 2,0 0,2 2,2
2 СНПХ-4315Д4 30 30 42 46 40 0 40 20 20 24 24 1,6 0,2 1,8
3 СНПХ-4315Д4 30 45 60 60 18 1 19 8 8 9 10 1,2 0,4 1,6
4 ФЛЭК-Д-018 30 15 0 20 40 0 40 25 30 30 30 1,6 0,4 2,0
5 ФЛЭК-Д-018 30 30 50 51 36 0 36 10 12 15 17 1,2 0,4 1,6
6 ФЛЭК-Д-018 30 45 51 54 32 0 32 8 10 16 16 1,2 0,4 1,6
7 ФЛЭК-Д-007 30 15 25 37 42 2 44 20 25 28 32 1,6 0,2 1,8
8 ФЛЭК-Д-007 30 30 54 55 32 0 32 10 10 14 15 0,7 0,3 1,0
9 ФЛЭК-Д-007 30 45 61 63 19 0 19 5 9 10 10 0,8 0,4 1,2
10 Без реагента - 30 0 0 60 0 60 0 0 0 0 60,0 2,0 62,0
11 Без реагента - 45 0 0 58 0 58 0 0 0 0 56,0 4,0 60,0
контакта 30 мин и более в НГСВ за 10 мин и в летний и в зимний период будет выделяться вся свободная вода, которая отделяется из эмульсии без воздействия деэмульгатора при длительном отстое (несколько суток). Оставшаяся вода выделится в отстойниках при температуре 50 °С и времени отстоя 35-60 мин до остаточного содержания менее 5 %.
Данные на рис. 2 и 3 показывают, что увеличивать время нахождения эмульсии в НГСВ более 10 мин нецелесообразно, так как далее динамика выделения воды резко замедляется.
Рис. 2. Динамика выделения воды в НГСВ в зависимости от времени контакта деэмульгатора СНПХ 4315 Д4 в системе сбора (дозировка 30 г/т, температура 20 оС)
Рис. 3. Сравнительная эффективность реагентов при подаче в систему сбора (дозировка 30 г/т, температура 20 °С, время перемешивания 30 мин)
Из испытанных реагентов несколько лучшей динамикой отделения воды в НГСВ и глубиной обезвоживания при температуре 50 °С обладает деэмульгатор ФЛЭК-Д-007 (рис. 3, 4), что указывает на возможность дополнительного снижения его расхода.
2
§ 1,6
Я
1 1,4
а ч 1
Я л
II 0,8
<и
Я 0,6 I
2, 0.4
и
§■ о
0
СНПХ-4315Д4 ФЛЭК-Д-018 ФЛЭК-Д-007
а Промслой И Остаточная вода
Рис. 4. Сравнительная эффективность реагентов при подаче в систему сбора (дозировка 30 г/т, время перемешивания 30 мин)
В результате проведенных исследований были установлены наиболее оптимальные параметры работы УПСВ «Пашня». В частности при подаче деэмульгатора на гребенку УПСВ:
♦ расход деэмульгатора 50-65 г/т;
♦ технологическое время нахождения эмульсии в НГСВ 10 мин;
♦ остаточная обводненность на выходе с НГСВ в летний период -40-50 %, в зимний период - 45-55 %;
♦ температура нагрева эмульсии 50 °С;
♦ время отстоя при обезвоживании 35 мин;
♦ остаточная обводненность менее 5 %.
При подаче деэмульгатора в систему сбора и при обеспечении времени контакта 30 мин:
♦ расход деэмульгатора 30 г/т;
♦ при тех же параметрах работы УПСВ остаточная обводненность на выходе НГСВ снизится до 20-30 %;
♦ другие параметры сохраняются.
Наряду с базовым СНПХ 4315 Д4 может быть рекомендован к применению деэмульгатор ФЛЭК-Д-007, показавший возможность дополнительного снижения расхода вводимого реагента.
Список литературы
1. Classifying Crude Oil Emulsions Using Chemical Demulsifiers and Statistical Analyses / M.K. Poindexter, S. Chuai, R.A. Marble, S.C. Marsh // Ondeo Nalco Energy Services. - 2003. - SPE paper 84610.
2. Тронов В.П. Системы нефтегазосбора и гидродинамика основных технологических процессов. - Казань: ФЭН, 2002. - 512 с.
Получено 20.06.2012
