1305

«до себя» 6 и второй ступенью пароподогревателя 4. Работа этой уста­ новки осуществляется следующим образом.

Сырая нефть, освобожденная от газа, по коллектору с площади месторождения поступает в сырьевые резервуары 2, из которых за­ бирается центробежным насосом 2 и прокачивается через группу теплообменников 3 и пароподогреватели 4 в отстойники 5. Нагрев эмульсии на данной установке осуществляется в пределах 60 -=- 80° С. На прием центробежного насоса 2 вместе с эмульсией одновременно подаются дозировочным насосом 11 деэмульгатор и горячая пласто­ вая вода из отстойников 5. Обезвоженная горячая нефть после от­ стойников 5 направляется в межтрубное пространство теплообмен­ ников 3, где она отдает тепло проходящей по трубам этих теплооб­ менников сырой нефти, и поступает через регулятор давления «до себя» сначала в сепаратор 7, а затем в резервуар 8. Большая часть отстоявшейся горячей воды из отстойников 5 сбрасывается в нефте­ ловушку 9 и очистные сооружения (амбары, фильтры, не показан­ ные на схеме) и после отстоя в них от капелек нефти перекачивается насосом в коллектор для подачи в нагнетательные скважины. Собран­ ная в ловушке 9 нефть забирается насосом 10 и подается обратно в линию сырой нефти для повторного обезвоживания.

Если данная установка предназначается для работы на режиме обессоливания, то в установку добавляется вторая ступень отстой­ ников 5, перед которыми в нефть вводится горячая пресная вода.

Недостатки этих установок по существу те же, что и установок, работающих без давления.

Основным преимуществом установок, работающих под давлением, по сравнению с установками, описанными выше, является предва­ рительная сепарация нефти от газа перед поступлением ее в резер­ вуары 8.

Недостатки описанных выше установок устраняются в установках, предусматривающих предварительную «промывку» нефти через во­ дяную подушку, находящуюся в концевых совмещенных сепарато­ рах (см. рис. 77, поз. 2).

Электрическое деэмульгирование нефтяных эмульсий

Разрушение нефтяных эмульсий В/Н успешно осуществляется также в электрическом поле, в то время как разрушение эмульсий Н/В в этом поле связано с опасностью короткого замыкания электро­ дов через эмульсию. Механизм разрушения эмульсий, помещепных в электрическое поле, можно объяснить следующим образом. В без­ водной нефти между плоскими параллельными электродами, нахо­ дящимися под высоким напряжением, возникает однородное элек­ трическое поле, силовые линии которого параллельны друг другу (рис. 72). При замене безводной нефти эмульсией В/Н расположе­ ние силовых линий совершенно меняется и однородность электри­ ческого поля нарушается (б, в). Диспергированные в нефти глобулы воды стремятся расположиться вдоль силовых линий поля, образуя

цепочки из капель воды. В результате индукции электрического поля диспергированные капли воды поляризуются и вытягиваются вдоль линий поля с образованием в вершинах капель воды элек­ трических зарядов, располагающихся: положительные — по напра­ влению поля, отрицательные — в противоположном направлении. В результате действия основного и дополнительных электрических полей происходит сначала упорядоченное движение, а затем столкно­ вение глобул воды, обусловленное силами, определяемыми следу­ ющей формулой:

сий в поле постоянного и перемепного тока различна. В поле переменного тока она значительно выше, чем в поле постоянного тока, что объясняется следующими причинами. В поле переменного тока происходит циклическое изме­ нение направления движения тока и напряженности поля, в резуль­ тате чего капли воды изменяют направление своего движения син­ хронно основному полю и поэтому все время находятся в состоянии колебания. Под воздействием сил электрического поля форма ка­ пель постоянно меняется, в связи с чем капли воды испытывают непрерывную деформацию, что способствует разрушению адсорби­ рованных оболочек на глобулах воды и их слиянию [29, 44].

На эффективность электрического деэмульгирования нефти боль­ шое влияние оказывают также процентное содержание воды в нефти и дисперсность системы. Чем больше воды в нефти и выше дисперс­ ность системы, тем эффективнее протекает деэмульгирование. Однако увеличение содержания воды в нефти, как отмечалось выше, может приводить к нарушению режима работы электродегидратора в ре­ зультате замыкания тока на корпус или между электродами. Поэтому для поддержания нормального режима работы электродегидратора количество воды в эмульсии не должно превышать 2 -г- 3%.

212.

В настоящее время деэмульсационные установки с использова­ нием электрического поля строятся в основном на переменном токе промышленной частоты (50 герц), реже на постоянном токе и сов­ сем редко на токе высокой частоты (105 герц).

По геометрической форме электродегидраторы изготовляют ци­ линдрическими и сферическими, по расположению в пространстве — вертикальными и горизонтальными.

