Исследование и разработка технологий разделения устойчивых водонефтяных эмульсий с применением физических методов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат наук Судыкин, Александр Николаевич

• Судыкин, Александр Николаевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Судыкин, Александр Николаевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПО ВОПРОСАМ ОБРАЗОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ УСТОЙЧИВЫХ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

1.1 Образование устойчивых водонефтяных эмульсий

1.2 Методы и технологии разделения устойчивых водонефтяных эмульсий

1.2.1 «Жёсткий» термохимический режим

1.2.2 Использование разбавителя

1.2.3 Применение коалесцирующих устройств

1.2.4 Центрифугирование

1.2.5 Использование солевого раствора

1.2.6 Выпаривание воды

1.2.7 Электромагнитное воздействие

1.2.8 Ультразвуковое воздействие

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ УСТОЙЧИВЫХ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

2.1 Исследование физико-химических свойств эмульсий сверхвязких нефтей Ашальчинского и Мордово-Кармальского месторождений

2.2 Исследование физико-химических свойств эмульсии промежуточного слоя Ямашинской УПВСН

3 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РАЗДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВЫХ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

3.1 Теоретические исследования процесса коагуляции капель воды

в эмульсии при ультразвуковом воздействии

3.2 Экспериментальные исследования процесса разделения устойчивых водонефтяных эмульсий с применением ультразвукового воздействия

3.2.1 Описание лабораторной установки и методики проведения экспериментов

3.2.2 Результаты лабораторных исследований

3.3 Промысловые испытания по разделению эмульсии сверхвязкой нефти с применением ультразвукового воздействия

3.3.1 Описание работы пилотной установки

3.3.2 Результаты промысловых испытаний

3.4 Технология подготовки нефти с применением ультразвукового воздействия

3.5 Выводы

4 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РАЗДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВЫХ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ МЕТОДОМ ИСПАРЕНИЯ ВОДЫ

4.1 Лабораторные исследования

4.1.1 Методика проведения экспериментов

4.1.1.1 Описание работы лабораторной установки

4.1.1.2 Определение параметров процесса испарения воды

4.1.2 Результаты исследований по разделению эмульсии сверхвязкой нефти

4.1.3 Результаты исследований по разделению эмульсии промежуточного слоя

4.2 Промысловые испытания по разделению эмульсии сверхвязкой

нефти методом испарения воды

4.2.1 Описание работы пилотной установки

4.2.2 Результаты промысловых испытаний

4.2.3 Исследование свойств нефти, газа, углеводородного дистиллята и водяного конденсата

4.3 Технология разделения устойчивых водонефтяных эмульсий методом испарения воды

4.4 Выводы

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

5.1 Расчёт экономического эффекта от внедрения ультразвуковых коалесценторов

5.2 Расчёт экономического эффекта от внедрения установки разделения устойчивой эмульсии сверхвязкой нефти методом испарения воды

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка технологий разделения устойчивых водонефтяных эмульсий с применением физических методов»

ВВЕДЕНИЕ

Современное состояние добычи нефти в мире характеризуется увеличением доли тяжёлых нефтей и природных битумов. Высокая вязкость и плотность, повышенное содержание высокомолекулярных компонентов существенно затрудняют процессы добычи, промысловой подготовки, транспортировки и переработки такого углеводородного сырья. На сегодняшний день многие месторождения находятся на поздней стадии разработки, характеризующейся значительным ухудшением структуры, непрерывным увеличением доли трудноиз-влекаемых запасов, обводнением продукции скважин. Для стабилизации добычи на этой стадии применяют различные методы интенсивного воздействия на пласт (кислотные и щелочные обработки, закачка полимеров, гидроразрыв пласта), что приводит к повышению коррозионной активности добываемой жидкости, выносу из пласта механических примесей. При этом формируются осложнённые водонефтяные эмульсии, затрудняющие подготовку нефти, приводящие к образованию устойчивых эмульсий в промежуточных слоях отстойного оборудования, что вызывает срывы в работе установок. Для разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий применяют высокие температуры нагрева, повышенные дозировки деэмульгатора, смешение с разбавителем, центрифугирование. Эти методы характеризуются высокими эксплуатационными и капитальными затратами, нестабильным эффектом по разделению эмульсий. Поэтому актуальными задачами являются совершенствование существующих и разработка новых эффективных методов разделения устойчивых эмульсий.

Перспективным направлением для разделения водонефтяных эмульсий является применение ультразвукового воздействия (УЗВ), интенсифицирующего процессы коалесценции капель воды. Основной причиной, по которой УЗВ не нашло широкого применения в промышленности, является отсутствие системных теоретических и экспериментальных исследований, позволяющих установить оптимальные параметры ультразвуковой обработки (частота

ультразвука, удельная акустическая мощность, интенсивность, время воздействия) для достижения максимального эффекта.

Эффективным методом разделения водонефтяных эмульсий является испарение воды. Заложенный принцип позволяет разрушать эмульсию вне зависимости от её устойчивости и механизма стабилизации. Основными недостатками этого метода являются использование громоздких выпарных колонн, периодичность процесса, выбросы жидкости при кипении воды, пенообразование.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности процесса разделения устойчивых водонефтяных эмульсий.

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие основные задачи:

1. Математическое моделирование процесса коагуляции капель воды в эмульсии при УЗВ.

2. Исследование процесса разделения устойчивых водонефтяных эмульсий при УЗВ.

3. Исследование процесса разделения устойчивых водонефтяных эмульсий методом испарения воды.

4. Разработка технологий разделения устойчивых водонефтяных эмульсий с применением УЗВ и методом испарения воды.

Решение поставленных задач проводилось с помощью теоретических, лабораторных исследований и промысловых испытаний. Для анализа использовалась информация НГДУ ОАО «Татнефть» и результаты, полученные при выполнении исследований в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ института «ТатНИПИнефть».

На основании исследований получены следующие новые научные результаты:

1. Теоретически и экспериментально установлена зависимость между размером капель воды в эмульсии и частотой акустического воздействия при обезвоживании сверхвязкой нефти (СВН). Показано, что с уменьшением разме-

ра капель воды увеличивается частота акустического воздействия для обезвоживания нефти.

2. Выявлено, что зависимость остаточной массовой доли воды в СВН от удельной акустической мощности при УЗВ на эмульсию характеризуется наличием экстремума. Показано, что с увеличением частоты ультразвука в диапазоне от 20 до 100 кГц уменьшается удельная акустическая мощность воздействия и снижается остаточная массовая доля воды в нефти.

3. Установлена зависимость между интенсивностью УЗВ на эмульсию и остаточной массовой долей воды в СВН. Показано, что при увеличении интенсивности УЗВ более 5 Вт/см остаточная массовая доля воды в нефти увеличивается. С увеличением частоты ультразвука в диапазоне от 20 до 100 кГц повышение интенсивности воздействия вызывает меньшее увеличение остаточной массовой доли воды в нефти.

4. Выявлена зависимость между выходом углеводородного дистиллята в процессе испарения воды и температурой нагрева эмульсии. Показано, что при повышении температуры нагрева эмульсии снижается доля выхода углеводородного дистиллята от его потенциального содержания в нефти.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Разработана технология разделения устойчивых водонефтяных эмульсий с применением УЗВ.

2. Определены оптимальные параметры непрерывного УЗВ на эмульсию СВН Ашальчинского месторождения: частота ультразвука 100 кГц (в диапазоне

л

20-100 кГц), удельная акустическая мощность 10-20 Вт/дм (при частоте 100 кГц), интенсивность воздействия до 5 Вт/см , позволяющие при температуре 85 °С без применения деэмульгатора обезвоживать СВН до массовой доли воды 1,0 %.

3. Показано, что непрерывное УЗВ на эмульсию СВН с частотой 100 кГц,

3 2

удельной акустической мощностью 10 Вт/дм и интенсивностью 5 Вт/см позволяет сократить в 6 раз (с 12 до 2 ч) время отстаивания при температуре 85 °С

и снизить концентрацию деэмульгатора с 200 до 100 г/т для обезвоживания нефти до массовой доли воды 0,5 %.

4. Установлено, что предварительное УЗВ на эмульсию СВН в течение 5 мин с частотой ультразвука 100 кГц, удельной акустической мощностью

3 2

200 Вт/дм и интенсивностью 5 Вт/см позволяет сократить в 3 раза (с 12 до 4 ч) время отстаивания при температуре 85 °С и концентрации деэмульгатора 200 г/т для обезвоживания нефти до массовой доли воды 0,5 %.

