для чего в промысловой подготовке нефти используют электродегидраторы

Промысловый сбор и подготовка нефти, газа и воды

Поступающую из скважин нефть и газ нужно очистить.
Из скважин вместе с нефтью поступают пластовая вода, попутный нефтяной газ (ПНГ), твердые частицы механических примесей (горных пород, затвердевшего цемента).

Технически и экономически целесообразно нефть перед подачей в магистральный нефтепровод (МНП) подвергать специальной подготовке с целью ее обессоливания, обезвоживания, дегазации, удаления твердых частиц.
На нефтяных промыслах чаще всего используют централизованную схему сбора и подготовки нефти.
Сбор продукции производят от группы скважин на автоматизированные групповые замерные установки (АГЗУ).
От каждой скважины по индивидуальному трубопроводу на АГЗУ поступает нефть вместе с газом и пластовой водой.
На АГЗУ производят учет точного количества поступающей от каждой скважины нефти, а также первичную сепарацию для частичного отделения пластовой воды, ПНГ и механических примесей с направлением отделенного газа по газопроводу на газоперерабатывающий завод (ГПЗ).

Схема сбора и подготовки продукции скважин на нефтяном промысле:

Обезвоженная, обессоленная и дегазированная нефть после завершения окончательного контроля поступает в резервуары товарной нефти и затем на головную насосную станцию МНП.

Для обезвоживания и обессоливания нефти используют следующие технологические процессы:

Более эффективны методы химические, термохимические, а также электрообезвоживание и обессоливание.

Вместе с очищенной пластовой водой в продуктивные пласты для поддержания пластового давления закачивают пресную воду, полученную из двух источников: подземных (артезианских скважин) и открытых водоемов (рек).
Грунтовые воды, добываемые из артезианских скважин, отличаются высокой степенью чистоты и во многих случаях не требуют глубокой очистки перед закачкой в пласты.
В то же время вода открытых водоемов значительно загрязнена глинистыми частицами, соединениями железа, микроорганизмами и требует дополнительной очистки.
В настоящее время применяют два вида забора воды из открытых водоемов: подрусловый и открытый.

Источник

Электродегидраторы ЭГ для обессоливания и обезвоживания нефти

Электродегидраторы ЭГ используются в составе технологических установок по подготовке нефти к транспорту на нефтедобывающих и перерабатывающих предприятиях. Данное оборудования является наиболее эффективным для получения товарной нефти за счет ее глубокого обезвоживания и обессоливания, так как при ее обработке применяются электрический ток.

Специалисты ТД САРРЗ поставляют до места эксплуатации электродегидраторы объемом до 200 м 3 в двух конструктивных исполнениях:

По специальному заказу возможна поставка шаровых электродегидраторов.

Устройство и принцип работы электродегидраторов для обезвоживания и обессоливания нефтепродуктов

Конструктивно электродегидраторы представляют собой цилиндрическую емкость с эллиптическими днищами на седловых опорах. Внутри корпуса размещаются электроды, которые находятся в подвешенном состоянии. Вход нефтяной эмульсии осуществляется через входной штуцер с распределяющим устройством. Выход воды и нефти осуществляется через разные выходные штуцеры.

Работа электродегидраторов заключается в подаче тока высокого напряжения на два заземленных и два высокопотенциальных электрода. Между электродами при подаче тока образуется электрическое поле. Под действием тока высокого напряжения капли нефти укрупняются и оседают на днище. Для того, чтобы деэмульгировать нефтяную эмульсию, в жидкость вводится деэмульгатор.

Система электропитания (высоковольтный источник питания и изолятор) размещается сверху корпуса.

В электродегидратор подается нефть, смешанная с промывочной водой. Внутри капли воды, содержащиеся в рабочей среде, объединяются с каплями промывочной воды, отделяются и оседают с последующим выводом через специальный штуцер. По мере наполнения аппарата и подъема уровня нефтяной эмульсии, остаются только мелки капли влаги. Доходя до уровня решетки электродной системы электрическое поле высокого напряжения провоцирует укрупление капель воды, их коалесценцию и оседание на днище. Для полного обезвоживания нефтяная эмульсия проходит через электродную систему.

