Успешное решение проблемы подготовки нефти до товарного качества с минимальными затратами возможно при развитии научных и технологических подходов к созданию новых химических материалов и технологий их применения.

Ранее [1-3] нами была разработана технология и оптимизированы условия синтеза нового поколения конденсационных полифункциональных полимерных и олигомерных химических реагентов для направленного регулирования структурно-механических, низкотемпературных и реологических параметров нефтей. Проведена оценка эффективности их действия на эмульсиях высокопарафинистых нефтей Южно-Торгайского прогиба, и показано, что новые деэмульгаторы проявляют высокую деэмульгирующую активность и обеспечивают деэмульсацию основной массы воды до 99% в течение 15- 20 минут отстоя в широком интервале температур.

Продолжая исследования в данном направлении, авторами статьи был осуществлен синтез новых олигомерных реагентов ДЭ-МА/ДАК, ДЭ-МА/ДАГ, ДЭ-МА/ДАГ-1, ДЭ-МА/ДАГ-2. Синтез реагентов осуществляли модификацией ангидридов карбоновых кислот спиртосодержащими сложными эфирами и азотсодержащими соединениями.

В работе приведены результаты лабораторных испытаний синтезированных реагентов в качестве деэмульгаторов к водонефтяной эмульсии месторождения Акшабулак. Обводненность нефти на момент проведения экспериментов составляла значение 72%, плотность водонефтяной эмульсии -1,001 г/см3.

Товарные формы деэмульгаторов представляли собой растворы активного вещества в смеси органических растворителей с концентрацией 10 и 20%.

Оценку деэмульгирующей активности реагентов осуществляли по стандартной методике

«бутылочной пробы», заключающейся в определении во времени количества отстоявшейся воды под воздействием деэмульгаторов и температуры деэмульсации. Степень обезвоживания контролировали при расходе реагентов от 30 до 360 г/т и температуре термохимической обработки и отстоя от 60 до 75 оС. Выбор температуры обеспечивает приемлемые для нефтепромысловой подготовки нефтей время и качество отстоя эмульсии. Эффективность деэмульгаторов определяли как отношение выделившегося количества воды за определенный промежуток времени к исходному объему воды в нефти.

Методика проведения испытания. Навеску эмульсии 50-200 г загружали в делительные воронки емкостью 400—500 мл. Пробы помещали в термостат, нагретый до 60° С, и выдерживали в течение 15 мин. Затем из микропипетки добавляли заданные количества деэмульгатора, обычно применяемого в виде 2%-ного раствора в органических растворителях. Если объем раствора деэмульгатора менее 5 мл, то в пробу добавляли столько растворителя, чтобы общий объем прибавленной жидкости был равен 5 мл. В контрольную пробу без деэмульгатора добавляли 5 мл растворителя. Образцы эмульсин помещали в аппарат для встряхивания проб (115–125 двойных ходов в 1 мин) и перемешивали в течение 5 мин.

После перемешивания пробы нефтей помещали в термостат для отстаивания воды. В случае легких нефтей, поддерживали температуру в термостате 60оС, для высокопарафинистых и тяжелых нефтей с плотностью 0,9г/см3 и более – 80° С. Воду, выделившуюся при нагреве из эмульсии , тщательно отделяли и замеряли ее количество через15 и 30 мин,1,2,3,4 ч. В тех пробах, где после 2 ч отстоя выделялось 95-98% воды от общего содержания ее в эмульсии, отстой прекращали и определяли в нефти содержание остаточной воды. В остальных пробах после 4 ч отстоя нефть отделяли от свободной воды и в ней определяли содержание остаточной воды.

На основании полученных результатов деэмульгирующую активность представляли в виде кривых обезвоживания в координатах количество отстоявшейся воды (в %) — расход реагентов (в г/т) и количество отстоявшейся воды (в %) — время отстоя (в ч) [4].

Результаты исследования по изменению степени обезвоживания эмульсии Акшабулак-7 при вводе ДЭ-МА/ДАК от расхода реагента при температуре ввода и отстоя 60ºС приведены на рис. 1. Динамика выделившейся воды во времени от расхода реагента ДЭ-МА/ДАК

представлена в таблице 1. В водо-нефтяную эмульсию реагент вводили в виде 20 %-ной концентрации в смеси органических растворителей. Как видно, наибольшая степень обезвоживания (94,4 %) достигается при расходе реагента 120г/т.