5. Разработана технология разделения устойчивых водонефтяных эмульсий методом испарения воды. При исходной массовой доле воды в эмульсии СВН Ашальчинского месторождения менее 10 % достаточно одного цикла испарения с температурой нагрева до 180 °С для обезвоживания нефти до массовой доли воды менее 0,5 %. При исходной массовой доле воды в эмульсии более 10 % обезвоживание нефти необходимо проводить либо за несколько циклов испарения при температуре нагрева не выше 180 °С, либо в два этапа: отделение основного количества воды за счёт отстаивания эмульсии при температуре 110-180 °С, давлении 0,2-1,0 МПа и последующее удаление остаточной воды испарением.

6. Установлено, что при увеличении исходной массовой доли воды в эмульсии от 1 до 10 % температура нагрева для испарения воды повышается: для эмульсии СВН Ашальчинского месторождения от 109 до 180 °С, для эмульсии СВН Мордово-Кармальского месторождения от 110 до 182 °С и для эмульсии промежуточного слоя Ямашинской УПВСН от 114 до 185 °С.

7. Разработан алгоритм определения температуры нагрева эмульсии для процесса испарения воды исходя из её обводнённости и фракционного состава нефти.

8. Созданные технические решения выполнены на уровне изобретений и защищены патентом РФ.

9. Разработаны руководящий документ РД 153-39.0-692-11 «Инструкция по применению технологии обезвоживания сверхвязкой нефти методом испарения» и технологический регламент на проектирование опытно-

промышленного блока для подготовки устойчивых эмульсий сверхвязкой нефти Ашальчинского месторождения методом испарения.

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на VI молодежной научно-практической конференции ОАО «Татнефть», посвященной 50-летию ТатНИПИнефть ОАО «Татнефть» (г. Бугульма, 2006 г.), на 7-ой Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России» (г. Москва, 2007 г.), на научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надёжности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (г. Уфа, 2007 г.), на технической ярмарке идей и предложений ОАО «Татнефть», посвященной добыче трёхмиллиардной тонны нефти (г. Альметьевск, 2007 г.), на семинаре «Современное состояние проблем подготовки продукции скважин» (г. Бугульма, 2010 г.), на XI молодежной научно-практической конференции ОАО «Татнефть», посвящённой 55-летию НГДУ «Азнакаевскнефть» (г. Азнакаево, 2011 г.), на международной научно-практической конференции «Сбор, подготовка и транспортировка углеводородов - 2012» (г. Сочи, 2012 г.).

Научные основы разрушения дисперсных систем заложены академиком П.А. Ребиндером. Значительный вклад в развитие способов разделения водоне-фтяных эмульсий внесли В.П. Тронов, Б.М. Сучков, Р.З. Сахабутдинов, А.К. Розенцвайг, Г.Н. Позднышев, И.И. Дунюшкин, Л.Г. Григорян, Я.М. Каган, А.И. Гужов, В.Ф. Медведев, В.И. Грайфер, А.И. Ширеев, И.Х. Исмагилов, Ф.Р. Губайдулин, К.С. Каспарянц, В.И. Кузин, И.Д. Муратова, Р.И. Мансуров, Д.С. Баймухаметов и др. Исследованиями по влиянию ультразвуковых колебаний на дисперсные системы занимались Л.Д. Розенберг, H.A. Фукс, В.Ф. Юда-ев, Е.П. Медников, Р.Ш. Школьникова, В.И. Тимошенко, В.Н. Хмелёв, Л. Бергман, О. Брандт, Е. Гидеман, X. Фройнд, К. Золльнер, С. Бонди и др.

Результаты теоретических, лабораторных исследований и промысловых испытаний, изложенные в диссертации, являются результатом работы автора под руководством доктора технических наук, профессора Сахабутдинова Р.З. при активной помощи Губайдулина Ф.Р., Космачёвой Т.Ф. и других сотрудни-

ков отдела исследования и промысловой подготовки нефти, газа и воды института «ТатНИПИнефть». Автор благодарит всех, оказавших помощь в выполнении и обсуждении работы.

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПО ВОПРОСАМ ОБРАЗОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ УСТОЙЧИВЫХ ВОДОНЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ 1.1 Образование устойчивых водонефтяных эмульсий

Добыча обводнённой нефти сопровождается образованием водонефтяных эмульсий, что обусловлено смешением нефти и воды при движении в пласте и по стволу скважин, интенсивным гидродинамическим воздействием рабочих органов электропогружных и штанговых насосов, турбулизацией потока в скважинной арматуре, а также разгазированием нефти при подъёме на поверхность. Самым важным показателем для водонефтяных эмульсий является их устойчивость, под которой понимается способность эмульсий в течение определённого времени не разделяться на нефть и воду. Различают агрегатив-ную и кинетическую устойчивость водонефтяных эмульсий [1]. Агрегативная устойчивость эмульсии характеризуется способностью глобул воды к укрупнению при их столкновении. Эта устойчивость определяется прочностью бронирующих оболочек на каплях воды и выражает способность эмульсии сохранять степень дисперсности внутренней фазы. Прочность бронирующим оболочкам придают такие вещества, как асфальтены, высокоплавкие парафины, механические примеси (частицы глины и песка, нерастворимые соли), комплексы пор-фиринов и др. Эти компоненты на границе раздела фаз «нефть-вода» создают адсорбционные плёнки, которые являются структурно-механическим барьером для слияния глобул воды. Большинство водонефтяных эмульсий обладают высокой агрегативной устойчивостью и, следовательно, время их существования может быть довольно длительным. Поэтому агрегативную устойчивость эмульсий целесообразно оценивать после определённого механического воздействия на неё. Для этого применяется центрифугирование, и агрегативная устойчивость Ау определяется по формуле [2]:

Ау = - / \VoJx 100, (1.1)

л

где \¥о - исходный объём дисперсной фазы в анализируемой эмульсии, см ;

- объём дисперсной фазы, отделившейся в процессе центрифугиро-

з

вания эмульсии, см .

Как следует из формулы (1.1), агрегативная устойчивость определяется как отношение свободно невыделившейся при центрифугировании воды к исходному её содержанию в эмульсии.

Кинетическая устойчивость эмульсии Ку характеризует способность системы противостоять оседанию или всплытию частиц дисперсной фазы, и может быть определена по формуле [2]:

Ку = 1 / V = (9хг|) / (2х(рв - рн)хг2х§), (1.2)

где V - скорость осаждения/всплытия частиц дисперсной фазы с радиусом г, м/с;

г| — кинематическая вязкость дисперсионной среды, м2/с; рв - плотность воды, кг/м3; рн - плотность нефти, кг/м3; г — радиус частиц дисперсной фазы, м; g - ускорение свободного падения, м/с .

Как видно из формулы (1.2) кинетическая устойчивость прямо пропорциональна вязкости дисперсионной среды и обратно пропорциональна разности плотностей воды и нефти, квадрату радиуса частиц дисперсной фазы. Это выражение абсолютно справедливо лишь для систем, содержание дисперсной фазы в которых не превышает 3 %.

Существует ряд общих теорий, объясняющих возникновение устойчивых эмульсионных систем, которые условно можно разделить на термодинамические (энергетические) и надмолекулярные, связанные с образованием структурно-механического барьера [3, 4]. Однако независимо от подхода к рассмотрению проблемы стабилизации эмульсий эти теории едины в том, что для придания устойчивости эмульсионной системе, приготовленной из двух несмеши-

вающихся жидкостей, необходимо присутствие третьего компонента, который выполняет функцию стабилизатора.

Образование устойчивой эмульсии происходит в присутствии органических углеводородных стабилизаторов, содержащихся в нефтяной фазе, и механических стабилизаторов, которые выносятся с продукцией скважин из пласта или образуются в результате химического взаимодействия. Исследованиями многих ученых [5-12] установлено, что стабилизацию обеспечивают:

- вещества с высокими поверхностно-активными свойствами, которые образуют неструктурированные молекулярные слои, например, нафтеновые и жирные кислоты;

- вещества с низкими поверхностно-активными свойствами, которые образуют структурированные слои — лиофильные коллоидные системы, обладающие определенными упругостью и прочностью и обеспечивающие высокую стабильность эмульсий (асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды);

- твердые высокодисперсные вещества минерального и органического характера, которые вследствие избирательного смачивания фазами прилипают к диспергированным каплям воды и образуют прочные бронирующие оболочки.

Основными стабилизаторами эмульсий являются: асфальтосмолистые вещества, комплексы порфиринов, высокоплавкие парафины, минеральные частицы (глина, ил, песок, нерастворимые соли). Эти стабилизаторы создают граничные адсорбционные пленки, которые являются структурно-механическим барьером для коалесценции диспергированных глобул воды.