Параллельно происходит обессоливание нефтяной эмульсии.

Чертеж горизонтального электродегидратора ЭГ объемом 200 м 3

1-корпус, 2-сборник обессоленной нефти, 3-штуцер для предохранительного клапана, 4, 5, 6-электроды, 7-дренажный коллектор, 8-распределитель сырой нефти, 9-штуцер для межфазного регулятора уровня, 10-изоляторы, 11-трансформаторы, 12-катушки реактивные

Поперечный разрез горизонтального электродегидратора

1-штуцер ввода сырья, 2-нижний распределитель сырья, 3-нижний электрод, 4-верхний электрод, 5-верхний сборник обессоленной воды, 6-штуцер вывода обессоленной воды, 7-штуцер проходного изолятора, 8-подвесной изолятор, 9-дренажный коллектор, 10-штуцер вывода соленой воды

Чертеж вертикального электродегидратора

Технические характеристики электродегидраторов

*информация дана для справки и может отличаться при заказе

Как подобрать электродегидратор в Вашем городе?

Для того, чтобы купить электродегидратор для обезвоживания и обессоливания нефтепродуктов, Вы можете:

Условное обозначение электродегидратора ЭГ при заказе

Источник

ЭЛОУ: варианты схем и типы электродегидраторов

Типы электродегидраторов

В нефтяной промышленности для обессоливания и обезвоживания эмульсионной нефти чаще всего используют электродегидраторы:

Вертикальные электродегидраторы

Вертикальный электродегидратор – это вертикальная емкость с полусферическими днищами следующих габаритов: диаметр – 3 м, высота – 5 м, объем – 30 м³.

Аппарат 1, внутри которого приблизительно посередине на изоляторы прикреплены горизонтальные электроды 6 и 7. Электроды питаются от 2 высоковольтных трансформаторов 2, их мощность составляет 5 кВА у каждого.

Напряжение между электродами колеблется в диапазоне 15-35 кВ. Эмульсионная нефть поступает в аппарат тонкой горизонтальной веерообразной струей через распределительную головку 8. Расстояние между электродами подбирается экспериментальным путем и лежит в интервале 10-14 см.

Эмульсия находится в электрическом поле несколько минут. Типовой дегидратор достигает производительности 15-25, иногда 30 м³/ч. Нефть движется между электродами с линейной скоростью 2-4 м/ч (3-6 см/мин).

Одним из важных элементов служат изоляторы, подвесные и проходные. Они изготавливаются из фарфора (тип П-4,5) или стекла (тип ПС-4,5). Агрессивная среда горячей нефти в смеси с соленой водой и механическими примесями достаточно быстро разрушает изоляторы. А тенденции увеличения температуры обессоливания (до 110-115 ºС и даже до 160-180 ºС) поднимают актуальность поиска материала, подходящего для работы в подобных условиях. Один из таких материалов – фторопласт-4.

В комплектацию электродегидратора входят: реактивные катушки 5, регулирующая тягу щель в распределительной головке, сигнальные лампы, змеевик для подогрева низа аппарата, манометр, шламовый насос, поплавковый выключатель, мерное стекло и предохранительный клапан.

Электродегидраторы вертикального типа используют на нефтепромыслах и старых нефтезаводах. На современных заводах их не применяют, так как их объем ограничен, а производительность невелика (300-600 т/сут).

Шаровые электродегидраторы

Увеличение мощности современных установок первичной перегонки нефти требует применения более производительных электрообессоливающих блоков и установок, чем вертикальные электродегидраторы. Их сооружение не выгодно экономически и технически. Количество дегидраторов вертикального типа средней пропускной способности 400 т/сут для установок АТ и АВТ различной производительности приведено в таблице:

Кроме того, большое количество небольших аппаратов осложняет эксплуатацию установки, требует большого штата обслуживающего персонала и большей площади.