Последующее увеличение расхода реагента от 180 до 360 г/т не приводит к изменению степени обезвоживания. При расходе 360 г/т наблюдается незначительное снижение степени обезвоживания до 91,3 %.

Аналогичные закономерности степени обезвоживания от расхода реагента были обнаружены и для деэмульсации реагентом ДЭ-МА/ДАГ-1. Степень обезвоживания при температуре термохимической обработки и отстоя 70оС достигает при расходе 120г/т 94,6 % для 10%-ного раствора реагента в смеси органических растворителей и 91,9% для 20%-ного раствора (табл. 2-3, рис. 2-3).

Таблица 1. Изменение количества выделившейся воды во времени от расхода реагента при термохимической обработке эмульсии Акшабулак-7 деэмульгатором ДЭ-МА/ДАК и отстоя при температуре 60оС (концентрация реагента в смеси органических растворителей 20%)

60 г/т

1098000

432000

765000

100

Степень обезвоживания,

%

0 10 20 30 40 50 60 70

t, мин. 240

120 г/т 180 г/т

360 г/т 30 г/т 90 г/т

Рис. 1. Изменение степени обезвоживания эмульсии Акшабулак-7 при вводе ДЭ-МА/ДАК от расхода реагента (температура термохимической обработки и отстоя 60оС)

Таблица 2. Изменение степени обезвоживания эмульсии Акшабулак-7 при вводе деэмульгатора ДЭ-МА/ДАГ-1 от расхода реагента (температура термообработки и отстоя 70оС, концентрация реагента в растворителе 10%)

Расход реагента, Степень обезвоживания, % за время, мин

100

Степень обезвоживания, %

90

80 3

70

60

50

40

30

20

10

0

2

1

t, мин.

0 10 20 30 40 50 60 70

1 – 60г/т; 2 – 120 г/т; 3 - 180 г/т

Рис.2. Изменение степени обезвоживания эмульсии Акшабулак-7 при вводе деэмульгатора ДЭ-МА/ДАГ-1 от расхода реагента, температура термообработки и отстоя 70оС, концентрация реагента в растворителе 10%.

Таблица 3. Изменение степени обезвоживания эмульсии Акшабулак-7 при вводе деэмульгатора ДЭ-МА/ДАГ-1 от расхода реагента (температура термообработки и отстоя 70оС,

концентрация реагента в растворителе 20%.)

При увеличении температуры термохимической обработки и отстоя до 750С наблюдается значительное увеличение степени деэмульсации. Например, при обработке эмульсии реагентом ДЭ-МА/ДАГ -1 степень достигает 99% при расходе реагента 30г/т (рис. 4).

Для деэмульгатора ДЭ-МА/ДАГ изменение температуры термохимической обработки и отстоя от 60 до 70оС приводит к увеличению степени обезвоживания от 50 до 100% (рис. 5). При снижении температуры расход реагента необходимо увеличить.

100

Степень обезвоживания, %

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

3 2

1

t, мин.

0 10 20 30 40 50 60 70

1 – 60г/т; 2 – 90 г/т; 3 - 120 г/т

Рис. 3. Изменение степени обезвоживания эмульсии Акшабулак-7 при вводе деэмульгатора ДЭ-МА/ДАГ-1 от расхода реагента (температура термообработки и отстоя 70оС, концентрация реагента в смеси органических растворителей 20%)

100

90

80

70

60

%

50

40

30

20

10

0

t, м 0 10 20 30 40 50 60 70

1- ДЭ-МА/ДАГ-1; 2- ДЭ-МА/ДАГ -2

Рис. 4. Изменение степени обезвоживания эмульсии Акшабулак -7 во времени при вводе реагентов ДЭ-МА/ДАГ -1 и ДЭ-МА/ДАГ -2, расход реагента 30 г/т, температура термообработки и отстоя 75оС, концентрация реагента в смеси органических растворителей 10 %

100

Степень обезвоживания, %

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

1

2

t, мин.

