EA033942B1 - Способ разрушения нефтешлама - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разрушения стойких водонефтяных эмульсий или нефтяных шламов. Способ включает разбавление шлама органическим растворителем, перемешивание, последовательное добавление воды и реагента. Согласно предлагаемому способу нагретую предпочтительно до 60°С воду вводят методом дождевания поверхности нефтяного шлама, а в качестве реагента используют сплав на основе алюминия, причем сплав вводят в водный слой смеси, при этом расслоившуюся систему разделяют декантацией или фильтрацией под давлением. Сплав на основе алюминия используют в виде порошка, содержащего (мас.%): индий - 0,1-5, галлий - 0,1-5, олово - от 0,1-5, остальное - алюминий. Сплав применяют в количестве 10-13 кг на 1 т шлама при весовом отношении нефтяной шлам:вода = 1:34. Способ упрощает разрушение нефтяного шлама и позволяет увеличить полноту извлечения нефти из нефтяного шлама на 25-40%.

Description

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к способам разрушения стойких водонефтяных эмульсий или нефтяных шламов, образующихся на объектах сбора и подготовки нефти, накапливающихся в нефтеловушках, резервуарах и отстойниках.

Нефтяные шламы - это устойчивая, многокомпонентная система. Она состоит из нефтепродуктов, воды и минеральных примесей. Образование шламов при подготовке нефти - некондиционной продукции, приводит к тому, что нефтяная промышленность теряет до 5% ценного углеводородного сырья. Разрушение нефтяного шлама является важным процессом при добыче, сборе и транспортировке товарной нефти для ее последующей переработки.

Химический способ разрушения нефтяных шламов включает использование реагентов - деэмульгаторов. Деэмульгаторы - это поверхностно-активные вещества дифильной структуры. Благодаря свойству дифильности деэмульгаторы адсорбируются на межфазных граничных поверхностных слоях частиц дисперсной фазы, за счет чего в частицах водонефтяных эмульсий происходит снижение межфазного натяжения и разрушение защитного слоя природных стабилизаторов (асфальтены, парафины, смолы и др.) (Позднышев Г.П., Емков А.А. Современные достижения в области подготовки нефти. М.: Наука. 1979. 253 с.) Деэмульгаторы - это неионогенные вещества, синтезированные на основе окисей этилена и пропилена производства ФРГ (дисолван 4411, дисолван 4490, сепарол WF-41), США (оксайд-А, доуфакс-70), Япония (R-11, X-2647), РФ (дипроксамин 157-65, проксамин 385-65, проксанол 305-65, СНПХ-44 и др.) и др. Расход реагентов в зависимости от устойчивости эмульсии и температуры деэмульсации колеблется от 15-20 до 100-150 г/т.

Известен способ разрушения водонефтяной эмульсии путем подачи в него периодически 2%-ного раствора деэмульгатора в пресной воде (АС СССР N 468946, 1972). Недостатком способа является длительность процесса, высокий расход деэмульгатора и малая эффективность очистки стойкой эмульсии от механических примесей. Известен способ разрушения промежуточного эмульсионного слоя в процессах подготовки нефти путем добавления к промежуточному слою промывочной воды с добавлением деэмульгатора и доведением содержания водной фазы в системе до 70-75% с последующим подогревом системы до 50-80°С и перемешиванием в турбулентном режиме в течение 1-5 мин (АС СССР № 701136, 1977).

Известен способ разрушения стойкой нефтяной эмульсии (патент РФ 2047647, публ. 1995 г.), согласно которому стойкую водонефтяную эмульсию подают на отстой в отстойный аппарат, сверху которого дождеванием подают в эмульсию нагретую воду. Снизу отстойного аппарата выводят неразрушенную эмульсию с концентрацией нефтяной фазы 10-25% на дополнительную обработку, которую проводят перемешиванием в присутствии деэмульгатора марки Дисольван 4411. Перед введением воды вводят, легкий растворитель или нефть. Способ осуществляют в двух емкостях - отстойном аппарате и емкости для обработки деэмульгатором. Недостатком способа является его недостаточная эффективность и длительность процесса разрушения эмульсии.

Известен способ извлечения тяжелой нефти из стойкой эмульсии, образовавшейся при нефтепереработке, включающий следующие стадии: смешивание низкокипящего углеводородного разбавителя низкой вязкости со стойкой эмульсией с получением смеси эмульсии с углеводородным разбавителем; нагрев смеси эмульсии с углеводородным разбавителем под давлением с целью создания условий для отпарки смеси эмульсии с углеводородным разбавителем; отпаривание упомянутой смеси эмульсии с углеводородным разбавителем под давлением, достаточным для испарения, по крайней мере, приблизительно 5% жидкостей, содержащихся в смеси эмульсии с углеводородным разбавителем, разрушения эмульсий в смеси эмульсии с углеводородным разбавителем с получением не содержащей эмульсий смеси, содержащей тяжелую нефть, углеводородный разбавитель, воду и твердые компоненты; и разделение компонентов упомянутой смеси, не содержащей эмульсий (патент ЕА № 001513, публ. 2000 г.) Согласно способу отпаривание разбавленной эмульсии производят под давлением выше или ниже атмосферного. Перед отпариванием смеси эмульсии с углеводородным разбавителем вводят деэмульгаторы и флоккулянты, а также хелатообразующих агентов для удаления тяжелых металлов. Недостатком указанного способа является сложность его реализации, обусловленная необходимостью нагрева разбавленной эмульсии, использование высокого или низкого давления и различных реагентов-эмульгаторов, флокулянтов и др.

Наиболее близким способом по технической сути к заявляемому, является способ разрушения стойких нефтяных эмульсий путем введения в эмульсию деэмульгатора типа блок-сополимера окисей этилена и пропилена в смеси с реагентом, а также воды с последующим нагреванием до 60°С и перемешиванием. Введение воды в эмульсию проводят перед введением деэмульгатора. В качестве неионогенного деэмульгатора используют Дисолван 4490, а в качестве реагента - а-(1-оксо-9-октадеценил)-шгидрокси-поли(окси-1,2-этандил). Дополнительно вводят тринатрийфосфат - Na₃PO₄. Соотношение мас.% соответственно 1:1,5:3,0 (патент РФ № 2198200, публ. 2003 г.) Недостатком способа является неполное отделение механических примесей из нефтяной фазы и длительность процесса отстаивания в течение 2 ч.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа с высокой эффективностью разрушения нефтяных шламов.

- 1 033942

Техническим результатом является повышение глубины разрушения нефтяного шлама, упрощения способа разрушения и снижение его энергоемкости.

Технический результат достигается способом разрушения нефтяного шлама, включающий разбавление шлама органическим растворителем, перемешивание, последовательное добавление воды и реагента. Согласно предлагаемому способу, воду, нагретую предпочтительно до 60°С, вводят методом дождевания поверхности нефтяного шлама, а в качестве реагента используют сплав на основе алюминия, причем сплав вводят в водный слой смеси, при этом расслоившуюся систему разделяют декантацией или фильтрацией под давлением. Согласно способу сплав на основе алюминия используют в виде порошка, содержащего (мас.%): индий - 0,1-5, галлий - 0,1-5, олово - от 0,1-5, остальное - алюминий. Количество сплава на основе алюминия, вводимого в водный слой нефтяного шлама, составляет 10-13 кг на 1 т шлама. В качестве органического растворителя используют уайт-спирит, петролейный эфир, бензин, керосин, дизельное топливо или обводненную нефть в весовом соотношении нефтяной шлам:органический растворитель = 1:1-0,5. Обработку нефтяного шлама водой осуществляют в весовом отношении нефтяной шлам:вода = 1:3.

Существенным признаком предлагаемого способа является использование сплава алюминия, который содержит (мас.%): индий - 0,1-5,0, галлий - 0,1-5,0, олово - 0,1-5,0, алюминий - остальное. Получение сплава описано АС СССР № 535364. Сплав используют в виде порошка, который стабилен на воздухе. Сплав взаимодействует с водной фазой нефтяного шлама с выделением водорода и тепла. Разрушение нефтяного шлама происходит в течение 30-40 мин. На фиг. 1 представлены объемы выделяющегося водорода во времени в зависимости от количества алюминиевого сплава. На фиг. 2 приведены сведения о выходе водорода от теоретически возможного во времени в зависимости от количества алюминиевого сплава. Из данных фиг. 1, 2 видно, что процесс разрушения нефтешлама происходит со значительной скоростью в течение 20-30 мин и завершается по истечении 40 мин. При этом оптимальными количествами алюминиевого сплава являются 0,25-0,50 г на 50 г нефтного шлама. Эти результаты подтверждают заявленные пределы соотношений количество сплава на основе алюминия, вводимого в водный слой нефтяного шлама, которые составляют 10-13 кг на 1 т шлама.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления способа

Пример 1. Разрушение нефтяного шлама осуществляют на образцах Узеньского месторождения, состав которого представлен в табл. 1.

Пробу нефтяного шлама в количестве 75 г разбавляют 75 г органического растворителя (уайтспирит, петролейный эфир, бензин, керосин, дизельное топливо). Поверхность нефтяного шлама обрабатывают методом дождевания дистиллированной водой в количестве 225 г, нагретой до 60°С. Смесь перемешивают. Затем в водную фазу вводят навеску порошкообразного сплава в количестве 1 г. В течение 25-30 мин эмульсия разрушается. Нефтяную фракцию отделяли декантацией. Осадок отфильтровали с помощью воронки Бюхнера и высушивали до постоянного веса. Взвешиванием определяли вес осадка кека и вычисляли полноту извлечения нефти. Результаты представлены в табл. 2 и 3.