Поэтому встал вопрос о создании электродегидраторов с более высокой пропускной способностью. В основу его конструкции лег сферический резервуар, объем которого 600 м³. Резервуар оборудован распылительными устройствами и электродами. Диаметр резервуара составляет 10,5 м. Этот тип электродегидраторов называется шаровым (рис. 2), он подходит для длительной эксплуатации.

Принцип действия шаровых электродегидраторов не отличается от принципа действия вертикальных. Через распределительные головки 7 по трем стоякам 8 в аппарат поступает эмульсионная нефть. Головка расположена на расстоянии 3 м от вертикальной оси шара в его экваториальной плоскости симметрично.

Три пары горизонтальных электродов 6 диаметром 2-3 м крепятся на изоляторах 5 внутри электродегидратора. Распределительные головки находятся между электродами. Специальное устройство регулирует расстояние между электродами, оно составляет 13-17 см.

Трансформаторы 3 типа ОМ-66/35 питают электроды током высокого напряжения. При этом на каждую пару электродов приходится по два трансформатора мощностью 50 кВА и два проходных изолятора. Номинальное напряжение на первичной обмотке трансформатора составляет 380 В, на вторичных зависит от способа соединения и составляет 11, 16,0 или 22 кВ.

Запитаны трансформаторы в сеть трехфазного тока 3 х 380 В и создают напряжение между электродами 33 или 44 кВ. Напряженность электрического поля равна 2-3 кВ/см. В цепь первичных обмоток всех трансформаторов включены реактивные катушки РОМ-50/05, чтобы ограничить силу тока и защитить оборудование от короткого замыкания. Сила тока одного трансформатора не должна быть выше 30-35 А при стабильной работе электродегидратора шарового типа.

Схема ЭЛОУ с шаровыми электродегидраторами

Принципиальная схема работы электрообезвоживающей и электрообессоливающей установки (ЭЛОУ) с использованием шаровых электродегидраторов представлена ниже.

Сырьевой насос 1 забирает сырую нефть из резервуара и перекачивает через теплообменник 2 в термохимической отстойник 4. Там нефть освобождается от воды и частично от механических примесей и растворенных солей, затем выходит из отстойника сверху и поступает под собственным давлением последовательно в электродегидраторы 5 и 6 первой и второй ступени.

Из последней ступени электродегидратора обессоленная нефть поступает через теплообменник в отстойник или резервуар.

Технологическая схема электрообессоливающей установки (ЭЛОУ) с шаровыми электродегидраторами:

1 – сырьевой насос; 2 – теплообменник; 3 – паровой подогреватель; 4 – термоотстойник; 5,6 – электродегидраторы; 7,8 – водяные насосы; 9 – дозировочные насосы; 10 – смесительные клапаны; 11 – регулятор давления.

Линии: I – сырая нефть; II – деэмульгатор; III – щёлочь; IV – свежая вода; V – обессоленная нефть; VI – водяной пар; VII – вода в канализацию

Деэмульгатор подают в сырую нефть на выкид сырьевого насоса 1, воду и щелочь подают через смесительные устройства насосами перед электродегидраторами. При этом в электродегидратор первой ступени подается вода, дренируемая из электродегидратора второй ступени.

Вода, которая отстоялась внизу электродегидраторов, сливается в канализацию. На некоторых установках ЭЛОУ в качестве нагревающего агента используется водяной пар под давлением 10-12 кгс/см².

На современных заводах блок ЭЛОУ комбинируют с установками первичной перегонки нефти. Это позволяет снизить затраты на подогрев нефтяного сырья перед электродегидраторами. Горячие нефтепродукты атмосферной и вакуумной колонн подогревают нефть, соответственно нет необходимости использовать пар извне.

