Научный руководитель: канд. хим. наук Е. И. Лесик

Сибирский федеральный университет

 

Применение химических методов интенсификации добычи нефти при разработке нефтяных месторождений приводит к появлению ряда проблем, осложняющих подготовку нефти на промыслах. Растет обводненность добываемой продукции скважин, происходит образование высокоустойчивых во времени водонефтяных эмульсий, поступающих на установки подготовки нефти. Вода в нефти является не желательным компонентом, при содержании ее выше 0,5% и наличии в ней растворенных солей резко возрастает коррозионный износ оборудования, выработка насосных агрегатов, увеличиваются затраты на транспортировку. Также немаловажной проблемой при подготовке нефти является образование вторичных эмульсий – эмульсий промежуточных слоев, разрушение которых требует повышенный расход деэмульгатора, что приводит к удорожанию себестоимость конечного продукта.

Не смотря на то, что рынок деэмульгаторов является весьма обширным и разнообразным, подавляющее большинство продуктов содержат в своем составе весьма токсичные и потенциально опасные для окружающей среды соединения. С учетом того, что месторождения Восточной Сибири преимущественно располагаются в хрупкой экосистеме Крайнего севера и относительной транспортной удаленности от центров снабжения, использование таких реагентов представляет собой большую опасность.

Поэтому, в настоящее время, актуальной задачей является совершенствование и поиск новых современных высокоэффективных деэмульгаторов с высоким содержанием активного компонента, способных к разделению устойчивых и вторичных водонефтяных эмульсий, при тех же или меньших концентрациях, но более безопасных с точки зрения их эксплуатации и транспортировки.

На ряду с привычными и широко распространенными жидкими деэмульгаторами существуют твердые нанопорошки металлов[1], полученные способом электрического взрыва проводника или газофазного синтеза, обладающие уникальными химическими и каталитическими свойствами.

Стабилизация эмульсии под действием адсорбции высокодисперсных частиц твердых тел оказывается значительно более высокой, чем при стабилизации их адсорбционными слоями ПАВ. Это связано с большой механической прочностью межфазных защитных слоев частиц, образующихся в виде самостоятельной поверхностной фазы на границе раздела фаз. По всей видимости, высокодисперсный порошок нитрида алюминия, адсорбируясь на поверхности капли воды в водонефтяной эмульсии, образует более прочный слой, вытесняя с поверхности капли природные эмульгаторы.

Эффективность и совместимость деэмульгатора с водонефтяной эмульсией, главным образом, определяется ее групповым составом, концентрацией минеральных солей, а также значением pH. Известно, что при высоком содержании смол и асфальтенов, высокой минерализации, образуются прочные бронирующие оболочки, препятствующие слиянию капель воды и как следствие затрудняющие разделение эмульсии на воду и нефть.

Изучение свойств (CVI, Zeta– потенциал, электропроводность, влияние pH среды на стабильность образца, влияние содержания электролита, поведение в модельном растворе пластовых вод) 1%-го водного раствора промышленного образца высокодисперсного порошка нитрида алюминия (AlN, D50=1,0 – 3,0 мкм; SSA-BET=2,5 – 3,5 гр/м²; плотность 3,26 г/см³; насыпная плотность 1,8-2,0 г/см³) на приборе Dispersion Technology Instruments – DT-1202(USA) позволило определить возможность его применения в условиях максимально приближенных к реальным.

Было установлено, что образец стабилен и не вступает в химическое взаимодействие сдистиллированной водой при pH<5 (Zeta>|30|, имеет относительный положительный поверхностный заряд), также стабилен при pH> 10 (Zeta> |30|, имеет относительныйотрицательный поверхностный заряд) с образованием продукта гидролиза – псевдобемита [2] – байерита (Al₂O₃·3H₂O). Что подтверждается увеличением значения удельной электропроводности – образованием ионов аммония, увлечением среднего размера частиц с 2,93 до 3,94мкм.

В модельном растворе-имитате пластовых вод с минерализацией по хлористым солям 220 г/дм³ при 25 °C и начальными значениями pH: 4; 8 было установлено, что устойчивость (Zeta, мВ) высокодисперсного нитрида алюминия при нахождении его в ячейке составляет соответственно (15 мин/60 мин/120 мин): 57/85/55 мВ; 111/112/85. При этом было замечено уменьшение удельной электропроводности раствора, что соответствует об уменьшении содержания ионов в растворе и переходаих в твердую фазу – комплексное соединение ионов Na⁺и Al³⁺, о чем также свидетельствует промежуточное увеличение стабильности – образование более устойчивой формы. Также зафиксировано замедление роста pH, по сравнению с дистиллированной водой, а в случае с начальным pH8 и вовсе снижением его значения.

Определение группового состава образца нефти Куюмбинской площади было выполнено лабораторным методом [3]. Исходя из полученных данных, изучаемый образец можно классифицировать следующим образом: нефть смолистая (смол не менее 4,28 %), парафиновая (парафинов не менее 2,20 %), содержание нафтенов 12,20 %, содержание асфальтенов 1,38 %. Плотность обезвоженной нефти методом центрифугирования, определенная с помощью пикнометра – 769,7 кг/м³.

Эффективность высокодисперсного порошка нитрида алюминия, как деэмульгирующей добавки, определяли бутылочным методом, используя 1% раствор AlN (D50 = 1,0 – 3,0мкм) в дистиллированной воде. Вносили в подготовленную водонефтяную эмульсию объемного состава: 70% нефти Куюмбинской площади и 30% модельного раствора пластовых вод с минерализацией по хлористым солям 220 г/дм³, в различных концентрациях от 50 до 150 гр/т при температуре эмульсии 55-60 °C. Высокодисперсный порошок нитрида алюминия показал высокую деэмульгирующую эффективность при низких концентрациях, обеспечил четкое разделение эмульсии без образования «плавающего слоя».

Список литературы

1. Акимов, А. С. Влияние нанопопрошковых металлов на разрушение водонефтяных эмульсий / А. С. Акимов // Химия и химическая технология неорганических веществ и материалов. – 2011. – №8. – С. 31-33.

2. Fukumoto, S. Hydrolysis behavior of aluminum nitride in various solutions / S. Fukumoto, T. Hookabe, // Journal Of Materials Science. – 2000. – № 35. – С 2743–2748.

3. Ахметова, Р. С. Определение группового состава битумов / Р. С. Ахметова, Е. П. Глозман // Высокосернистые нефти и проблемы их переработки. – Москва: Химия, 1968. – № 8. – С. 170–181.

 

УДК 665.6

 

⇐ Предыдущая37383940414243444546Следующая ⇒

Поделиться: