Международный
научный журнал

Промывка остаточной соли в нефтях с использованием ультразвукового воздействия


Flushing of residual salt in oil using the ultrasonic treatment

Цитировать:
Эшметов Р.Ж., Салиханова Д.С. Промывка остаточной соли в нефтях с использованием ультразвукового воздействия // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2018. № 2(44). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/5502 (дата обращения: 22.07.2019).
 
Прочитать статью:


АННОТАЦИЯ

Одной из особенностей нефтей, добываемых в Узбекистане, является высокое содержание в них минеральных солей, преимущественно хлористых.

Анализ нефтей, получаемых после обводнения, показал, что остаточное содержание хлористых солей доходит до 300-350 г/л, что отрицательно сказывается на процессах их переработки и способствует коррозии трубопроводов, аппаратуры и т. п.

Поэтому на практике с целью снижения солей обезвоженную нефть часто приходится промывать несколько раз в пресной воде (в отдельных случаях нагретой до 70-80 0С). Это приводит к образованию большого количества отработанной воды, значительным потерям нефти и др. Следовательно, снижение кратности промывки нефти считается практически важной задачей и имеет экономические и экологические выгоды. В этом аспекте применение ультразвукового воздействия на процесс промывки минерализованной нефти хлористыми солями нефти имеет как научную, так и практическую ценность.

Авторами изучено влияние ультразвукового воздействия на процесс промывки нефти при следующих режимах: частота 20 кГц и время озвучивания 60 секунд, температура воды для промывки – 30 0С.

Установлено, что использование ультразвукового воздействия при промывке нефти положительно сказывается на остаточном содержании в ней воды и хлористых солей. Применение ультразвукового воздействия при промывке нефти позволило снизить массовую долю воды в обоих образцах примерно на 20-25% по сравнению с промывкой нефти без применения ультразвука, а массовую концентрацию хлористых солей – на 130-132 мг/дм3.

При этом оптимальными режимами ультразвукового воздействия являются: частота озвучивания в 16 кГц, а время обработки – 60 секунд (для каждой партии промываемой нефти).

ABSTRACT

One of the characteristics of oil produced in Uzbekistan is the high content of mineral salts, mostly chloride, in them.

The analysis of oils obtained after watering has showed that the residual content of chloride salts reaches 300-350 g / l which adversely affects the processing of them and contributes to corrosion of pipelines, equipment, etc.

Therefore, in practice, in order to reduce salts, it is often necessary to wash the dehydrated oil several times with fresh water (in some cases heated to 70-80 °C). It leads to the formation of a large amount of waste water, significant losses of oil, etc. Consequently, reducing the frequency of oil flushing is considered to be an almost important task and has economic and environmental benefits.

In this aspect, the application of ultrasonic influence on the washing process of mineralized chloride salts of oil has both scientific and practical value.

We have studied the effect of ultrasonic action on the oil flushing process under the following conditions: frequency 20 kHz and sound time 60 seconds, the wash water temperature is 30 °C.

It is established that the use of ultrasonic action during oil washing positively affects the residual content of water and chloride salts in it. Application of ultrasonic action during oil washing has allowed to reduce the mass fraction of water in both samples by approximately 20-25% compared to the washing oil without using ultrasound, and the mass concentration of chloride salts by 130-132 mg / dm3.

In this case, the optimal modes of ultrasound exposure are the frequency of scoring at 16 kHz, and the processing time is 60 seconds (for each lot of washed oil).

 

Ключевые слова: обессоливание, ультразвук, нефть, частота, хлористые соли, промывка.

Keywords: desalting, ultrasonic, oil, frequency, chloride salt, flushing.

 

Введение. Одной из особенностей нефтей, добываемых в Узбекистане, является высокое содержание в них минеральных солей, преимущественно хлористых.

Анализ нефтей, получаемых после обводнения, показал, что остаточное содержание хлористых солей доходит до 300-350 г/л, что отрицательно сказывается на процессах их переработки и способствует коррозии трубопроводов, аппаратуры и т. п. [1]. Поэтому на практике с целью снижения солей обезвоженную нефть часто приходится промывать несколько раз в пресной воде (в отдельных случаях нагретой до 70-80 0С) [6]. Это приводит к образованию большого количества отработанной воды, значительным потерям нефти и др. В этом аспекте применение ультразвукового воздействия на процесс промывки минерализованной нефти хлористыми солями нефти имеет как научную, так и практическую ценность.

Освоение промышленного производства ультразвуковых установок с гидродинамическими и магнитострикционными преобразователями за последние годы расширило сферы их применения [5].

Выбор из нетрадиционных методов воздействия на жидкости ультразвука обосновывается авторами тем, что при использовании данного метода при промывке обезвоженной нефти протекает кавитация за счет звуковых волн, которая повышает растворимость солей в промываемой пресной воде.