Оптимальным соотношением нефтяного шлама к растворителю или смеси растворителей является соотношение 1:1 или 1:0,5. При уменьшении количества растворителя эффективность нефти извлечения падает в связи с высокой вязкостью системы.

Табл. 2 и 3 подтверждают пределы заявленных соотношений шлама и растворителей. Представленные результаты свидетельствуют, что органические растворители уайт-спирит, петролейный эфир, бензин, керосин, дизельное топливо или обводненная нефть приемлемы для предварительного растворения нефтяного шлама. При этом оптимальное весовое соотношение нефтяной шлам:органический растворитель = 1:1-0,5. Дождевание водой поверхности нефтяного шлама осуществляют при весовом отношении нефтешлам:вода = 1:3. При увеличении количества воды способ экономически не выгоден, при уменьшении - не происходит полного растворения примесей, и как следствие полноты извлечения нефти.

При введении порошкового сплава на основе алюминия, который осуществляют в водные слои на дне емкости, происходит бурное газовыделение и разогрев шлама. В результате нефтяной шлам быстро разделяется на фазы, которые легко отделяются декантированием и фильтрованием (табл. 4). В отличие от прототипа процесс разделения происходит в более чем в два раза быстрее. Время разделения для прототипа составляет 2 часа, предлагаемого изобретения до 30-40 мин.

Применение алюминиевого сплава упрощает способ разрушения нефтяного шлама и увеличивает полноту извлечения нефти из нефтяного шлама на 25-40%, в зависимости от применяемого растворителя. Способ экологичен, так как не загрязняет нефть дополнительными органическими компонентами - поверхностно-активными веществами.

Таблица 1

Нефтяном шламе	Содержание воды в шламе, мас.%	Содержание механических примесей в шламе, мас.%	Содержание нефти в шламе
Месторождение Узень	40	9	38,25

- 2 033942

Таблица 2

Растворитель	Вода, г.	Растворитель нефть, г.	Кек, сухой, г.	Полнота извлечения нефти и растворителя, мас.%
Диз .топливо	221,45	97,4	15,75	86
Уайт-спирит	239,17	101,18	10,62	89
Уайт-спирит	221,95	93,78	8,73	83
Уайт-спирит	222,31	92,86	9,05	82
Керосин	212,8	85,4	9,24	75
Бензин	202	70	11,9	43,2
Петролейный эфир	225,47	52,55	9,63	46
Петролейный эфир	226,36	37	1 1,91	33

Таблица 3

Соотношение нефтяной шлам: растворитель (масс.)	Эффективность извлечения нефти из шлама, %
Уайт-спирит	Петр.эфир:бензол (4:1)
1:1	89	86,53
1:0,5	88	74,56
1:0,25	Не фильтруется	Не определена

Таблица 4

Расход алюминиевого сплава	Масса, г	Содер жание воды, %	Плотность при 20 °C	Полнота извлечения нефти и раств.,%
Вода	Кек	Раств + нефть
Без реагента	223,28	34,68	41,1	0,114	0,8189	48
1,33кг/т (0,1г)	240,79	10,242	56,7	Отс.	0,8208	66
3,33кг/т (0,25г)	241,47	9,027	62,8	Отс.	0,8057	73
6,67кг/т (0,5 г)	235,55	6,572	68,2	Отс.	0,8026	79
Нефтяной шлам 75 г

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims (5)

1. Способ разрушения нефтяного шлама, включающий разбавление шлама органическим растворителем, перемешивание, последовательное добавление воды и реагента, отличающийся тем, что воду, нагретую до 60°С, вводят методом дождевания поверхности нефтяного шлама, а в качестве реагента используют сплав на основе алюминия, причем сплав вводят в водный слой смеси, при этом расслоившуюся систему разделяют декантацией или фильтрацией под давлением.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сплав на основе алюминия используют в виде порошка, содержащего (мас.%): индий - 0,1-5, галлий - 0,1-5, олово - от 0,1-5, остальное - алюминий.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество сплава на основе алюминия, вводимого в водный слой нефтяного шлама, составляет 10-13 кг на 1 т шлама.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют уайтспирит, петролейный эфир, бензин, керосин, дизельное топливо или обводненную нефть в весовом соотношении нефтяной шлам:органический растворитель = 1:1-0,5.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку нефтяного шлама водой осуществляют в весовом отношении нефтяной шлам:вода = 1:3.