10 к шестиугольной звезде 11, закрепленной в крыше аппарата. Расстояние между электродами 8 и 9 может изменяться от 10 до 14 см, в зависимости от чего скорость разложения эмульсии в межэлектрод­ ном пространстве также может изменяться. Время пребывания эмульсии в электрическом поле примерно равно от 1 до 3 мин. Электроды питаются от двух высоковольтных трансформаторов 12 мощностью по 5 ква. Напряжение между электродами колеблется от 15 000 до 33 000 в.

Описанный электродегидратор имеет ряд недостатков: сравни­ тельно быстрое разрушение подвесных изоляторов 10 из-за местных разрядов, обусловленных оседанием на них различных механических

213

примесей и соленой воды; система тяг 5, регулирующих щель в рас­ пределительной головке 4, часто выходит из строя, а сама головка забивается грязью и не поддается перемещению; эффективность ра­ боты распределительной головки крайне низка, так как поступле­ ние эмульсии в межэлектродное пространство происходит неравно­ мерно, что приводит к возникновению различной напряженности электрического поля по сечению аппарата.

2. Шаровые электродегидраторы. В связи с увеличением обвод­ ненности нефти и темпов роста нефтедобычи вертикальные электро­ дегидраторы оказались слишком малопроизводительными. На Мос­ ковском НПЗ была разработана конструкция шарового электроде­ гидратора диаметром 10,5 м, объемом 600 м3 и производительностью до 10 000 т/сутки. Толщина стенки аппарата равна 24 мм и опреде­ лена из условия работы его при давлении 5,88-105 Н/м2 (6 кГ/см2)

до 25 мм^тягой и штурвалами. Наружная поверхность аппарата теп­ лоизолирована. Расстояние между электродами может регулиро­ ваться специальным устройством от 140 до 170 мм. Электроды, име­ ющие диаметр от 2 до 3 м, питаются током высокого напряжения от шести трансформаторов мощностью 50 ква каждый, установлен­ ных сверху на площадке. Шаровые электродегидраторы, несмотря на их большую производительность, имеют два существенных не­

у стенки до 5 м/сек в зоне электродов, что крайне неблагоприятно отражается на разложении и расслоении эмульсии.

3. Горизонтальные электродегидраторы. Горизонтальные элек­ тродегидраторы, разработанные институтом Гипронефтемаш и ис­ пытанные в нефтедобывающих предприятиях, имеют ряд преиму­ ществ по сравнению с вертикальными и шаровыми. Принцип работы этих дегидраторов примерно такой же, как вертикальных и шаро­ вых. Разработаны две конструкции типовых горизонтальных электро­

214

дегидраторов: ЭГФ и ЭГ, диаметром 3 и 3,4 м, соответственно рас­ считанных на рабочее давление 9,81 -105 Н/м2 (10 кГ/см2) и тем­ пературу 140° С и на давление 1,76 МН/м2 (18 кГ/см2) и температуру 160° С.

Первый электродегидратор имеет следующую конструкцию. Вдоль аппарата (рис. 75) по оси на равных расстояниях друг от друга уста­ новлены вертикальные стояки 3, оканчивающиеся распределитель­ ными головками 6 для ввода эмульсии в межэлектродное простран­ ство. Над и под каждой головкой подвешены круглые электроды 4 и 5, создающие электрическое поле вокруг головок.

Распределительные головки 6, расположенные в центре меж­ электродного пространства каждой пары круглых электродов, на-

Рис. 75. Горизонтальный электродегидратор с вво­ дом эмульсии в межэлсктродное пространство.

1 — корпус; 2 — кол­ лектор; з — стояки; 4 и 5 — электроды; 6 — рас­ пределительная головка.

правляют круговую струю эмульсии в радиальном направлении пер­ пендикулярно направлению электрического поля. Все верхние элек­ троды объединены в один, а все нижние — в другой общий электрод; питание к ним подводится от двух повышающих трансформаторов. Уровень отстоявшейся воды автоматически поддерживается ниже нижнего электрода примерно на 50 см. Таким образом, в данном электродегидраторе электроды образуют две зоны обработки нефтя­ ной эмульсии: первая зона между электродами, в которую вводится сырье, характеризуется высокой напряженностью электрического поля; вторая зона обработки — между нижним электродом и уровнем оставшейся воды, в которой скапливается эмульсия повышенной обводненности, — характеризуется сравнительно небольшой на­ пряженностью электрического поля. Расстояние между электродами

15см.

Второй электродегидратор, представленный на рис. 76 в попе­

речном разрезе, отличается конструктивными особенностями элек­ тродов 1 и 2 и подачей сырья.

В этом электродегидраторе электроды подвешены горизонтально друг над другом, имеют форму прямоугольных рам, занимающих все продольное сечение аппарата. Расстояние между электродами 25— 40 см, питаются они от двух трансформаторов мощностью по 50 ква.