Недостатки

Однако, у шаровых электродегидраторов есть недостатки: большие размеры и трудоемкое изготовление. Вес шарового дегидратора 6-9 тс, а учитывая электрооборудование, металлоконструкции и трубопроводы составляет 100 тс. Такие аппараты можно изготавливать исключительно на площадке строительства. Шаровой электродегидратор диаметром 10,5 м с внутренним давлением 6 кгс/см² имеет стенки толщиной 24 мм.

Если же аппарат работает при 140 ºС и 10 кгс/см², толщина стенок возрастает до 40 мм, а общий вес достигает в таком случае 140 тс. Установка двух или трех дегидраторов объемом по 600 м³ пожароопасна.

По существующим нормам электродегидраторы шарового типа при комбинированных процессах первичной переработки нефти должны находиться не ближе, чем в 30 м от аппаратов технологических установок АТ и АВТ.

Горизонтальные электродегидраторы

На нефтезаводах по всему миру активно используют горизонтальные электродегидраторы. Комбинированные установки первичной переработки нефти А-12/9, А-12/9В, А-12/10, 11/3 оснащены блоками ЭЛОУ с горизонтальными электродегидраторами, разработанными ВНИИнефтемаш (бывший Гипронефтемаш).

Такие электродегидраторы имеют емкость в три раза меньше, чем шаровые. Они выдерживают температуру 135-150 ºС и на максимальное давление до 20 кгс/см². На нефтезаводах и нефтепромыслах устанавливают горизонтальные электродегидраторы 3-3,4 м в диаметре, объем их от 80 до 160 м³. По принципу работы они не отличаются от шаровых и вертикальных.

Типовой электродегидратор 2ЭГ-160

Типовой горизонтальный электродегидратор 2ЭГ-160 по проекту ВНИИнефтемаш показан на рис. 4. В нем на высоте чуть больше половины аппарата прикреплены два рамных прямоугольных электрода 8 один над другим. Питают их два трансформатора типа ОМ-66/35, имеющие мощность 5 кВА. Электроды расположены в 25-40 см друг от друга и занимают практически все продольное сечение электродегидратора.

Сырьевая нефть равномерно подается в аппарат через горизонтальный маточник, который расположен вдоль аппарата. Сначала нефть поступает в слой отстоявшейся воды, потом попадает в зону под электродами и далее в пространство между электродами.

Далее она перемещается в пространство над электродами и выше, направляясь к выходным коллекторам обработанной нефти 2, которые распределены в верхней части электродегидратора по всей длине. Контакт нефти с водой и деэмульгатором, который растворен в ней, помогает достичь более полного удаления солей и воды.

Под воздействием слабого электрического поля, возникающего между поверхностью воды и нижним электродом, по пути нефти в межэлектродное пространство из нее выпадают крупные частицы воды. В сильное электрическое поле поступает нефть с более мелкими частичками воды, которым необходимо воздействие поля с большей напряженностью.

Схема ЭЛОУ с горизонтальными электродегидраторами

Ниже представлена принципиальная схема блока электрообессоливания с электродегидраторами горизонтальными типа 2ЭГ-160.

Электрообессоливание нефтяной эмульсии происходит в две ступени. Насос перекачивает эмульсионную нефть через подогреватели тремя параллельными потоками в электродегидратор первой ступени.

Деэмульгатор ОЖК в виде 2%-ного раствора поступает на прием насоса.

Абсолюное давление в электродегидраторе первой ступени составляет 10 кгс/см², температура – 110 ºС. Горячий соляной раствор забирается из электродегидратора второй ступени и подается в деэмульгатор перед поступлением эмульсионной нефти через инжектор, где нефть, вода и деэмульгатор равномерно перемешиваются.

Маточники-распылители создают равномерный поток нефти в электрическом поле, через них нефть вводится снизу вверх.