В процессе разработки и эксплуатации нефтяных месторождений состав и свойства продукции скважин изменяются. На поздней стадии эксплуатации происходит повышение устойчивости водонефтяных эмульсий. Основными факторами повышения устойчивости эмульсий являются [2, 13]:

- применение различных химических реагентов (поверхностно-активные вещества, кислоты, щёлочи, полимеры, отходы крупнотоннажных нефтехимических производств и др.) для увеличения нефтеотдачи пластов и в системе нефтедобычи;

- применение интенсивных режимов эксплуатации пластов, что способствует выносу частиц породы с продукцией скважин;

- закачка пресных вод, несовместимых с пластовыми водами, что приводит к образованию труднорастворимых солей в виде осадка;

- коррозия трубопроводов и нефтепромыслового оборудования;

- смешение в процессе добычи, сбора и подготовки продукции скважин разных нефтеносных горизонтов (например, смешение продукции скважин девонского и угленосного горизонтов нефтяных месторождений Республики Татарстан приводит к образованию нерастворимого в воде сульфида железа, являющегося стабилизатором эмульсий);

- диспергирование воды в нефти при прохождении добываемой жидкости через глубиннонасосное оборудование и поверхностные дожимные насосы;

- закачка в систему нефтесбора продуктов с мест порывов нефтепроводов, отработанных буровых растворов;

- возврат с очистных сооружений в «голову» установки уловленной нефти в виде устойчивой водонефтяной эмульсии;

- добыча нефти с краевых залежей на поздней стадии разработки месторождения;

- несовершенство заканчивания скважин и проникновение фильтрата бурового раствора в пласт;

- развитие биоценоза в пласте (например, в результате жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий образуется сероводород, который вступает в химическую реакцию с ионами железа, содержащимися в пластовой воде девонских горизонтов, с образованием сульфида железа);

- несоблюдение технологий ввода скважин в эксплуатацию после обработок и капитального ремонта.

В процессе разделения водонефтяных эмульсий в аппаратах-отстойниках на границе раздела фаз образуется промежуточный слой, который представляет собой концентрированную эмульсию воды в нефти, обладает развитой межфазной поверхностью и выполняет роль своеобразного жидкостного фильтра, в ко-

тором происходит коалесцеиция капель и отделение воды от нефти. При разрушении эмульсий в промежуточном слое происходит концентрирование стабилизаторов, агрегативно-устойчивой части эмульсий, механических примесей, в т.ч. сульфида железа.

Накапливаясь на границе раздела фаз в аппаратах подготовки нефти, механические примеси, ассоциированные с асфальтосмолистыми и парафиновыми компонентами, приводят к образованию стойких эмульсий, появление которых ведет к нарушению технологического режима, ухудшению качества подготовленной нефти и дренируемых пластовых вод, снижает надежность работы системы регулирования границы раздела фаз, приводит к необходимости осуществлять сброс (подрезку) промежуточных слоев из аппаратов подготовки нефти, что является основным источником формирования ловушечных (или амбарных) эмульсий на установках подготовки нефти. Механические частицы, гидрофобизированные асфальтосмолистыми и парафиновыми компонентами, препятствуют утоныпению пленок нефти до критических размеров, при которых наблюдается их разрыв и коалесценция капель [14]. В этих случаях даже при благоприятных других условиях из 10000 столкновений капель воды только одно может завершаться коалесценцией [1].

Из механических примесей наиболее значимым стабилизатором эмульсий является сульфид железа. Его появление в эмульсии обусловлено смешением продукции различных месторождений и горизонтов, в том числе содержащих сероводород и соли железа [15-17], а также в результате сероводородной коррозии нефтепромыслового оборудования [18]. Устойчивость эмульсии повышается лишь при наличии сульфида железа определённой дисперсности (размеры частиц близки к коллоидным) и смачиваемости частиц обеими фазами эмульсии. Исследованиями показано, что объём промежуточного слоя коррелируется с концентрацией сульфида железа. Резкое увеличение устойчивости таких эмульсий наблюдается при концентрации сульфида железа более 200 г/т [19]. На развитой поверхности частиц твердой фазы происходит адсорбционное поглощение (связывание) молекул деэмульгатора, следствием чего является рез-

кое (в 2-5 раз) увеличение его удельного расхода, необходимого для разрушения эмульсии [20, 21].

В последнее время происходит непрерывное увеличение доли тяжёлых высоковязких нефтей и природных битумов в общем объёме добычи углеводородов. Тяжёлые нефти, в отличие от традиционных, характеризуются значительно более высокими значениями вязкости и плотности, повышенным содержанием смол и асфальтенов. Такие свойства тяжёлых углеводородов существенно затрудняют процессы их добычи, промысловой подготовки, транспортировки и переработки. Эмульсии тяжёлых нефтей и природных битумов характеризуются высокой устойчивостью к разделению. Это обусловлено следующими причинами [22-37]:

- высокая вязкость нефтяной фазы, что препятствует эффективному осаждению капель воды при отстаивании эмульсии;

- малая разность плотностей слабоминерализованной попутно добываемой воды (при паротепловом методе добычи) и нефти, что затрудняет их разделение за счёт гравитационных сил;

- повышенное содержание в тяжёлых нефтях и природных битумах смол и асфальтенов, которые образуют прочные бронирующие оболочки на глобулах воды, что существенно затрудняет процесс укрупнения капель дисперсной фазы и их последующее осаждение;

- наличие в эмульсии значительного количества мелких капель воды, которые без предварительного укрупнения практически не участвуют в процессе осаждения;

- при термических методах добычи тяжёлых нефтей и природных битумов может происходить значительный вынос частиц породы из пласта, что приводит к образованию устойчивых эмульсий в результате накопления механических примесей на границе раздела фаз «нефть - вода».

Смолы и асфальтены являются основными природными стабилизаторами эмульсий. Однако частицы асфальтосмолистых веществ не могут обеспечить высокую устойчивость нефтяных эмульсий. Необходимо присутствие еще од-

ного компонента - нефтяных поверхностно-активных веществ, которые, адсор-бируясь на поверхности частиц асфальтосмолистых веществ, создают на ней гидрофильные участки, обеспечивающие благодаря смачиванию водой скопление и удерживание частиц стабилизатора на каплях эмульгированной воды [38].

Вклад отдельных компонентов нефти в устойчивость эмульсии неодинаков [39, 40]. Вклад парафинового компонента в устойчивость эмульсии, определяющуюся удельным расходом деэмульгатора, приблизительно на порядок (7-9 раз) выше, чем асфальтосмолистого. Парафиновый компонент стабилизатора (микрокристаллы парафина) является тем строительным материалом, который придает защитным оболочкам на каплях эмульгированной воды высокую сопротивляемость действию реагента. Асфальтосмолистый компонент является необходимой составной частью защитной оболочки, обеспечивая прочные контакты частиц парафинового компонента, как между собой, так и с водной поверхностью капли. Для стабилизации нефтяных эмульсий при высоких температурах наиболее существенна роль асфальтосмолистых компонентов. В этом случае парафиновые составляющие нефти, находясь в растворенном состоянии, не будут играть важной роли в образовании нефтяных эмульсий, тогда как при низких температурах роль парафина в стабилизации эмульсий будет основной [11,41].

Исследованиями было показано, что эмульгирующие свойства нефтей зависят не столько от количественного содержания в них асфальтенов, сколько от того, в каком состоянии они находятся [29]. Наибольшей эмульгирующей способностью асфальтены обладают в коллоидно-дисперсном состоянии, приближающемся к точке их флокуляции, т. е. выпадению из раствора в отдельную фазу. Главными факторами, определяющими состояние асфальтенов в нефти, являются углеводородный состав и наличие веществ-дефлокулянтов, препятствующих коагуляции асфальтенов [42, 43]. Веществами, способными предупреждать коагуляцию (выпадение) асфальтенов, наряду со смолами, являются полярные маслорастворимые вещества, активные на границе раздела фаз «углеводород - вода»: нафтеновые и асфальтогеновые кислоты, порфириновые комплексы металлов и другие полярные компоненты нефти, полициклические кон-

денсированные соединения с длинными алифатическими цепями, например, алкилнафталины [44].

Эффективными методами разработки месторождений тяжёлых высоковязких нефтей и природных битумов являются тепловые методы: закачка пара и внутрипластовое горение. Серьезной проблемой, с которой приходится сталкиваться при применении тепловых методов воздействия на пласт, является образование стойких водонефтяных эмульсий [45, 46]. При их применении изменяется солевой состав и рН пластовых вод, состав и физико-химические свойства нефтей.

