В-Спутнигі 2 страница

- мұнайдың жеңіл фракцияларының жоғалуына жол бермейді;

- ұңғы өнімін есептеу автоматты түрде жүзеге асады;

- құбырлар қабырғасында парафиннің түзілуін және жиналуын азайтады;

- металл сыйымдылықтарын азайтады;

- жүйеге қызмет көрсетудің пайдалану шығындарын азайтады;

- жинауды, дайындауды және тауарлы мұнайдың сапасы мен мөлшеріне бақылауды толықтай автоматтандыру мүмкіндігі;

- ұңғылар сағасындағы қысымның есебінен мұнай, газ және суды тасымалдау мүмкіндігі.

Бірақта мұнайды жинау және дайындаудың осы айтылған жүйесінің кейбір кемшіліктері де бар:

- жекелеген ұңғылар бойынша мұнайдың және судың шығымдарын өлшеу дәлдігі төмен;

- сораптық пайдалану кезінде плунжер мен цилиндр арасындағы саңылауда сұйықты жоғалту шамасының көптігі;

- фонтандық пайдалану кезінде сағадағы қысымды жоғары ұстап тұруға байланысты фонтандаудың мезгілсіз тоқтауы;

- компрессорсыз және компрессорлы пайдалану тәсілі кезінде құбыр сыртындағы кеңістікке газ айдауды (20-40%) ұлғайту қажеттілігі туындайды, егер ұңғы сағасындағы әдеттегі 0,3-0,4 МПа қысымды 1-1,5 МПа қысым деңгейінде ұстап тұрсақ та, мұнайды көтеру мөлшері бұрынғыдай сақталады.

Мысалы, газдың ұңғы түбінен сағаға дейін көтерілуі барысында оның ұлғаю процесі изотермиялық әсерден болады десек, онда еркін газдың энергиясының формуласын мына түрде жазуымызға болады.

(4.1)

мұнда, R₀ – қалыпты жағдайға келтірілген, 1т мұнайды көтеру үшін газдың меншікті шығыны, м³/т;

Р₀, Р_т, Р_с – қалыпты жағдайдағы қысым (яғни 0,1×10⁶ Па), сағадағы және түптегі қысымдар, Па;

Бұл (4.1) формуласынан байқағанымыздай, яғни неғұрлым сағадағы қысым төмен болса, соғұрлым газдың ұлғаю энергиясы жоғары болады. Сондықтан пайдаланудың фонтанды және компрессорсыз тәсілдерінде ұңғы сағасындағы қысымды төмен ұстау ұсынылады.

13. Жетілдірілген технологиялық сұлбада қандай операциялар қарастырылған? Олардың артықшылығы мен кемшілігі.

Мұнай, газ және суды жинау мен дайындаудың жетілдірілген технологиялық жүйесі

Мұнай өндіруші аудандардағы мұнай, газ және суды жинау мен дайындау комплекстерінің жетілдірілген жүйелерін осы саладағы соңғы жетістіктер мен ғылыми зерттеу жұмыстарына талдау жасап және толықтырулар негізінде, сонымен қатар мұнай кен орындарын жобалау, тұрғызу және пайдаланудағы отандық пен шет елдік тәжірибелерге сүйене отырып Гипровостокнефть және ВНИИСПТнефть институттары жасады.

Осы жоғарыда аталған барлық жүйелер жетілдірілген технологиялық сұлба түрінде берілуі мүмкін. Бұны, берілген кенорнының арнайы ерекшеліктерін ескере отырып мұнай кенорнын тұрғызуды жобалау кезінде қолданады және келесі шарттар қарастырылады:

- мұнай, газ және суды жинау мен тасымалдау үрдістерінің толық саңылаусыздығы;

- ұңғылар өнімінің АТӨҚ-да газ бен сұйыққа бөлінуі және әрбір ұңғы бойынша олардың мөлшерін өлшеу;