Известно, что в нефтях наряду с растворенными солями содержатся различные высокодисперсные соли в виде кристаллов, которые трудно удаляются при традиционном обезвоживании ВНЭ. Для их извлечения из обезвоженной нефти используют многократную промывку пресной водой, которая обходится дорого в промысловых условиях.

Промывка нефти пресной водой (без рециркуляции) позволяет снизить в ней содержание солей и кластеров.

                                                    (1)

где QН2О – расход промывочной воды, м3;

QПВ – количество пластовой воды в нефти перед ступенью

обессоливания, кг/м3; QПВ=W1/(1- W1);

В – количество воды в нефти на выходе ступени обессоливания,

кг/м3; В=W2/(1- W2);

Х – содержание соли в обессоленной нефти, мг/дм3;

К1 – содержание соли в пластовой воде, мг/дм3;

К2 – содержание соли в промывочной воде, мг/дм3;

QН – количество нефти, подлежащей подготовке, м3;

0,8 – коэффициент эффективности смешения.

Как видно из данного уравнения (1), на расход пресной воды при обессоливании нефти существенное влияние оказывает интенсивность перемешивания фаз, которую можно повысить за счет использования ультразвукового воздействия. Это позволяет не только сократить кратность промывки нефти, но и количество расходуемой при этом пресной воды.

Целью данного исследования является промывка остаточного содержания воды в нефтях с использованием ультразвукового излучения. Следовательно, снижение кратности промывки нефти считается практически важной задачей и имеет экономические и экологические выгоды.

Объекты и методы исследования. Местные нефти месторождений Миршоди (Сурхандаринская обл), Мингбулак (Наманганская обл.). Анализы остаточного содержания воды и концентрации хлористых солей осуществляли согласно методикам [2; 3].

Полученные результаты. Авторами изучено влияние ультразвукового воздействия на процесс промывки нефти при следующих режимах: частота – 20 кГц и время озвучивания 60 секунд, температура воды для промывки – 30 0С.

В табл. 1 представлены результаты промывки местных нефтей с использованием ультразвукового воздействия и без него (контроль).

 Таблица 1.

Показатели местных нефтей, промытых пресной водой с использованием ультразвукового воздействия и без него

Наименование месторождений нефти

Массовая доля

воды в нефти, %

Массовая концентрация хлористых солей в нефти, мг/дм3

Мингбулак (Наманганская обл.)(х)

Миршади (Сурхандаринская обл.)(х)

Мингбулак (Наманганская обл.)

Миршади (Сурхандаринская обл.)

0,48

0,67

0,35

0,38

289

364

157

230

Примечание: (х) без ультразвукового воздействия (контроль)

 

Как видно из табл. 1, использование ультразвукового воздействия при промывке нефти положительно сказывается на остаточном содержании в ней воды и хлористых солей. Применение ультразвукового воздействия при промывке нефти позволило снизить массовую долю воды в обоих образцах примерно на 20-25% по сравнению с промывкой нефти без применения ультразвука, а массовую концентрацию хлористых солей – на 130-132 мг/дм3. Причем в обоих образцах промывка нефти с использованием ультразвукового воздействия позволяет уменьшить содержание остаточной воды ниже утвержденного стандарта.

С целью более глубокого удаления хлористых солей из нефти авторами проведена двухкратная их промывка при режимах, отмеченных в предыдущем опыте. Полученные результаты представлены
в табл. 2.

Таблица 2.

Показатели подготовки местных нефтей после первой и второй промывки с использованием пресной воды, ультразвукового воздействия и без него

Наименование

месторождения

нефти

После первой промывки

После второй промывки

Массовая доля воды, %

Массовая концентрация хлористых солей, мг/дм3

Массовая доля воды, %

Массовая концентрация хлористых солей, мг/дм3

Мингбулак (контроль)(х)

Миршади (контроль)(х)

Мингбулак

Миршади

0,48

0,67

0,35

0,38

289

364

157

230

0,41

0,57

0,33

0,35

183

215

102

184

Примечание: (х) без ультразвукового воздействия (контроль)

 

Из табл. 2 видно, что двухкратная промывка нефти пресной водой способствует понижению содержания в ней хлористых солей примерно в 1,6-2,0 раза. При этом использование ультразвукового воздействия также значительно понижает остаточное содержание хлористых солей в нефти. Причем использование последнего более эффективно работает при первой промывке нефти пресной водой, во второй – относительно менее эффективно, что подтверждает наличие в нефти трудноудаляемых солей.

Известно, что ультразвук позволяет получать стойкие эмульсии, которые трудно разрушать даже с использованием эффективных деэмульгаторов [4].

Учитывая это, авторами изучено влияние времени ультразвукового воздействия на качество подготовки нефти и образование водонефтяной эмульсии. Результаты наблюдений представлены в табл. 3.

Таблица 3.