При использовании паротеплового воздействия на пласт на изменение свойств добываемой продукции влияют в основном высокая температура и конденсирующаяся пресная вода. Под воздействием высокой температуры нарушается равновесие между пластовой водой и нефтью, протекают процессы десорбции полярных компонентов нефти, пептизации и выноса на поверхность значительного количества тонкодисперсных частиц глины. Конденсация пара приводит к изменению состава пластовых вод и способствует образованию мелкодисперсной эмульсии пресной воды в нефти. Более глубокие изменения свойств и состава добываемой продукции происходят при использовании метода внутрипластового горения [47-49]. Под воздействием высокой температуры (более 427 °С) и кислорода протекают процессы дистилляции, крекинга, полимеризации, окисления нефти, которые приводят к образованию полициклических высококонденсированных соединений (карбены, карбоиды), являющихся стабилизаторами водонефтяных эмульсий.

1.2 Методы и технологии разделения устойчивых водонефтяных эмульсий

Традиционные методы обезвоживания нефти, такие как отстаивание, нагрев, применение деэмульгаторов, электрического поля оказываются малоэффективными для разделения устойчивых водонефтяных эмульсий. Для этого необходимы технологии, интенсифицирующие процессы обезвоживания нефти.

Для разрушения устойчивых водонефтяных эмульсий применяют следующие методы:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Судыкин, Александр Николаевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тронов, В.П. Промысловая подготовка нефти [Текст] / В.П. Тронов. — Казань : ФЭН, 2000. - 416 с.

2. Сахабутдинов, Р.З. Особенности формирования и разрушения водоне-фтяных эмульсий на поздней стадии разработки нефтяных месторождений [Текст] / Р.З. Сахабутдинов, Ф.Р. Губайдулин, И.Х. Исмагилов, Т.Ф. Космачёва. - М. : ОАО «ВНИИОЭНГ», 2005. - 324 с.

3. Ребиндер, П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды [Текст] / П.А. Ребиндер. - М. : Наука, 1978. -177 с.

4. Тонкошуров, Б.П. Основы химического деэмульгирования нефтей [Текст] / Б.П. Тонкошуров, Серб-Сербина, A.M. Смирнова. - М. : Гостоптехиз-дат, 1946.-54 с.

5. Каспарянц, К.С. Промысловая подготовка нефти и газа [Текст] / Н.С. Каспарьянц. - М. : Недра, 1973. - 210 с.

6. Дунюшкин, И.И. Сбор и подготовка скважинной продукции нефтяных месторождений: Учебное пособие [Текст] / И.И. Дунюшкин. - М. : ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2006. - 320 с.

7. Тронов, В.П. Разрушение эмульсий при добыче нефти [Текст] /

B.П. Тронов. - М. : Недра, 1974. - 271 с.

8. Позднышев, Г.Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий [Текст] / Г.Н. Позднышев. - М. : Недра, 1982. - 156 с.

9. Борисов, С.И. Роль отдельных компонентов высокомолекулярной части нефти в стабилизации нефтяных эмульсий [Текст] / С.И. Борисов, A.A. Петров // Труды Гипровостокнефть. - Вып. 26 — Куйбышев, 1975. -

C. 102-112.

10. Петров, A.A. Коллоидные стабилизаторы нефтяных эмульсий [Текст] / A.A. Петров, Г.Н. Позднышев // Труды Гипровостокнефть. - Вып. 13. - 1971. -С. 3-8.

11. Веретенникова, И.В. Состав потенциальных стабилизаторов нефтяных эмульсий и их связь с параметрами обезвоживания при низких температурах [Текст] / И.В. Веретенникова, A.A. Петров, Б.Г. Валяев // Нефтепромысловое дело. - Вып. 26. - 1975. - С. 124-129.

12. Левченко, Д.Н. Выделение и исследование эмульгаторов нефтяных эмульсий [Текст] / Д.Н. Левченко // Химия и технология топлив и масел. - 1970. -№ 10.-С. 21-25.

13. Космачёва, Т.Ф. Совершенствование технологии подготовки нефти на основе оптимизации применения деэмульгаторов [Текст] : дис. ... канд. тех. наук. - Бугульма, 2005. - 156 с.

14. Петров, A.A. Исследование утоныпения нефтяных плёнок [Текст] /

A.A. Петров, С.А. Блатова // Химия и технология топлив и масел. - 1969. -№5. _с. 25-28.

15. Петров, A.A. О допустимых пределах смешения сероводород- и железосодержащих водонефтяных эмульсий при промысловой подготовке нефти [Текст] / A.A. Петров, С.И. Борисов // Нефтяное хозяйство. - 1979. -№ 11.-С. 37-40.

16. Тронов, В.П. Снижение токсичности сероводородсодержащих нефтей Татарии [Текст] / В.П. Тронов, А.И. Ширеев, Р.З. Сахабутдинов // Нефтепромысловое дело. - 1983. - № 10. - С. 19-20.

17. Тронов, В.П. Технология совместного сбора газированных нефтей карбона и девона с одновременной нейтрализацией сероводорода [Текст] /

B.П. Тронов, А.И. Ширеев, А.Д. Ли и др. // ЭИ Нефтепромысловое дело.- 1986. - № 11. - С. 12-14.

18. Ширеев, А.И. Основные причины повышения устойчивости нефтяных эмульсий в процессах добычи, сбора и внутрипромыслового транспорта [Текст] / А.И. Ширеев, В.П. Тронов, И.Х. Исмагилов, Р.З. Сахабутдинов // Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений Татарстана. Сборник научных трудов ТатНИПИнефти. - Бугульма, 2000. - С. 234-238.

19. Мамлеев, P.A. Исследование условий формирования стойких эмульсий с повышенным содержанием мехпримесей [Текст] / P.A. Мамлеев // Нефтепромысловое дело. - 1980. - № 10. - С. 38-41.

20. Позднышев, Т.Н. О влиянии мехпримесей в нефти на эффективность деэмульгатора [Текст] / Г.Н. Позднышев, P.M. Ручкина, Р.И. Мансуров // Нефтепромысловое дело. - 1978. - № 6. - С. 49-50.

21. Смирнов, Ю.С. Деэмульгирующая способность реагентов при обработке нефтей различной обводнённости [Текст] / Ю.С. Смирнов, JI.B. Эпштейн, A.A. Петров // Труды Гипровостокнефть. - Вып. 22. - Куйбышев, 1975.

22. Исмагилов, И.Х. Экспериментальные исследования и разработка рациональной технологии обезвоживания природных битумов месторождений Татарии [Текст] : дис. ... канд. тех. наук. -Бугульма, 1988. - 141 с.

23. Позднышев, Г.Н. Образование стойких нефтяных эмульсий при применении тепловых методов воздействия на пласт и пути их разрушения [Текст] / Г.Н. Позднышев, Р.Ш. Фаттахова, Д.М. Бриль // ОИ Нефтепромысловое дело. - М. : ВНИИОЭНГ, 1983. - 44 с.

24. Судыкин, С.Н. Совершенствование технологий обезвоживания тяжёлых нефтей пермской системы республики Татарстан [Текст] : дис. ... канд. тех. наук. - Бугульма, 2011. - 183 с.

25. Исмагилов, И.Х. Экспериментальные исследования и разработка технологии обезвоживания природных битумов месторождений Татарии [Текст] / И.Х. Исмагилов и др. // ОИ Нефтепромысловое дело. - М. : ВНИИОЭНГ, 1992. -С. 2-7.

26. Позднышев, Г.Н. Особенности подготовки тяжёлых высоковязких нефтей [Текст] / Г.Н. Позднышев, Р.И. Мансуров, Ю.В. Сидурин // ОИ Нефтепромысловое дело. - М. : ВНИИОЭНГ, 1983. - 39 с.

27. Сахабутдинов, Р.З. Развитие технологий подготовки и использования природных битумов месторождений Татарстана [Текст] / Р.З. Сахабутдинов,

Ф.Р. Губайдулин, Т.Ф. Космачёва и др. // Нефтяное хозяйство. - 2007. -№ 7. - С. 92-96.

28. Позднышев, Г.Н. Разрушение стойких нефтяных эмульсий [Текст] / Позднышев Г.Н., Шмелев М.В. // Нефтяное хозяйство. - 1977. - № 2. - С. 51-54.

29. Позднышев, Г.Н. Современные достижения в области подготовки нефти [Текст] / Г.Н. Позднышев, A.A. Емков // ОИ Нефтепромысловое дело. -М. : ВНИИОЭНГ, 1979. - 52 с.