- суланған және суланбаған мұнайды бірге немесе бөлек тасымалдау;

- ұңғы өнімдерін дайындау және оны одан әрі өңдеу үшін мұнай жинау коллекторларын пайдалану;

- мұнайдан газды сапалы түрде айыру;

- ақаба (сточный) суды дайындау және оларды ҚҚҰ жүйесіне беру;

- мұнайды тауарлы сапаға дейін дайындау (сусыздандыру және тұзсыздандыру);

- тауарлы мұнайдың мөлшері мен сапасын дәл автоматты өлшеу;

Игерудің нақтылы жағдайында қандайда болмасын технологиялық үрдістерді қолдану жобалаушы мекеменің технологиялық және экономикалық есептерімен негізделеді.

4.8. суретте Ұңғы өнімдерін жинау және дайындаудың жетілдірілген технологиялық сұлбасының негізгі варианты ұсынылған.

Мұнайды дайындауға (МДҚ) арналған құрылымдар жиынтығы:

А-1 (С-1) – 1-ші сатылы айырғыш;

А-2 (С-2) – 2-ші сатылы айырғыш;

А-3 (С-3) – 3-ші сатылы ыстық айырғыш (яғни, соңғы айырғыш);

Т-1 (О-1) – алдын-ала сусыздандыру тұндырғышы;

Т-2 (О-2) – тереңірек сусыздандыру тұндырғышы (көбінесе А-2 мен

Т-2 бір аппаратта Т,А-2 орналасады);

П-1 – эмульсияны қыздыруға арналған пеш;

ТТ – тамшы түзгіш;

А – сусызданған мұнайды алдын-ала тұзсыздандыру үшін оны тұщы сумен араластыруға арналған араластырғыш;

Э – тереңірек тұзсыздандыруға арналған электродегидратор;

Р-1 – тауарлы мұнайды қабылдауға арналған резервуарлар;

А – мұнайдың мөлшері мен сапасын өлшеуге арналған автомат;

МС – мұнайды айдауға арналған сораптар.

Суды дайындайтын (СДҚ) және шламды дайындауға (ШДҚ) арналған құрылымдар жиынтығы:

ТБ (БО) – МДҚ-нан келетін суды тұндыру блогы;

АМҚБ (БОН) – ауланған мұнайды қабылдау блогы;

МГЦ – Ағынды (сточный) сулардан (әсіресе жауын-шашын суларынан) механикалық қоспаларды бөлуге арналған мультигидроциклон;

АҚБ (БОС) – буферлі сыйымдылықтан ағындарды қабылдайтын және айдайтын блок;

ШС (ЕШ) – шламға арналған сыйымдылық;

СГБ (БДВ) – суды газсыздандыру блогы;

СШӨТ (УЗРВ) – су шығынын өлшейтін торап;

Р-2 – таза қабат суларының резервуары;

СС (НВ) – таза қабат суларына арналған сораптар.

Құбырларды белгілеу:

М₁ – айырғыштың бірінші сатысынан өткен мұнай;

М₂ – айырғыштың екінші сатысынан өткен мұнай;

М₃ – кондицияланбаған (яғни сапалық дәрежеге жетпеген) мұнай;

М₄ – тауарлы мұнай;

Г₁ - айырғыштың бірінші сатысынан өткен газ;

Г₂ - айырғыштың екінші сатысынан өткен газ;

Г₃ - айырғыштың үшінші сатысынан өткен газ;

Г₄ – свечаға жағылатын газ;

Г₅ – тауарлы мұнай газы;

Су – тұщы су;

Су₁ – СДҚ-нан кейінгі тазартылған су;

Су₂ – алдын-ала сусыздандырудан кейінгі су;

Су₃ – тереңірек сусыздандырудан және тұзсыздандырудан кейінгі су;

Су₄ – ластанған ақаба (сточный) суларды (әсіресе жауын-шашын суларын) тазартуға жіберу;

Ш – шламды өткізу құбыры.