Схема ЭЛОУ с горизонтальными электродегидраторами

В электродегидратор второй ступени подается частично обессоленная и частично обезвоженная нефть из электродегидратора первой ступени обессоливания, в неё через инжектор нагнетается насосом холодная вода (5% на нефть). Соляной раствор, который отстоялся в электродегидраторе первой ступени, сливается в отстойник.

Принцип действия электродегидраторов обеих ступеней одинаков. Промывная вода из электродегидратора второй ступени подается в инжекторы, её малая часть сливается в отстойник для отделения оставшейся в ней нефти. В емкость поступает соляной раствор с низа отстойника. Его охлаждают с помощью холодной воды с 110 до 60 ºС.

В некоторых новых установках ЭЛОУ для охлаждения раствора используют аппараты воздушного охлаждения, а затем сливают раствор в канализацию.

После обессоливания и обезвоживания в электродегидраторе второй ступени нефть подается в емкость обессоленной нефти, затем насосом через теплообменники поступает на установку.

Скорость выпадения частиц воды

От скорости выпадения из нефти частиц воды зависит производительность всех типов электродегидраторов. Чтобы с обессоленной и обезвоженной нефтью не увлекались мельчайшие частицы воды, которые не успели отделиться, скорость оседания диспергированных частиц должна быть выше скорости движения нефти вверх электродегидратора.

В горизонтальных электродегидраторах достигаются минимальные скорости движения нефти. При одинаковой удельной загрузке аппарата скорость движения нефти в шаровом электродегидраторе будет в 3 раза больше. Это обуславливает высокую удельную производительность горизонтальных электродегидраторов по отношению к их объему. В таблице ниже представлены основные показатели трех типов электродегидраторов:

Скорость выпадения частиц воды в различных электродегидраторах

За границей широкое применение имеют вертикальные электродегидраторы фирмы Petrico (США) и горизонтальные электродегидраторы фирмы How Becker (США), в которых сырьевая нефть подается снизу.

На новых и реконструируемых российских нефтезаводах в основном используют сконструированные ВНИИнефтемаш горизонтальные электродегидраторы типа 1ЭГ-160 и 2ЭГ-160. Они включены в блок ЭЛОУ-АТ, ЭЛОУ-АВТ и других комбинированных установок для первичной переработки нефти.

Основные способы повышения качества подготовки нефти к переработке

После глубокого обессоливания на нефтезаводах содержание солей в нефти составляет менее 20 мг/л. Но для переработки нефти содержание солей не должно превышать 5 мг/л. Основной проблемой является недостаточная подготовка нефти на нефтепромыслах. Оттуда приходит постаревшая нефтяная эмульсия с содержанием солей 1000-4000 мг/л и больше. Целесообразно проведение первичного обессоливания непосредственно на нефтепромыслах до достижения содержания солей в эмульсионной нефти не больше 40 мг/л. На качество обессоливания влияют также такие факторы, как:

Многие электрообессоливающие установки включают низкоэффективные термохимические отстойники, где степень обессоливания не поднимается выше 20-30%. Имеет смысл реконструировать термохимическую ступень в электрическую, доработав термохимический отстойник электродами. Такая модернизация была проведена на двух нефтезаводах и позволила значительно увеличить показатели. На потоке нефти установили последовательно три электродегидратора. В таблице ниже приведены результаты обессоливания при замене термохимических отстойников на электродегидраторы.

Исходя из данных, приведенных в таблице можно сделать вывод, что проведение электрообессоливания в три ступени значительно снижает содержание соли и воды.