30. Маринин, Н.С. Подготовка высоковязких нефтей на месторождениях Крайнего Севера [Текст] / Н.С. Маринин, М.Ю. Тарасов, Ю.Н. Саватеев и др. // OH Нефтепромысловое дело». - М. : ВНИИОЭНГ, 1983. - 43 с.

31. Толкачёв, Ю.И. Основные направления в подготовке сероводородсо-держащих, высоковязких и ловушечных нефтей [Текст] / Ю.И. Толкачёв, Р.И Мансуров // Нефтепромысловое дело. - 1983. - № 7 - С. 12-13.

32. Тарасов, М.Ю. Исследование процессов разрушения высоковязких водонефтяных эмульсий [Текст] / М.Ю. Тарасов // Труды СИБНИИ НП «Совершенствование методов добычи и подготовки нефти в Западной Сибири». -Тюмень, 1983. - С. 62-67.

33. Ширеев, А.И. Экспериментальные исследования и разработка рациональной технологии подготовки нефти повышенной вязкости месторождений Татарии [Текст] : дис. ... канд. тех. наук. -Бугульма, 1979. - 216 с.

34. Судыкин, С.Н. Подготовка сверхвязкой нефти Ашальчинского месторождения [Текст] / Р.З. Сахабутдинов, С.Н. Судыкин, Т.Ф. Космачёва, И.Х. Ис-магилов, Ф.Р. Губайдулин // Нефть и жизнь. - 2009. - №3. - С. 43-45.

35. Судыкин, С.Н. Исследование свойств природного битума Ашальчинского месторождения и разработка технологии его подготовки [Текст] / С.Н. Судыкин, И.Х. Исмагилов, Ф.Р. Губайдулин, Т.Ф. Космачёва // Сборник докладов научно-технической конференции, посвящённой 50-летию ТатНИ-ПИнефть ОАО «Татнефть». - Бугульма : ТатНИПИнефть, 2006. - С. 377-380.

36. Судыкин, С.Н. Технологии подготовки сверхвязких нефтей и природных битумов [Текст] / С.Н. Судыкин // Сборник тезисов докладов молодежной

научно-практической конференции ОАО «Татнефть». - Альметьевск : ТатАСУ-нефть, 2008.-С. 140-143.

37. Судыкин, С.Н. Способы и технологии подготовки сверхвязких нефтей [Текст] / Р.З. Сахабутдинов, И.Х. Исмагилов, Ф.Р. Губайдулин, Т.Ф. Космачёва, С.Н. Судыкин // Материалы региональной научно-технической конференции «Проблемы разработки и эксплуатации месторождений высоковязких нефтей и битумов». - Ухта : УГТУ, 2008. - С. 145-150.

38. Махонин, Г.М. Поверхностно-активные компоненты стабилизаторов нефтяных эмульсий [Текст] / Г.М. Махонин, A.A. Петров, С.И. Борисов // Химия и технология топлив и масел. - 1979. - № 12.

39. Борисов, С.И. Роль отдельных компонентов высокомолекулярной части нефти в стабилизации нефтяных эмульсий [Текст] / С.И. Борисов, A.A. Петров // Нефтепромысловое дело. - Вып. 26.- 1975.

40. Сюняев, З.И. Нефтяные дисперсные системы [Текст] / З.И. Сюняев, Р.З. Сюняев, Р.З. Сафиева. - М. : Химия, 1990. - 226 с.

41. Позднышев, Г.Н. Влияние структуры смолисто-асфальтеновых веществ на их коллоидно-химические свойства [Текст] / Г.Н. Позднышев, A.A. Петров, Г.М. Манохин // Труды СоюздорНИИ. - Вып. 49. - 1971.- С. 62.

42. Байков, H.H. Сбор и промысловая подготовка нефти, газа и воды [Текст] / H.H. Байков, Т.Н. Позднышев, Р.И. Мансуров. - М. : Недра, 1981. -261 с.

43. Позднышев, Г.Н. Коллоидные стабилизаторы нефтяных эмульсий [Текст] / Г.Н. Позднышев, К.Г. Новикова, Р.И. Мансуров // Нефтяное хозяйство. - 1974.-№ 1.

44. Петров, A.A. Исследование поверхностных эмульгирующих и дефло-кулирующих свойств фракций, полученных при экстракционном разделении нефтей [Текст] / A.A. Петров, Г.Н. Позднышев, С.И. Борисов // Химия и технология топлив и масел. - 1969. - № 3. - С. 11-14.

45. Айгистова, С.Х. Изменение свойств нефти Мордово-Кармальской площади Татарии при термическом воздействии [Текст] / С.Х. Айгистова,

Р.Х. Муслимов, А.Н. Садыков и др. // Нефтепромысловое дело. - 1980. - № 9. -С. 49-50.

46. Мартынов, A.A. Исследование органических соединений в воде, по- лучаемой при термическом воздействии на битуминозный пласт [Текст] /

A.A. Мартынов, Р.В. Токарева, Р.Г. Хамитова и др. // Нефтяное хозяйство. -1980.-№ 12.-С. 46-47.

47. Вахитов, Г.Г. Влияние движущегося фронта горения на физико-химические характеристики аномально-вязких битумов [Текст] / Г.Г. Вахитов, С.Х. Айгистова, A.M. Клеев и др. // Совершенствование проектирования разработки нефтяных месторождений. Труды ВНИИнефти. - Вып. 64. — 1978 — С. 3-6.

48. Клеев, A.M. Совершенствование технологии нефтедобычи с применением внутрипластового горения [Текст] / A.M. Клеев, У.К. Мухаметзянов, A.B. Козлов. - Казань: Татарское книжное издательство, 1987. - 124 с.

49. Клеев, A.M. Некоторые особенности внутрипластового горения в карбонатных коллекторах [Текст] / A.M. Клеев, A.B. Козлов, Б.Я. Моргулис // Нефтепромысловое дело. - 1982. — № 5. - С. 11-13.

50. Базлов, М.Н. К вопросу деэмульсации высоковязких тяжёлых нефтей [Текст] / М.Н. Базлов, К.И. Кофанов, B.C. Свиридов // Труды ВНИПИтерм-нефть. - М. : ВНИИОЭНГ, 1980. - С. 82-83.

51. Бабскин, М.Н. Промысловые исследования по определению оптимального режима подготовки нефти на месторождении Кенкияк [Текст] / М.Н. Бабскин, Б.Е. Есенгалиев // Труды ВНИПИтермнефть. - М. : ВНИИОЭНГ, 1980.-С. 88-92.

52. Владимиров, A.A. О подготовке высоковязкой нефти на Ярегском месторождении [Текст] / A.A. Владимиров, Р.Н. Низовцева, М.В. Берников // Нефтепромысловое дело. - 1979. - № 11 - С. 32-34.

53. Латыпов, В.Х. Особенности обезвоживания высоковязкой нефти Русского месторождения [Текст] / В.Х. Латыпов, О.И. Целиковский // Нефтепромысловое дело. - 1981. - № 1 - С. 42-44.

54. Леонов, Ю.Р. Особенности сбора и подготовки нефтей, добываемых с применением термических методов [Текст] / Ю.Р. Леонов, А.Ф. Шалайкин // Экспресс-информация «Нефтепромысловое дело». - М. : ВНИИОЭНГ, 1986. -№ 4 - С. 20-23.

55. Судыкин, С.Н. Методы подготовки сверхвязких нефтей месторождений ОАО «Татнефть» [Текст] / Р.З. Сахабутдинов, Т.Ф. Космачёва, С.Н. Судыкин, И.Х. Исмагилов, Ф.Р. Губайдулин // Нефтяное хозяйство. - 2008.

- №7. - С. 86-89.

56. Владимиров, A.A. Подготовка высоковязкой нефти пермо-карбоновой залежи Усинского месторождения [Текст] / A.A. Владимиров, М.В. Берников, Р.Н. Низовцева // Нефтепромысловое дело. - 1979. - № 6 - С. 17-19.

57. Разработка технологического регламента на сбор и подготовку природного битума Мордово-Кармальского месторождения [Текст] : отчёт о НИР / Татарский научно - исследовательский и проектный институт нефти ; рук. Исмагилов И.Х.; исполн.: Губайдулин Ф.Р. и др. - Бугульма, 2006. -С. 36-38.

58. Кусаев, Х.Н. Совершенствование технологии подготовки высоковязкой нефти месторождения Каражанбас [Текст] / Х.Н. Кусаев, Ю.Р. Леонов, А.Ф. Шалайкин // Сборник научных трудов «Теория и практика разработки нефтяных месторождений термическими методами». - М. : ВНИИОЭНГ, 1985.

- С.64-68.

59. Пател, С. Канадские битуминозные пески: благоприятные возможности, технологии и проблемы [Текст] / С. Пател // Нефтегазовые технологии. -2007.-№6.-С. 87-93.