СУ	4.8. Сурет. Ұңғы өнімдерін жинау және дайындаудың жетілдірілген технологиялық сұлбасы.

Бұл бөлімде қарастырылған саңылаусыз жинау жүйесі келесідей артықшылықтарға ие:

- мұнайдың жеңіл фракцияларының жоғалуына жол бермейді;

- ұңғы өнімін есептеу автоматты түрде жүзеге асады;

- құбырлар қабырғасында парафиннің түзілуін және жиналуын азайтады;

- металл сыйымдылықтарын азайтады;

- жүйеге қызмет көрсетудің пайдалану шығындарын азайтады;

- жинауды, дайындауды және тауарлы мұнайдың сапасы мен мөлшеріне бақылауды толықтай автоматтандыру мүмкіндігі;

- ұңғылар сағасындағы қысымның есебінен мұнай, газ және суды тасымалдау мүмкіндігі.

Бірақта мұнайды жинау және дайындаудың осы айтылған жүйесінің кейбір кемшіліктері де бар:

- жекелеген ұңғылар бойынша мұнайдың және судың шығымдарын өлшеу дәлдігі төмен;

- сораптық пайдалану кезінде плунжер мен цилиндр арасындағы саңылауда сұйықты жоғалту шамасының көптігі;

- фонтандық пайдалану кезінде сағадағы қысымды жоғары ұстап тұруға байланысты фонтандаудың мезгілсіз тоқтауы;

- компрессорсыз және компрессорлы пайдалану тәсілі кезінде құбыр сыртындағы кеңістікке газ айдауды (20-40%) ұлғайту қажеттілігі туындайды, егер ұңғы сағасындағы әдеттегі 0,3-0,4 МПа қысымды 1-1,5 МПа қысым деңгейінде ұстап тұрсақ та, мұнайды көтеру мөлшері бұрынғыдай сақталады.

Мысалы, газдың ұңғы түбінен сағаға дейін көтерілуі барысында оның ұлғаю процесі изотермиялық әсерден болады десек, онда еркін газдың энергиясының формуласын мына түрде жазуымызға болады.

(4.1)

мұнда, R₀ – қалыпты жағдайға келтірілген, 1т мұнайды көтеру үшін газдың меншікті шығыны, м³/т;

Р₀, Р_т, Р_с – қалыпты жағдайдағы қысым (яғни 0,1×10⁶ Па), сағадағы және түптегі қысымдар, Па;

Бұл (4.1) формуласынан байқағанымыздай, яғни неғұрлым сағадағы қысым төмен болса, соғұрлым газдың ұлғаю энергиясы жоғары болады. Сондықтан пайдаланудың фонтанды және компрессорсыз тәсілдерінде ұңғы сағасындағы қысымды төмен ұстау ұсынылады.

14. Мұнай эмульсияларының қасиетері. Тұтқырлығы, тығыздығы, дисперстілігі

Мұнай эмульсиясының физикалық-химиялық қасиеттері

Мұнай эмульсиясы келесідей қасиеттерімен сипатталады: дисперстілігі, тұтқырлығы, тығыздығы және электрлік қасиетімен.

Эмульсияның дисперстігі - бұл дисперсті ортада дисперсті фазаның бұзылу дәрежесі. Көбінесе эмульсияның дисперстігі эмульсиялардың басқа да қасиеттерін анықтайды.

Эмульсияның дисперстігі әдетте үш шамамен сипатталады:

1) тамшылар диаметрімен d

2) дисперстілік коэффициентімен D=1/d

3) меншікті бетімен S_мен (бөлшектің жалпы бетінің олардың жалпы көлеміне қатынасы).

Тамшылар өлшемі кең аралықта 0,1-100 мкм өзгереді.