Влияние времени ультразвукового воздействия на остаточное содержание воды и хлористых солей при промывке пресной водой

Время ультразвукового воздействия, сек

Наименование месторождения нефти

Массовая доля воды в нефти, %

Массовая концентрация хлористых солей в нефти, мг/дм3

-

-

30

30

60

60

90

90

Мингбулак (контроль)

Миршади (контроль)

Мингбулак

Миршади

Мингбулак

Миршади

Мингбулак

Миршади

0,41

0,57

0,69

0,51

0,32

0,44

0,33

0,46

183

215

169

191

110

177

112

180

 

Из табл. 3 видно, что с увеличением времени ультразвуковой обработки до 60 секунд при промывке нефти пресной водой остаточное содержание воды и хлористых солей в нем уменьшается. При продолжении обработки до 90 секунд наблюдается стабилизация данных показателей. При озвучивании более 90 секунд начинается эмульгирование воды с нефтью, что нежелательно в данном процессе.

Частота ультразвукового воздействия также считается одним из важных параметров при подборе условий промывки нефти пресной водой.

Учитывая это, авторами изучено влияние данного параметра при промывке нефти пресной водой с температурой 30 0С в течение 60 секунд. Полученные результаты проиллюстрированы в табл. 4.

Таблица 4.

Изменение остаточного содержания воды и хлористых солей в нефти в зависимости от его промывки при различных частотах УЗ

Частота УЗ, кГц

Наименование месторождения нефти

Массовая доля воды в нефти, %

Массовая концентрация хлористых солей в нефти, мг/дм3

-

-

12

12

16

16

20

20

Мингбулак (контроль)

Миршади (контроль)

Мингбулак

Миршади

Мингбулак

Миршади

Мингбулак

Миршади

0,41

0,57

0,34

0,45

0,29

0,38

0,27

0,31

183

215

134

187

101

124

95

104

 

Из табл. 4 видно, что с увеличением частоты ультразвука от 12 до 20 кГц глубина очистки нефти от воды и хлористых солей повышается. Причем разница в показателях, полученных при 16 и 20 кГц, уменьшается. Это позволяет считать, что оптимальной частотой ультразвукового воздействия при промывке нефти пресной водой является 16 кГц.

Вывод. Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что использование ультразвукового воздействия при промывке нефти пресной водой позволяет повысить глубину ее очистки от воды и хлористых солей. При этом оптимальными режимами ультразвукового воздействия являются: частота озвучивания – в 16 кГц, а время обработки – 60 секунд (для каждой партии промываемой нефти).

 

Список литературы:
1. Атауллоев Ф.Ш., Абдурахимов С.А. Интенсификация процесса разделения высокостойких водонефтяных эмульсий местных нефтей // Узб. хим. журнал. – Ташкент, 2005. – № 3. – 14-17 с.
2. ГОСТ 2477 Технические условия. Метод определения массовой доли воды. – Ташкент: Узгосстандарт, 1977. – 7 с.
3. ГОСТ 21534. Технические условия. Метод определения массовой концентрации хлористых солей в нефти. – Ташкент: Узгосстандарт, 1972. – 11 с.
4. Измерение параметров технологических сред, подвергаемых воздействию ультразвуковых колебаний вы-сокой интенсивности / А.В. Князев и др. // Межвуз. сб. «Измерения, автоматизация и моделирование в про-мышленных и научных исследованиях». – Бийск: АлтГУ, 2001. – 262-267 с.
5. Кроуфорд А.Э. Ультразвуковая техника. – Л.: Химия, 1998. – 145 с.
6. Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти за рубежом. – М.: Недра, 1983. – 224 с.
7. Шафиев Р.У. Практические задачи промысловой подготовки нефти // Пути повышения эффективности раз-работки и эксплуатации нефтегазовых месторождений Узбекистана: Тез. докл. респ. науч.- техн. конф. (17-18 сентября, 2003). – Ташкент, 2003. – 72-74 с.

 

Информация об авторах:

Эшметов Расулбек Жумязович Rasulbek Eshmetov

младший научный сотрудник Института общей и неорганической химии АН РУз, 100170, Республика Узбекистан, г. Ташкент, М. Улугбекский район, улица М. Улугбека, 77-а

Junior Research Scientist, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, 100170,the Republic of Uzbekistan, Tashkent, M. Ulugbeka Street, 77-а


Салиханова Дилноза Саидакбаровна Salikhanova Dilnoza

д-р. техн. наук, ведущий научный сотрудник института общей и неорганической химии АН РУз, 100170, Узбекистан, г. Ташкент, улица М. Улугбека 77-а

Doctor Technical Sciences, Leading Researcher, Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of Uzbekistan, 100170, Uzbekistan, Tashkent, Ulugbek str., 77-a


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5459

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66239 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в:

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

ROAR

OpenAirediscovery

CiteFactor

 

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.