60. Кулаков, Л.И. Методика и результаты оценки эффективности растворителей для подготовки высоковязких нефтей [Текст] / Л.И. Кулаков, С.К. Яровая // Труды СевкавНИПИнефть «Повышение эффективности методов воздействия на нефтяные пласты». - Вып. 32. - Грозный, 1980. - С. 105-108.

61. Тарасов, М.Ю. Исследование условий обезвоживания высоковязкой нефти Русского месторождения с использованием углеводородных разбавителей [Текст] / М.Ю. Тарасов // Нефтепромысловое дело. - 1980. - № 4 - С. 42-43.

62. Шипигузов, JI.M. Анализ причин образования промежуточного слоя на Каменноложской УПГТН и пути его сокращения [Текст] / JIM. Шипигузов, М.Г. Исаев, H.JI. Шилкова и др. // Нефтепромысловое дело. - 1981. - № 2. -С. 24-25.

63. Инструкция по применению технологии подготовки сверхвязких нефтей [Текст] : РД 153-39.0-555-08. - Бугульма : ТатНИПИнефть, 2008. - 35 с.

64. Мансуров, Р.И. Подготовка ловушечных нефтей [Текст] / Р.И. Мансуров, A.A. Каштанов, P.M. Ручкина // ОИ Нефтепромысловое дело. -М.: ВНИИОЭНГ, 1985. - 36 с.

65. Михайловский, М.К. Технология подготовки ловушечной нефти на промыслах объединения Удмуртнефть [Текст] / М.К. Михайловский, А.Н. Юсупов, В.Г. Агеев и др. // Нефтепромысловое дело. - 1982. - № 11. - С. 20-21.

66. Зарипов, Л.Г. Подготовка нефти с рециркуляцией нестабильного бензина [Текст] / Л.Г. Зарипов, Г.Н. Позднышев, Л.А. Палевин // Нефтяное хозяйство. - 1976. -№ 10.-С. 38-41.

67. Шварц, А.Б. Поверхностно-активные вещества и моющие средства [Текст] / А.Б. Шварц, Дж. Перри, Дж. Берч. - М.: Издатинлит, 1960. - 555 с.

68. Судыкин, С.Н. Исследование процесса обезвоживания сверхвязких нефтей с применением интенсифицирующих устройств [Текст] / С.Н. Судыкин, Ф.Р. Губайдулин, Т.Ф. Космачёва, В.А. Крюков, A.A. Вольцов // Сборник научных трудов ТатНИПИнефть. - М. : ВНИИОЭНГ, 2010. - С. 274-280.

69. Судыкин, С.Н. Разработка интенсифицирующих устройств для обезвоживания сверхвязкой нефти [Текст] / С.Н. Судыкин // Сборник тезисов докладов молодежной научно-практической конференции ОАО «Татнефть», 2010.

70. Тронов, В.П. Системы нефтегазосбора и гидродинамика основных технологических процессов [Текст] / В.П. Тронов - Казань : ФЭН, 2002. - 512 с.

71. Cusacr, R. Сепарация жидкость-жидкость [Текст] / R. Cusacr // Нефтегазовые технологии. - 2009. - № 10 - С. 85-92.

72. Тронов, В.П. Разрушение нефтяных эмульсий в динамических условиях [Текст] / В.П. Тронов, Б.Ф. Губанов. - M.: Недра, 1973.

73. Тронов, В.П. Промысловая подготовка нефти за рубежом [Текст] / В.П. Тронов. - M.: Недра, 1983. - 224 с.

74. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии [Текст] / А.Г. Касаткин. -М.: Химия, 1973. - С. 223 - 224.

75. Губайдулин, Ф.Р. Исследование особенностей формирования водоне-фтяных эмульсий на поздней стадии разработки нефтяных месторождений и разработка технологий их разделения [Текст] : дис. ... канд. тех. наук. — Бу-гульма, 2004. - 183 с.

76. Нафикова, P.A. Совершенствование методов извлечения жидких углеводородов из промысловых нефтешламов [Текст] : дис. ... канд. тех. наук. - Бу-гульма, 2011. - 144 с.

77. Щуров, В.И. О возможности применения способа центрифугирования для разделения промысловых нефтяных эмульсий [Текст] / В.И. Щуров, Н.К. Приходько // Нефтяное хозяйство. — 1966. - № 1.

78. Заббаров, P.P. Новые методы разрушения высокоустойчивых водо-углеводородных эмульсий [Текст] : автореферат дис. ... канд. тех. наук. - Казань, 2009.-16 с.

79. Ягафарова, Г.Г. Современные методы переработки нефтешламов [Текст] / Г.Г. Ягафарова, C.B. Леонтьева, А.Х. Сафаров, И.Р. Ягафаров. - М.: Химия, 2010.-190 с.

80. А. с. 1558879 СССР, МПК7 С 02 F 11/18, С 10 G 33/00. Способ переработки нефтеотходов [Текст] / В.В. Фрязинов, A.M. Соловьёв, В.А. Расветалов, Г.А. Вормс, A.B. Купцов, Б.И. Брондз; заявл. 18.03.1988; опубл. 23.04.1990, Бюл. № 15.

81. Пат. 94037575 Российская Федерация, МПК В 01 D 1/22, С 10 G 7/04. Способ очистки отработанных масел от воды и низкокипящих фракций и

устройство для его осуществления [Текст] / А.П. Картошкин, М.И. Браслав-ский, В.Я. Фрайштадт, C.B. Громышев, JI.A. Ашкинази; заявитель Акционерное общество Научно-производственное объединение «Теплоэнергетика»; заявл. 30.09.1994; опубл. 27.07.1996.

82. Пат. 3432210 Германия, МПК С 10 С 3/06; С 10 G 7/04. Processing of oil sludge, especially for combustion [Text] / Knott Herms; заявитель и патентообладатель Howaldtswerke Deutsche Werft. - № 19843432210; заявл. 17.12.1986; опубл. 30.09.1988.

83. Хуснутдинов, И.Ш. Разрушение водонефтяных эмульсий в процессе перегонки с механическим воздействием на жидкую фазу [Текст] / И.Ш. Хуснутдинов, В. И. Гаврилов, P.P. Заббаров, А.Ю. Копылов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. - Т. 52. - 2009. - вып. 3. - С. 96-100.

84. Ковалёва, JI.A. Развитие электромагнитной технологии для утилизации нефтяных шламов [Текст] / JI.A. Ковалева, Р.З. Миннигалимов, P.P. Зиннатуллин // Нефтяное хозяйство. - 2009. - №9. — С. 48-51.

85. ООО «НПК «Химсинтез» [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://www.esintez.ru.

86. Хмелев, В.Н. Применение ультразвука в промышленности, курс лекций [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://www.u-sonic.ru.

87. Бергман, JI. Ультразвук и его применение в науке и технике [Текст] / Л. Бергман : под ред. B.C. Григорьева и Л.Д. Розенберга. - М. : Издательство иностранной литературы, 1957. - 727 с.

88. Бахтин, Б.И. Низкотемпературный крекинг углеводородов в кавита-ционных ультразвуковых полях [Текст] / Б.И. Бахтин, A.B. Десятое, О.И. Корба, А.П. Кубышкин, A.C. Скороходов // Мир нефтепродуктов. - 2009. -№6.-С. 14-19.

89. Физика и техника мощного ультразвука. Источники мощного ультразвука [Текст] / Под ред. Л.Д. Розенберга. - М. : Наука, 1967. - 380 с.

90. Аникин, B.C. Технология добычи и переработки нефти с гидродинамическим ультразвуковым депарафинизатором насосно-компрессорных труб

[Текст] / B.C. Аникин, B.B. Аникин // Нефтяное хозяйство. - 2008. - № 11. -С. 120-123.

91. Ржевкин, С.Н. Курс лекций по теории ультразвука [Текст] / С.Н. Ржевкин. - Издательство Московского университета, 1960. - 337 с.

92. Исакович, М.А. Общая акустика [Текст] / М.А. Исакович. - М. : Наука, 1973.-496 с.

93. Розенберг, Л.Д. Физические основы ультразвуковой технологии [Текст] / Л.Д.Розенберг. - М. : Наука, 1970.

94. Хмелев, В.Н. Разрушение масляной эмульсии ультразвуковым воздействием [Текст] / В.Н. Хмелев, С.Н. Цыганок, Ю.М. Кузовников // Научно-технический вестник Поволжья. - 2011. - С. 194-198.