Диаметрі бірдей тамшылардан тұратын дисперсті жүйені монодисперсті деп атайды, ал диаметрі әр түрлі тамшылардан тұратын дисперсті жүйені полидисперсті деп атайды. Мұнай эмульсиялары полидисперсті жүйеге жатады. Егерде дисперсті фазаның тамшылары микроскоп арқылы көрінбейтін болса, онда мұндай жүйені ультрамикрогетерогенді деп, ал көрінетін болса - микрогетерогенді деп атайды.

Әрбір дисперсті жүйенің меншікті беті- S_мен сол жүйенің жалпы бетін- S сол жүйенің жалпы көлеміне- V бөлгенге тең. Дисперсті фазадағы d - диаметрлі сфералы бөлшекті эмульсиялардың меншікті бетін мына формула бойынша анықтауға болады:

(3.1)

яғни, меншікті бет бөлшектер өлшеміне (размеріне) кері пропорционал.

Дисперсті фазаның бөлшектерінің өлшемі бойынша 3.1-суретінде көрсетілген келесі жүйелерді қарастырады.

I-молекулярлы дисперсті

II-коллоидті

III-микрогетерогенді

IV-ірі дисперсті (мұнайлы)

Эмульсияның тұтқырлығы.

Эмульсияның тұтқырлығын мұнай мен судың жалпы тұтқырлығы ретінде қарастыруға болмайды яғни ол мұнайдың

3.2.Cурет. Ньютондық (а) және ньютондық емес (в) сұйықтар үшін қозғалыс кернеуінің жылдамдық градиентінен тәуелділігі

тұтқырлығына, эмульсияның түзілу температурасына, судың мөлшеріне, дисперсті ортадағы дисперсті фазаның тамшылар диаметріне байланысты болады.

Мұнай эмульсиясының тұтқыр-лығы парафинді мұнайлардың тұтқырлығы сияқты Ньютон заңына (2.5) бағынбайды да, ал жылдамдық градиентіне - dw/dx байланысты өзгереді (3.2 сурет) және мүмкін тұтқырлық- деп аталады.

Эмульсия тұтқырлығының аномалдылығының негізгі себептері болып кернеу ұлғайған кезде ұсақталған (дисперленген) бөлшектердің деформациясы болып табылады. Берілген күш өскен сайын тамшылар ұзарады, яғни шарикті түрден эллипсоидты түрге айналады.

3.3. Cурет. Эмульсияның мүмкін тұтқырлығының судың пайыздық құрамына және эмульсияның түзілу температурасына тәуелділігі.

Мұнай эмульсиясындағы су құрамының көбеюі, мүмкін тұтқырлықтың инверсия нүктесіне дейін ұлғаюына әкеледі, яғни эмульсияның бір түрден екінші түрге өтуі.

Эйнштейн эмульсияның тұтқырлығын анықтау үшін келесі формуланы ұсынды:

, (3.2)

мұнда - дисперсті жүйенің тұтқырлығы;

дисперсті ортаның тұтқырлығы;

- ұсақталған (диспер-ленген) зат көлемінің жүйенің жалпы көлеміне қатынасы (мұнайдағы су (М/С) түріндегі эмульсия үшін бұл сулану пайызын көрсетеді). Тәжірибеде мұнай эмульсиясының тұтқырлығын вискозиметрдің көмегі арқылы анықтауға болады.

Эмульсияның тығыздығы.

Эмульсияның тығыздығын сұйықтар үшін қабылданған әдістер арқылы мұнайдағы судың пайыздық құрамын ескере отырып, олардың белгілі тығыздықтары бойынша келесі формула арқылы анықтайды:

, (3.3)

мұнда r _э, r_м, r_с - эмульсияның, мұнайдың және судың сәйкесті тығыздықтары;

q -эмульсиядағы судың және еріген тұздардың массалық үлесінің құрамы, мына формула бойынша анықталады:

мұнда q_о - эмульсиядағы таза судың құрамы; х - судағы тұздардың пайыздық құрамы.