215

Подача сырья в электродегидратор осуществляется не через распре­ делительные головки, расположенные в межэлектродном простран­ стве, а снизу — через маточник, обеспечивающий равномерное по­ ступление эмульсии по всему горизонтальному сечению аппарата. Такая система ввода эмульсии в электродегидратор исключает не­ равномерное движение ее в межэлектродном пространстве и позво­ ляет значительно увеличить эффективность работы аппарата. В элек­ тродегидраторе ЭГ эмульсия проходит через три зоны обработки. В первой зоне эмульсия проходит слой отстоявшейся воды, уровень

Рис. 76.Сечение горизон­ тального электродегидра­ тора с вводом эмульсии под водяную подушку.

1 и 2 — электроды.

которой поддерживается автоматически на 20—30 см выше маточ­ ника. В этой зоне нефтяная эмульсия подвергается водной промывке, в результате которой она теряет основную массу пластовой воды. Обезвоженная таким способом эмульсия, двигаясь в вертикальном направлении с небольшой скоростью, последовательно подвергается обработке сначала в зоне слабой напряженности электрического поля (вторая зона), между уровнем отстоявшейся воды и нижним электродом 2, а затем в зоне сильной напряженности, между обоими электродами 2 ж1.

Вертикальное движение потока эмульсии по всему сечению аппа­ рата, создаваемое при помощи маточника, и ступенчатое повышение напряженности электрического поля от нуля в первой зоне до макси­

216

мальной величины в третьей позволяют в данном электродегидраторе эффективно обрабатывать нефтяную эмульсию любой обводненности без опасения замыкания электродов и достигать таким образом вы­ сокой степени обезвоживания и обессоливания нефти.

Установки подготовки нефти с использованием различных методов деэмульсации. Обессоливание и стабилизация нефти

Установки подготовки нефти, изображенные на рис. 70 и 7Г, имеют существенные недостатки и, кроме того, они непригодны для обессоливания и стабилизации нефти. На рис. 77 приведена схема установки, предусматривающая обезвоживание, обессолива­ ние и предупреждение потерь нефти путем ее стабилизации при по­ мощи высокотемпературной сепарации.

Установка работает следующим образом. Сырая нефть вместе с газом по коллектору, идущему от групповых замерных установок, поступает в концевую совмещенную сепарационную установку (КССУ) 2, в которую одновременно подается через смеситель 1 го­ рячая пластовая вода с деэмульгатором, отводимая из отстойников 6. В концевой сепарационной установке 2 происходит предварительное разделение эмульсии на нефть, воду и газ под действием тепла пла­ стовой воды и отработанного деэмульгатора, поступающих из от­ стойников 6. Газ из КССУ 2 под собственным давлением (2,94 -=- -г- 3,93) - 10б Н/м2 (3 -г- 4 кГ/см2) направляется на газобензиновый завод, а вода через двухфазный регулятор уровня — в нефтеловушку 20. Нефть вместе с оставшейся в ней водой забирается из КССУ цен­ тробежным насосом 3 и прогоняется через теплообменники 4 и по­ догреватели 5. В качестве подогревателей 5 могут быть использованы специальные печи или теплообменники, нефтяная эмульсия в ко­ торых нагревается теплом горячей воды или водяного пара, посту­ пающих из котельной. Практикой установлено, что с технико-эко­ номической точки зрения рациональнее всего применять специаль­ ные печи, в которых эмульсия может нагреваться до 100° С и выше. Нагретая эмульсия поступает в отстойники 6 для окончательного раз­ ложения и расслоения на нефть и пластовую воду. Выделившаяся вода уносит с собой основное количество солей из нефти, однако не до норм, предусмотренных техническими условиями. Поэтому из от­ стойника 6 нефть поступает в смеситель 1, в который центробежным насосом 17 подается горячая пресная вода, поступающая через теп­ лообменник 15 и обескислороживатели воды 16. В смесителе 1 го­ рячая пресная вода тщательно перемешивается с нефтью, содержа­ щей соли, и в отстойнике 7 нефть доводится до нужной кондиции по солям.

На рис. 78 показан один из смесителей диафрагменного типа, применяемый как для ввода в эмульсию деэмульгаторов, так и для «промывки» ее пресной водой. В смесителе данной конструкции не про­ исходит достаточно тщательного перемешивания деэмульгатора и пресной воды с эмульсией. Как деэмульгатор, так и пресная вода,

217

подаваемые в эмульсию сравнительно в небольших количествах, должны весьма равномерно распределяться по всему объему эмуль­ сии, с тем чтобы каждую защитную оболочку, в которой находятся

А-А

Рис. 78. Смеситель днафрагмепного типа.

глобулы воды, не только разрушить (для облегчения последующего слияния этих глобул), но и за счет соединения высокоминерализо­ ванных капель пластовой воды с каплями пресной воды довести концентрацию солей в нефти до определенной нормы. Для этих целей

каждый раз должно устанавливаться опытным путем.

Эмульсия подается насосом на нижний срез вращающейся сеткиротора и доходит до верха аппарата, из которого поступает в от-

219