0 10 20 30 40 50 60 70

1-60оС; 2-70оС

Рис. 5. Изменение степени обезвоживания от продолжительности отстоя водонефтяной эмульсии Акшабулак -7 при вводе деэмульгатора ДЭ-МА/ДАГ (концентрация реагента в смеси органических растворителей 10 %), при температурах термообработки и отстоя 60 и 70оС, расход реагента 60 г/т.

Обработка нефти деэмульгаторами ДЭ-МА/ДАГ-1, ДЭ-МА/ДАГ-2 ДЭ-МА/ДАГ при температуре 60оС (расход реагентов 60г/т) не дала положительного эффекта, степень обезвоживания низкая. Как видно из рисунков 6-7 степень обезвоживания эмульсии

Акшабулак-7 составляет для ДЭ-МА/ДАГ-2 35%, 55% для ДЭ-МА/ДАГ и для ДЭ-МА/ДАГ-1- 68% (концентрация реагента в смеси органических растворителей 10%).

100

90

Степень обезвоживания,%

80

70

60

50

40

30

20

10

0

1

2

t, мин.

0 10 20 30 40 50 60 70

1- ДЭ-МА/ДАГ -1; 2- ДЭ-МА/ДАГ -2

Рис. 6. Изменение степени обезвоживания водо-нефтяной эмульсии Акшабулак -7 при обработке реагентами ДЭ-МА/ДАГ -1 и ДЭ-МА/ДАГ -2, расход реагента 60 г/т, температура термообработки и отстоя 60°С, концентрация реагента в смеси органических растворителей 10%

100

90

Степень обезвоживания, %

80

70

60 1

50

2

40

30

3

20

10

0 t, мин.

0 10 20 30 40 50 60 70

1-ДЭ-МА/ДАГ-1; 2- ДЭ-МА/ДАГ; 3-ДЭ-МА/ДАГ-2

Рис.7. Изменение степени обезвоживания водо-нефтяной эмульсии Акшабулак -7 во времени при вводе реагентов ДЭ-МА/ДАГ, ДЭ-МА/ДАГ-1 и ДЭ-МА/ДАГ-2, расход реагента 60 г/т, температура термообработки и отстоя 600С, концентрация реагента в смеси органических растворителей в растворе 10%

Эффективность протекания процесса обезвоживания зависит от типа растворителя, концентрации деэмульгатора в растворе. Применение разбавленных растворов деэмульгаторов способствует более точной дозировке деэмульгатора в нефтяную эмульсию, более равномерному распределению его в водо-нефтяной эмульсии. Такие растворы удобнее подавать насосами, что особенно важно при непрерывной технологической схеме обезвоживания нефтей. В связи с этим представляло интерес провести испытания растворов реагентов с различной концентрацией активного вещества в растворителе. На рис. 8 показана зависимость степени обезвоживания во времени при вводе деэмульгатора ДЭ-МА/ДАГ в виде 10 и 20%-ного растворов. Определено, что степень обезвоживания после термообработки и отстоя в течение 60 мин при 70оС достигает 100% при использовании раствора с 10%-ной концентрацией активного вещества в растворителе и 95% для 20%-ного раствора реагента. Наиболее ярко зависимость влияния концентрации реагента в растворителе на степень обезвоживания проявляется в течение первых 30 минут. Для 20%-ного раствора степень деэмульсации составляет 65%, в то время как для 10%- ного раствора за этот промежуток времени она составляет 90%. В то же время для реагента ДЭ- МА/ДАК подобная зависимость нами не обнаружена. Сравнительная оценка эффективности действия деэмульгаторов показала, что реагент ДЭ-МА/ДАК проявляет наибольшую деэмульгирующую активность при использовании 20%-ного раствора. Степень обезвоживания составляет 100% при термохимической обработке и температуре отстоя 700С (табл 4).

100

Степень обезвоживания,

%

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

1

2

t, мин.