Источник

Обессоливание нефти

Обессоливание нефти осуществляется в связи с тем, что высокое содержание солей способствует коррозии оборудования трубопроводов при перекачке нефти, приводит к закупориванию теплообменной аппаратуры и коррозии оборудования при ее дальнейшей переработке на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) и др.
Первично обессоливание нефти проводится на нефтяных промыслах (попутно с обезвоживанием) перед сдачей нефти потребителю (на экспорт или на НПЗ).
Содержание солей в товарной нефти согласно ГОСТу не должно превышать (соответственно группе качества I, II, III) 100, 300 или 1800 мг/л; в продукции, поступающей на экспорт, — не более 100 мг/л.
На НПЗ перед переработкой нефть подвергается вторичному, более глубокому обессоливанию на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ) в 2, реже в 3 ступени.
Содержание солей в нефти после установок ЭЛОУ снижается до 3-5 мг/л.
В процессе обессоливания нефти предварительно обезвоженную (до 0,5% от объема пластовой воды) нефть тщательно перемешивают (промывают) с определённым количеством пресной воды (расход пресной промывочной воды колеблется в зависимости от качества исходной нефти от 3 до 10 %).
При этом происходит слияние (коалесценция) мелких капель минерализованной пластовой воды с каплями промывочной пресной воды.
Перспективным технологическим приемом является распыленный ввод промывочной воды — впрыскивание ее под давлением через специальные насадки или каким-либо другим методом.
Затем осуществляется деэмульсация полученной водонефтяной эмульсии главным образом термохимическим или электрическим методами (см. также деэмульгаторы, электродегидратор).
На промыслах, как правило, применяется более простой термохимический метод обессоливания нефти (электродегидраторы используют в случае подготовки товарной нефти к экспорту).

Источник

Электродегидратор

Электродегидратор— аппарат для отделения воды от сырой нефти путём разрушения нефтяной эмульсии в электрическом поле

В результате индукции электрического поля диспергированные глобулы воды поляризуются с образованием в вершинах электрических зарядов, изменяют направление своего движения синхронно основном полю и все время находятся в состоянии колебания.

Форма глобул постоянно меняется, что приводит к смятию структурно-механического барьера, разрушению адсорбционных оболочек и коалесценции глобул воды.

Электродегидратор имеет один или несколько вводов нефтяных эмульсий, что обеспечивает более равномерное поступление их по всему горизонтальному сечению.

Подвешенные на специальных изоляторах электроды подсоединены к высоковольтным выводам трансформаторов.

Последние установлены над электродегидратором рядом с реактивными катушками большой индуктивности, обеспечивающими ограничение величины тока и защиту электрооборудования от короткого замыкания.

В электродегидраторах электроды (от 2 до 8 штук) подвешены горизонтально друг над другом и имеют форму прямоугольных рам.

Нефтяная эмульсия вводится на 0,7 м ниже расположения электродов, проходит через слой воды (теряя при этом основную массу соленой воды), затем поднимается и последовательно проходит зону слабой напряженности электрического поля и зону сильной напряженности (между электродами).

По верхнему вводу нефть подается непосредственно в межэлектродное пространство, где особенно эффективно разрушаются устойчивые и тяжелые нефтяные эмульсии при этом также повышается устойчивость электрического режима работы электродегидратора.

В 3-входовом электродегидраторе (например, ТЭД-400) эффективность обезвоживания достигается многократной обработкой нефтяной эмульсии в электрическом поле и использованием поворота потока обрабатываемой эмульсии с нисходящего на восходящий, что резко интенсифицирует процесс отделения коалесцированных глобул воды.

В составе установок подготовки нефти (УПН) при герметизированной системе сбора электродегидратор располагают в технологической схеме после сепараторов второй ступени и отстойников по обезвоживанию нефти.

Для повышения эффективности работы электродегидратора, нефтяные эмульсии предварительно подогревают до 100-110°С, добавляют деэмульгаторы, иногда до 10% пресной воды.

В CCCP серийно выпускались наиболее экономичные и эффективные горизонтальные цилиндрические электродегидраторы с емкостью 80-200 м 3 и рабочим давлением до 1 МПа, рассчитанные на температуру до 110°С.

Питание электродов осуществляется от трансформаторов мощностью 50 кВт, напряжение между электродами в электродегидраторах различного типа меняется от 11 до 50 кВ.

Источник