Особенности процесса подготовки нефти на объектах ОАО «ТАТНЕФТЬ» при применении коалесцентно-фильтрующих устройств ООО НПП «ЭКОЭНЕРГОМАШ»

Дата публикации: 11.05.2016

М.О. Намазов, Д.А. Шапошников ООО НПП «ЭкоЭнергоМаш»,

Р.Х. Муслимов Аппарат Президента РТ

В последнее время все чаще наблюдается тенденция к увеличению доли трудноизвлекаемых нефтей в общем объеме добычи. Так, если в середине 50-х годов XX века доля таких нефтей составляла лишь 30%, то сейчас она достигает 70% и продолжает возрастать [1]. Дополнительно происходит нарастающее обводнение добываемой нефти, достигающее по отдельному фонду скважин предела рентабельности эксплуатации. В этих условиях происходит существенное увеличение себестоимости добываемой нефти наряду с ухудшением ее качества, поскольку на поздней стадии эксплуатации добываются в основном остаточные, подвергшиеся техногенному изменению нефти, которые характеризуются повышенным содержанием смолисто-асфальтовых веществ, сернистых соединений, повышенной плотностью и вязкостью, что в общем случае отрицательно сказывается на процессе подготовки и переработки нефти. Низкое качество нефти добываемой на старых месторождениях влечет за собой низкую стоимость при высокой себестоимости, что в ряде случаев ставит под вопрос рентабельность эксплуатации не только ряда скважин, но и всей залежи в целом.

Одним из весомых факторов при формировании себестоимости товарной нефти при подготовке ее на установках комплексной подготовки нефти являются затраты на обезвоживание нефти, а также затраты на подготовку дренажной воды для закачки ее в систему поддержания пластового давления (ППД). Стандартная схема подготовки нефти с использованием гравитационного разделения водонефтяных эмульсий, содержащих остаточные нефти, оказывается малоэффективной даже при применении термохимических методов разделения. В то время как современные тенденции показывают, что требования к качеству подготавливаемой нефти и воды будут только возрастать. Так, например, требования к воде системы ППД ужесточаются по нефти до 10-15 мг/дм3, а по твердым взвешенным частицам (ТВЧ) до 90% с дисперсностью 2-5 мкм[2]. Абсолютно очевидным становится тот факт, что традиционными способами добиться такого высокого качества подготовки чрезвычайно сложно и мало рентабельно.

Для решения указанной задачи в ООО НПП «ЭкоЭнергоМаш» были разработаны коалесцентно-фильтрующие устройства, которые представляют собой совокупность олеофильных и гидрофильных пористо-ячеистых материалов с фиксированной пористо-ячеистой структурой с открытой пористостью не менее 98%. Необходимо отметить, что применение так называемых коалесцентных фильтров в практике нефтеподготовки и нефтепереработки известно достаточно давно. Однако эффективность этих технических решений ограничивалась либо невысокой производительностью, либо невысокой степенью разделения воды и нефти (или нефтепродукта). Применение же уникальных материалов в сочетании со знанием законов коллоидной химии позволило достичь максимального эффекта при сохранении большой производительности аппаратов.

В соответствии с программой испытаний фильтрующего комплекса по очистке сточной воды на Сармановском ЦПС НГДУ «Джалильнефть» ОАО «Татнефть», утвержденной главным инженером НГДУ «Джалильнефть» Р.А. Ахметшиным, были проведены совместные работы по испытанию фильтрующего комплекса, состоящего из «Коалесцентно-фильтрующего аппарата - КФА -3-400» для очистки сточной воды от нефти и фильтра «ФЭК-30-5» для очистки сточной воды от механических примесей, с целью получения достоверных данных по эффективности выделения нефти и механических примесей из сточных вод после установки предварительного сброса и выбору оптимальных параметров КФА и ФЭК для реконструкции Сармановского ЦПС НГДУ «Джалильнефть». Работы проводились в срок с 01.02.07 по 30.06.07.

Проведение испытаний проходило в два этапа. На первом этапе оценивалась эффективность фильтрующего комплекса на сточной воде после всего блока очистки сточной воды. Учитывая тот факт, что НГДУ «Джалильнефть» является одним из передовых управлений ОАО «Татнефть», характеристики подготовленной сточной воды практически соответствовали требованиям системы ППД и составили по нефти 40 - 60 мг/дм3, а по механическим примесям 5-30 мг/дм3. Такое низкое содержание нефти и механических примесей обусловлено чрезвычайно высокой дисперсностью остаточно эмульгированной нефти (10 мкм и менее) и полной закрытостью поверхности мехпримесей пленкой нефти, т.е. представляло максимально сложную задачу для испытуемой технологии.

Общеизвестно, что гравитационное разделение водонефтяных эмульсий происходит с тем большей эффективностью, чем меньше количество турбулентных пульсаций в потоке. Поэтому исследования проводились при различных расходах разделяемой эмульсии: 0,2; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5 и 2,5 м3/ч. Объем экспериментального модуля составил 0,27 м3. Результаты исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1*

№ п/п

Расход, м3/ч

Рвх/Рвых

Содержание в эмуль-сии на входе, мг/дм3

Содержание в неф-ти на выходе, мг/дм3

Содержание в воде на входе, мг/дм3

нефти

мех.прим.

воды

мех.прим.

нефти

мех.прим.

1.

0,2

2,43/2,20

48,5

15

34

9

8,8

3

2.

0,4

2,15/2,04

8,2

26

480

4

1,6

1

3.

0,6

2,14/2,05

28,9

15

362,7

-**

1,7

9

4.

1,0

2,00/1,97

60,1

2

-

-

4,0

3

5.

1,5

1,70/1,50

46,1

15

-

-

6,2

7

6.

2,5

2,66/1,78

42,0

7

-

-

14,9

4

* - приведены усредненные результаты из серий проб

** - нет данных

Таким образом, как следует из результатов, фильтрующий комплекс показал высокую эффективность как по очистке сточной воды на ФКА (даже при высоком значении расхода остаточное содержание нефти в сточной воде остается в пределах требований и не превышает 15 мг/дм3), так и на ФЭК, после очистки на котором, содержание мехпримесей с дисперсностью не выше 5мкм составляет в среднем 3 - 5 мг/дм3. Дополнительным положительным результатом является низкое содержание воды в отделенной от сточной воды нефти, поскольку даже содержание 15 мг/дм3 не превышает требований ГОСТ 0,5 % масс. и тем более внутренних требований НГДУ (не более 2% масс.)

На втором этапе оценивалась эффективность фильтрующего комплекса по очистке сточных вод непосредственно после отстойника по отделению нефти от воды. Исследования проводись на тех же режимах, что и на первом этапе, а результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2

№ п/п

Расход, м3/ч

Рвх/Рвых

Содержание в эмуль-сии на входе, мг/дм3

Содержание в неф-ти на выходе, мг/дм3

Содержание в воде на входе, мг/дм3

нефти

мех.прим.

воды

мех.прим.

нефти

мех.прим.

7.

0,2

8.

0,4

9.

0,6

10.

1,0

11.

1,5

12.

2,5

Литература:

  1. Муслимов, Коллоидная химия в процессах извлечения нефти из пласта / Р.Х. Муслимов, Д.А.Шапошников. Учебное пособие. - Казань: Изд-во "ФƏН" Академии наук РТ, 2006. - 156 с.
  2. Тронов А.В. Автореферат докторской диссертации