Эмульсиялардың электрлік қасиеті. Мұнай мен су таза күйінде - электр тогын өткізбейді (диэлектрлі болады). Бірақта, судағы еріген тұздардың немесе қышқылдардың елеусіз құрамының өзі, оның электрөткізгіштігін бірнеше есеге арттырады. Сондықтан мұнай эмульсиясының электрөткізгіштігі: су мөлшеріне, дисперстік дәрежесіне, қышқылдар мен тұздардың мөлшеріне негізделеді. Күштік өріс бойында орналасқан мұнай эмульсиясындағы су тамшылары күш сызығының бойында орналасып, осының әсерінен электрөткізгіштіктің тез ұлғаюына әкелетіні эксперименталды дәлелденген. Эмульсияның осы қасиеті оны бұзу үшін электр өрісін қолдануға негізгі себеп болады.

Мұнай эмульсияларының коагуляциясы, коалесценциясы және инверсиясы.

Инверсия – бұл фазалардың, яғни эмульсиялардың бір түрден екінші түрге өтуі.

Коагуляция – дисперсті бөлшектерді молекулярлық күштер арқылы жабыстырып, біріктіріп үлкейту, ірілендіру.

Коалесценция - су немесе мұнай тамшыларының бір бүтін болып қосылуы, яғни бөлшектердің коагуляциясы ең терең түрде жүретін кезеңі, бұл кезде беттердің жанасуы толығымен жойылады.

15. Мұнай эмульсияларының тұрақтығына әсер ететін факторлар. Мұнай эмульсияларының ескіруі Мұнай эмульсияларының беріктігі (тұрақтылығы) және олардың “ескіруі”

Мұнай эмульсиясының ең маңызды көрсеткішінің бірі олардың беріктігі, яғни ұзақ уақытқа дейін бұзылмай сақталу қабілетін (мұнайға және суға бөлінбеуін) айтады.

Мұнай эмульсиясының беріктігіне келесі факторлар үлкен әсер етеді:

- жүйенің дисперстігі;

- адсорбциялы қорғау қабықшасында фазалардың бөлінген бетінде түзілген эмульгаторлардың физика-химиялық қасиеті;

- дисперсті фазалар тамшыларында қос электр зарядының

болуы;

- эмульсияның температурасы;

- қабат суының рН (сутегі иондарының концентрациялық көрсеткіші)

Жоғарыда айтып өткеніміздей эмульсия тамшыларының өлшемі (размері) 0,1-ден 100 мкм аралығына дейін өзгереді; оларды былай бөлуге болады:

ұсақдисперсті - тамшы өлшемі 0,2-20 мкм дейін,

ортадисперсті (20-дан 50 мкм дейін),

ірідисперсті (50-ден 100 мкм дейін).

Мұнай эмульсиясы полидисперсті болып табылады, яғни құрамында тамшылардың барлық өлшемдері бар. Эмульсияның дисперстігі неғұрлым жоғары болса, яғни тамшылар кіші болса, соғұрлым эмульсия берік болады. Бірақта S бөлігінің беті ұлғайған кезде, жүйе еркін беттік энергияның үлкен қорына ие болады, ол келесі формуламен анықталады:

F=sS, (3.5)

(мұнда s- бірлік беттегі еркін энергия), жүйе термодинамикалық тұрғыдан берік болмайды және S - ауданын азайту жолымен, немесе s -беттік керілісті азайту есебінен берік (тұрақты) күйге ауысуға ұмтылады.

Осы соңғы фактор мұнай эмульсиясын бұзу кезінде кең қолданылады.

Жүйенің беріктігіне эмульгаторлар үлкен әсер етеді, олар тамшы беттерінде адсорбциялық қорғаныс қабығын (бронын) түзе отырып тамшылардың қосылуына кедергі келтіреді. Асфальтендер, нафтендер, шайырлар, парафиндер, металдар (ванадий, никель, мырыш, темір); сондай-ақ мұнай мен қабат суларында болатын жұқадисперсті саздар, құмдар және басқа да тау жыныстары адсорбциялық қабаттың түзілуіне қатысады.