0 10 20 30 40 50 60 70

1 – 10%-ный раствор; 2 – 20%-ный раствор

Рис.8. Зависимость степени обезвоживания от продолжительности отстоя водонефтяной эмульсии Акшабулак -7 при вводе деэмульгатора ДЭ-МА/ДАГ с различной концентрацией в смеси органических растворителей, температура термообработки и отстоя 700С, расход реагента 60 г/т

Таблица 4. Изменение степени обезвоживания эмульсии Акшабулак-7 при обработке деэмульгаторами различного типа (расход 60 г/т, температура термообработки и отстоя 70оС.

В отличие от промышленного реагента DMO-86302, при термохимическом обезвоживании реагентами ДЭ-МА/ДАГ, ДЭ-МА/ДАГ-1, ДЭ-МА/ДАГ-2, ДЭ-МА/ДАК наблюдается наличие инкубационного периода, по истечении которого степень деэмульсации резко растет и достигает 100% в течение 50 минут отстоя эмульсии. Расход реагента 60 г/т, температура термообработки и отстоя 700С (рис. 9,10).

100 1

90

Степень обезвоживания, %

80

70

60

50

40

30

20

10

0

2

t, ми

0 10 20 30 40 50 60 70

1 – DMO-86302 (0,112мл); 2 – ДЭ-МА/ДАГ -1(20%);

3 - ДЭ-МА/ДАГ(20%); 4 -ДЭ-МА/ДАК(20%);

Рис. 9. Зависимость степени обезвоживания эмульсии Акшабулак-7 во времени при вводе деэмульгаторов различных типов (расход 60 г/т, температура термообработки и отстоя 70оС.

100

90

Степень обезвоживания, %

80 2

70

60

50

40

30

20

10

0

1

t, мин.

0 10 20 30 40 50 60 70

1-DМО-86302; 2 - ДЭ-МА/ДАГ

Рис.10. Изменение степени обезвоживания водо-нефтяной эмульсии Акшабулак -7 во времени при вводе реагентов DMO-86302 (0,014 мл) и ДЭ-МА/ДАГ (концентрация реагента в смеси органических растворителей 10%), расход реагента 60 г/т, температура термообработки и отстоя 700С

Таким образом, в результате проведенных исследований выявлены условия обезвоживания водо-нефтяной эмульсии Акшабулак-7 деэмульгаторами ДЭ-МА/ДАГ, ДЭ-МА/ДАГ-1, ДЭ- МА/ДАГ-2, ДЭ-МА/ДАК.

В ряду испытанных реагентов наибольшую деэмульгирующую активность проявили реагенты ДЭ-МА/ДАК и ДЭ-МА/ДАГ. Степень деэмульсации достигает 100% при температуре термохимической обработки и отстоя 700С, продолжительности отстоя 40 мин, расходе реагента 60 г/т. Повышение температуры деэмульсации до 75оС позволяет снизить расход реагента ДЭ- МА/ДАГ до 30г/т. Разработанные деэмульгаторы могут быть использованы при подготовке нефти на промыслах без изменения существующей технологии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бойко Г.И., Любченко Н.П., Маймаков Т.П., Шайхутдинов Е.М., Оразбекулы Е., Сабдалиева М.К., Игнатович А.В. Химические реагенты для подготовки нефтей к транспорту // Научно-технологическое развитие нефтегазового комплекса: Доклады Восьмых Международных научных Надировских Чтений. – Алматы, 2010. -С.150-155.
2. Бойко Г.И., Любченко Н.П., Маймаков Т.П., Шайхутдинов Е.М., Оразбекулы Е., Сабдалиева М.К. Новые химические реагенты для обезвоживания и обессоливания высокопарафинистых нефтей // Материалы Международной научно-практической конференции «Современные проблемы нефтегазового комплекса Казахстана». –Актау, 2011.-С.483-487
3. Бойко Г.И., Любченко Н.П., Маймаков Т.П., Шайхутдинов Е.М., Жунусов А.Е., Молдабеков Б.Ш., Шаймарданов А.К. Оценка деэмульгирующей активности новых реагентов на основе моно- и диангидридов карбоновых кислот // Труды Международного форума «Наука и инженерное образование без границ». Т.I. – Алматы: КазНТУ им. К.И.Сатпаева, 2009. –С.217-219
4. Левченко Д.Н. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения, М.:Химия,1967.-200с.