95. Хмелев, В.Н. Ультразвуковая коагуляция аэрозолей [Текст] /

B.Н. Хмелев, К.В. Шалунова, С.Н. Цыганок, Р.В. Барсуков, А.Н. Сливин, A.B. Шалунов. - Бийск : АлтГТУ, 2010. - 228 с.

96. Хмелев, В.Н. Исследование влияния ультразвукового воздействия на процесс разделения устойчивых эмульсий [Текст] / В.Н. Хмелев, С.Н. Цыганок, Ю.М. Кузовников // Измерение, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях - Бийск : Издательство БТИ АлтГТУ, 2011 —

C. 175-177.

97. Пат. 2339679 Российская Федерация, МПК7 С 10 G 33/00. Способ и устройство для деэмульсификации эмульсии вода-нефть посредством воздействия ультразвука [Текст] / ГОУ Шэцюань (CN), ДА Цзяньвэнь (CN), ЧЖАН Югуй (CN), ХАНЬ Пин (CN), ЧЖАН Цзини (CN); заявитель и патентообладатель China Petroleum & Chemical Corporation. - № 2006109482/15; заявл. 27.08.2004; опубл. 27.11.2008, Бюл. № 33.

98. Садриев, А.Р. Исследование и интенсификация технологических процессов обезвоживания нефти с применением физико-химических методов [Текст]: автореферат дис. ... канд. техн. наук - Москва, 2010. - 20 с.

99. Аль-Обайди, Адель Шариф Хамади. Деэмульгаторы для подготовки тяжелых нефтей [Текст]: дис. ... канд. техн. наук-Казань, 2004. - 172 с.

100. Шибаева, О.Н. Разработка способов разрушения водных эмульсий высоковязких нефтей [Текст]: дис. ... канд. техн. наук - Казань, 2004. - 122 с.

101. Скрипник, Е. И. Обезвоживание высокосернистых нефтей ультразвуковым методом [Текст] / Е.И. Скрипник, А.З. Семилейский, В.И. Долганов // Химия сераорганических соединений, содержащихся в нефтях и нефтепродуктах. - 1963. - Т. 5. - С. 129-131.

102. Fang, C.S. Microwave demulsification [Text] / C.S. Fang, B.K.L. Chang // Chem. Eng. Comm. - 1988. -V. 73. - pp. 227-239.

103. Пат. 1257215 Канада, МПК5 С 10 G 33/04; С 10 G 7/04; С 10 G 7/00; С 10 G 7/04. Crude Oil Treater [Text] / C. Ronald; E. Wayne; заявитель Colt Engineering Corp ; заявл. 17.12.85.

104. Судыкин, A.H. Анализ вариантов использования и переработки природных битумов [Текст] / А.Н. Судыкин, С.Н. Судыкин // Сборник тезисов докладов молодежной научно-практической конференции, посвященной 50-летию института «ТатНИПИнефть». - Т. II. - Бугульма: ТатНИПИнефть, 2006.-С. 155-156.

105. Судыкин, А.Н. Исследование свойств, разработка технологии подготовки природных битумов и анализ вариантов их переработки [Текст] / С.Н. Судыкин, Р.З. Сахабутдинов, Ф.Р. Губайдулин, И.Х. Исмагилов, А.Н. Судыкин // Тезисы докладов 7-ой Всероссийской научно-технической конференции. - М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2007. - С. 158-159.

106. Судыкин, А.Н. Исследование свойств битумных нефтей, разработка технологий их подготовки и анализ вариантов их переработки [Текст] / С.Н. Судыкин, А.Н. Судыкин, Р.З. Сахабутдинов, И.Х. Исмагилов, Ф.Р. Губайдулин, Т.Ф. Космачёва // Материалы научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надёжности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа». - Уфа: ИПТЭР, 2007. -С. 291-293.

107. Судыкин, А.Н. Подготовка осложнённых водонефтяных эмульсий [Текст] / Т.Ф. Космачёва, Ф.Р. Губайдулин, О.С. Татьянина, А.Н. Судыкин //

Сборник докладов семинара «Современное состояние проблем подготовки продукции скважин». -Бугульма : ТатНИПИнефть, 2010. - С. 76-78.

108. Судыкин, А.Н. Особенности действия деэмульгаторов при разрушении эмульсии природного битума [Текст] / Т.Ф. Космачёва, Р.З. Сахабутдинов, Ф.Р. Губайдулин, А.Н. Судыкин // Нефтепромысловое дело. -2008.-№3.-С. 53-58.

109. Коршак, A.A. Трубопроводный транспорт нефти, нефтепродуктов и газа [Текст] / А.А Коршак, A.M. Нечваль. - Уфа : Дизайн Полиграф Сервис, 2005.-516 с.

110. Надиров, Н.К. Трубопроводный транспорт вязких нефтей [Текст] / Н.К. Надиров, П.И. Тугунов, P.A. Брот, Б.У. Уразгалиев // Сер. Новые нефти Казахстана и их использование. - Алма-Ата : Наука, 1985. — 264 с.

111. Галкин, В.А. Уравнение Смолуховского [Текст] / В.А. Галкин. - М.: Физико-математическая литература, 2001. - 336 с.

112. Sheng, C.D. Modelling Acoustic Agglomeration Processes Using Direct Simulation Monte Carlo Method [Text] / C.D. Sheng, X.L. Shen // Journal of Aerosol Science - 2006. - Issue 37. - P. 16-36.

113. Sheng, C.D. Simulation of acoustic agglomeration processes of poly disperse solid particle [Text] / C.D. Sheng, X.L. Shen // Journal of Aerosol Science and Technology. - 2007. - Issue 41. - P. 1-13.

114. Судыкин, А.Н. Исследование процесса обезвоживания сверхвязкой нефти при ультразвуковом воздействии [Текст] / Р.З. Сахабутдинов, А.Н. Судыкин, Ф.Р. Губайдулин // Нефтяное хозяйство. - 2013. - № 10. -С. 116-119.

115. Хмелев, В.Н. Применение ультразвука высокой интенсивности в промышленности [Текст] / В.Н. Хмелев, А.Н. Сливин, Р.В. Барсуков, С.Н. Цыганок,

A.B. Шалунов. - Бийск : Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. - 203 с.

116. Голых, Р.Н. Ультразвуковая кавитационная обработка вязких и жидких высокодисперсных сред [Текст] / Р.Н. Голых, С.С. Хмелев,

B.Н. Хмелев // Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности

и научных исследованиях ИАМП-2010: материалы 7-й Всероссийской научно-технической конференции. - Бийск : Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. -С. 125-129.

117. Краткий справочник химика [Текст]. — М. : Издательство «Химия», 1964.-С. 358-361.

118. Татевский, В.М. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов [Текст] / В.М. Татевский. - М. : Гостоптехиздат, 1960. -С. 281-288.

119. Судыкин, А.Н. Исследование процесса обезвоживания сверхвязкой нефти методом испарения воды [Текст] / А.Н. Судыкин, Р.З. Сахабутдинов, Ф.Р. Губайдулин // Технологии нефти и газа. - 2013. - № 1. - С. 28-31.

120. Судыкин, А.Н. Исследование и разработка технологии обезвоживания сверхвязкой нефти методом испарения [Текст] / Р.З. Сахабутдинов, Ф.Р. Губайдулин, А.Н. Судыкин, P.P. Мухаметгалеев // Сборник научных трудов ТатНИПИнефть / ОАО "Татнефть". - М.: ОАО "ВНИИОЭНГ", 2011. -Вып. 79. - С. 303-309.

121. Разработка технологий подготовки природных битумов [Текст] : отчёт о НИР по заказ-наряду № 07.2720.07 / Татарский научно - исследовательский и проектный институт нефти ; рук. Сахабутдинов Р.З.; исполн.: Исма-гилов И.Х. [и др.]. - Бугульма, 2007. - С. 44-46.

122. Судыкин, А.Н. Новые технологии подготовки тяжёлых высоковязких нефтей и природных битумов [Текст] / А.Н. Судыкин, Р.З. Сахабутдинов, Ф.Р. Губайдулин, С.Н. Судыкин // Нефть. Газ. Новации. - 2012. - № 5. -С. 20-24.

123. Судыкин, А.Н. Разработка технологий промысловой подготовки тяжёлых высоковязких нефтей, добываемых тепловыми методами [Текст] / А.Н. Судыкин, Р.З. Сахабутдинов, Ф.Р. Губайдулин, С.Н. Судыкин // Газовая промышленность. - 2012. - Спецвыпуск 676. - С. 48-50.

124. Виденеев, В.И. Нефтегазоводоразделитель с прямым подогревом (НГВРП) [Текст] / В.И. Виденеев, В.П. Выговской // Сфера Нефтегаз. Спецвыпуск М1СЮЕ. - 2007. - № 1.