3.4 Сурет. Мұнай эмульсиясының тамшыларында (глобулында) қорғаныс қабығының түзілу сұлбасы. а- су тамшысының бетіндегі қорғаныс қабығы (яғни, броны): 1-брон қалыңдығы; 2 және 3 - эмульгаторлар; 4- су тамшылары; 5- мұнай. б- су тамшыларының бетіндегі қос электрлі қабаттың сұлбасы: 1-теріс заряд; 2-оң заряд; 3- мұнай; 4- су тамшысы.

Тамшы бетінде қос электрлі қабат түзіледі, ол адсорбциялы қабықшаға ұқсас ұсақ тамшылардың қосылуынан сақтайды.

3.4. б-суретінде қос электрлі қабаттың схемасы көрсетілген. Беттерінде бірдей зарядтары бар бөлшектер бір-бірін тебеді.

Температура эмульсияның беріктігіне келесі түрдегідей әсер етеді: температура көтерілген кезде эмульсияның беріктігі төмендейді, өйткені адсорбциялық қабықтың (әсіресе парафиндерден тұратын) механикалық беріктігі азаяды. Осының нәтижесінде тамшылар бірігіп, эмульсиялар бұзылады. Температура төмендеген кезде осындай эмульсиялардың адсорбциялық қабығының беріктігі артып және олар неғұрлым тұрақты болады.

3.1-кесте. Эмульсиялардың түзілуіне және тұрақтануына эмульгаторлар әсерінің сипаттамасы

Эмульгатор -затының класы	Эмульгаторлардың атауы	Сумұнай жүйесіне әсер ету сипаты
Беттік әрекеттілігі жоғары Беттік әрекеттілігі төмен Қатты минералды және органикалық	Нафтенді және майлы қышқылдар, төменгі шайырлар Асфальтендер, асфальтенді қыш-қылдар және анги-дриттер, жоғарғы шайырлар Парафиндер, тұздар	Жүйенің дисперленуі және фазалар бөлінген бетінде құрылымдық емес қабаттардың пайда болуы Беттік қабаттардың құрылымдануымен эмульсиялардың тұрақтауы Су тамшыларымен агрегация, берік “брондалған” қабаттың құрылуы.

Сутегі факторының рН әсері беттік қабаттың серпімділік қасиетіне әсер етеді. Эмульсиядағы рН-тың ұлғаюы, бұл сілтінің мұнай-су шекарасындағы беттік қабаттың реологиялық қасиетін төмендетіп, бронның механикалық беріктігінің азаюына әкеледі, осының әсерінен эмульсиялар бұзылады.

Су-мұнай бетінде эмульгаторлардың адсорбциялануы және бронның қалыңдауы уақыт өте жүреді, сондықтан мұнайдағы су (М/С-В/Н) түріндегі эмульсия уақыт өте неғұрлым тұрақты болады, яғни оның “ескіруі” жүреді.

Мұнай эмульсиясының ескіруі бастапқы кезеңде қарқынды жүреді, одан соң бұл үрдіс баяулайды және шамамен тәуліктен соң аяқталады. Жаңа эмульсиялар ескірген эмульсияларға қарағанда неғұрлым жеңіл бұзылады.

16. Мұнай эмульсиясының қандай түрін тура және қандайын кері деп атайды? Эмульсияның инверсия нүктесі деп нені айтамыз?

Эмульсияларды екі фазаға бөледі: ішкі және сыртқы. Құрамында басқа сұйықтардың ұсақ тамшылары бар сұйықты дисперсті орта (сыртқы, жалпы фаза) деп, ал дисперсті ортада ұсақ тамшылар түрінде орналасатын сұйықты дисперсті фаза (ішкі, айрылған фаза) деп атайды.