125. Судыкин, А.Н. Концепция сбора, подготовки и транспорта сверхвязких нефтей ОАО «Татнефть [Текст] / С.Н. Судыкин, Р.З. Сахабутдинов, Ф.Р. Губайдулин, И.Х. Исмагилов, А.Н. Судыкин // Нефтяное хозяйство. - 2010. - №7. - С. 61-64.

УТВЕРЖДАЮ

Н_Р.Р. Ахмадуллин

7 2013 г.

АКТ

промысловых испытаний технологии подготовки сверхвязкой нефти с применением ультразвукового воздействия

В период с августа по сентябрь 2013г. на УПСВН «Ашальчи» ЦКППН НГДУ «Нурлатнефть» проведены промысловые испытания технологии подготовки сверхвязкой нефти с применением ультразвукового воздействия на пилотной установке по заказ-наряду № 12.7201.13 (протокол испытаний прилагается).

Результаты промысловых испытаний показали следующее:

1. Непрерывная обработка предварительно обезвоженной СВН в отстойнике с частотой ультразвука 30 кГц, удельной акустической мощностью 10 Вт/дм3 и интенсивностью воздействия 4 Вт/см2 при температуре 85 °С позволяет сократить в 2 раза (с 4 до 2 ч) время обезвоживания СВН до массовой доли воды 1,0 %.

2. Обработка предварительно обезвоженной СВН в течение 5 мин в выносном ультразвуковом коалесценторе с частотой 30 кГц, удельной акустической мощностью 100 Вт/дм3 и интенсивностью воздействия 2,5 Вт/см2 позволяет сократить в 2 раза (с 4 до 2 ч) время последующего отстаивания при температуре 85 °С для обезвоживания СВН до массовой доли воды 1,0 %.

3. Обработка предварительно обезвоженной СВН в течение 1 мин в выносном ультразвуковом коалесценторе с частотой 50 кГц, удельной акустической мощностью 100 Вт/дм3 и интенсивностью воздействия 5 Вт/см2 позволяет сократить в 1,7 раза (с 10 до 6 ч) время последующего отстаивания при температуре 85 °С для обезвоживания СВН до массовой доли воды 0,5 %, в течение 5 мин предварительной обработки—в 2,5 раза (с 10 до 4 ч) до массовой доли воды 0,4 %.

4. В СВН, обезвоженной до массовой доли воды 0,5 %, массовая концентрация хлористых солей составила 7 мг/дм3, массовая доля механических примесей - 0,006 %, что соответствует 1 группе качества по ГОСТ Р 51858.

Выводы:

1. Результаты промысловых испытаний показали эффективность ультразвукового воздействия для обезвоживания СВН.

2. Технология подготовки СВН с применением ультразвукового воздействия обеспечивает получение товарной нефти, соответствующей 1 группе качества.

Начальник ЦКППН

от НГДУ «Нурлатнефть»: Главный технолог

Начальник УПСВН

С.А. Трубкин

С.Б. Рафиков

Ф.С. Гиззатуллин

от Инженерного Центра: Начальник отдела ППС

Я.Г. Минхаеров

от института «ТатНИПИнефть»: Начальник отдела ИППНГВ

Ф.Р. Губайдулин

Научный сотрудник

А.Н. Судыкин

УТВЕРЖДАЮ

инженев ^|Леш«ногорскнефть»

Р.А. Габдрахманов

2010 г.

АКТ

пилотных испытании

технологии разрушения эмульсии сверхвязкой нефти методом испарения

В период с августа по октябрь 2010г. на УПСВ Мордово-Кармальского месторождения сверхвязкой нефти ЦДСН-9 НГДУ «Лениногорскнефть» проведены пилотные испытания технологии разрушения эмульсии сверхвязкой нефти методом испарения по заказ-наряду № 10.3727.10.

Результаты пилотных испытаний технологии разрушения эмульсии сверхвязкой нефти методом испарения показали следующее:

- обезвоживание эмульсии с исходной массовой долей воды 64 - 67,8 % отстаиванием в течение 1,0 - 2,0 часов при повышенных температурах 130 - 180 °С снижает массовую долю воды в нефти до 21,9 - 22,7 %, для большего обезвоживания требуется более значительное время отстаивания;

- последующее обезвоживание эмульсии с массовой долей воды 21,9 % методом испарения при температуре нагрева 180 °С снижает массовую долю воды до 13,7 %, для полного обезвоживания нефти дополнительно требуются 2 цикла испарения;

- обезвоживание эмульсии с исходной массовой долей воды 12,4 - 13,5 % отстаиванием в течение 2,0 часов при повышенных температурах 130 - 180 °С практически не снижает массовую долю воды в нефти, которая составила 11,9 - 12,5 %, что свидетельствует о высокой устойчивости эмульсии сверхвязкой нефти;

- последующее обезвоживание эмульсии с массовой долей воды 11,9 % методом испарения при температуре нагрева 180 °С снижает массовую долю воды до 2,4 %, для полного обезвоживания нефти требуется дополнительный цикл испарения;

- обезвоживание эмульсии с массовой долей воды 7,9 — 8,2 % методом испарения при температуре нагрева 170 °С снижает массовую долю воды до 0,12 -0,36 %, при этом в нефти, обезвоженной до 0,12 %, массовая концентрация хлористых солей составила 11,5 мг/дм3, массовая концентрация механических примесей - 0,038 %;

- применение внутренних устройств (входного распределительного устройства, наклонной полки) в испарителе даёт аналогичные результаты по обезвоживанию нефти, что и «пустотелый» испаритель;

- обезвоживание эмульсии с массовой долей воды 1,8-2,1 % методом испарения при температуре нагрева 110 °С снижает массовую долю воды до 0,63 -0,72 %, при температуре нагрева 120 °С - до 0,04 %, при этом в нефти, обезвоженной до 0,04 %, массовая концен-

о

трация хлористых солей составила 4,5 мг/дм (протокол испытаний прилагается).

1. Результаты пилотных испытаний технологии разрушения эмульсии сверхвязкой нефти методом испарения показали эффективность данной технологии по обезвоживанию устойчивых эмульсий.

2. Технология разрушения эмульсии сверхвязкой нефти методом испарения обеспечивает обезвоживание нефти до массовой доли воды не более 0,5 %.

от Инженерного Центра:

Выводы:

Начальник отдела ППС

Я.Г. Минхаеров

от НГДУ «Лениногорскнефть»: Главный технолог Начальник ЦДСН-9

от института «ТатНИПИнефть»; Зав. отделом ИППНГВ Зав. лаб. отдела ИППНГВ Инженер отдела ИППНГВ

Ф.Р. Губайдулин А.Н. Судыкин

Открытое акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина

(ОАО «Татнефть»)

УТВЕРЖДАЮ

заместитель генерального а по производству -инжздер ОАО «Татнефть» Н.Г. Ибрагимов 2010 г.

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ТЕХНОЛОГИИ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ СВЕРХВЯЗКОЙ НЕФТИ МЕТОДОМ ИСПАРЕНИЯ РД 153-39.0-692-11 Код ЕРБ: 01-634-1.0-2011

Документ разработан Татарским научно-исследовательским и проектным институтом нефти

(ТатНИПИнефть)

Директор института

Заведующий отделом ИППНГВ

Р.Р. Ибатуллин Р.З. Сахабутдинов

Продолжение на следующем листе

Открытое акционерное общество «Татнефть» имени В.Д.Шашина Татарский научно-исследовательский и проектный институт нефти

(ТатНИПИнефть)

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕНННГО БЛОКА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ УСТОЙЧИВЫХ ЭМУЛЬСИЙ СВЕРХВЯЗКОЙ НЕФТИ АШАЛЬЧИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Зав. отделом ИППНГВ

института «ТатНИПИнефть» —Р.З. Сахабутдинов

УТВЕРЖДАЮ Директор института

Бугульма 2011

[©¡КАШ ФИДШ1РАЩШЩ

ж жж жжж

ж т т ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж

ЖЖЖЖЖ^

ж ж

НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

№ 2468850

УСТАНОВКА ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ И

ПРИРОДНОГО БИТУМА

Патентообладателе ли) "Татнефть" имени ВД, Шашина

Автор(ы): ем. на обороте

Заявка №2011124087

Приоритет изобретения 14 июня 2011 Г. Зарегистрировано в Государственном реестре Изобретений Российской Федераций- 10 декабря 2012 г. Срок действия патента истекает 14 июня 2031 г.

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности

Б.П. Симонов

ж ж ж ж

ж ж ж ж ж ж

ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж ж

ЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖЖ'