Delist.ru

Методы и агрегаты для магнитодинамической обработки водонефтяных сред (02.10.2007)

Автор: Лаптев Анатолий Борисович

Учитывая, что V = uH+ ( E (подвижность иона гидроксония uH+ = 36,3 ( 10-8 м2/В(с, E – электродвижущая сила, В/м), E = U ( B, а B = (0(((H (( - магнитная проницаемость среды), получаем V = uH+ ( U((0(((H.

Тогда формула для расчета плотности тока, индуцируемого в единичном объеме среды, выглядит:

j = e(q(c((0(((uH+(UH.

Значение плотности тока во всем объеме МВ вычисляется путем интегрирования данного выражения в координатах Х, Y и Z.

Необходимо рассчитывать значение плотности тока по координате Z. При этом направление вектора скорости движения среды совпадает с осью Х, поэтому формулу расчета плотности индуцируемого тока можно записать в виде:

jZ = e(q(c((0(((uH+(UXHY.

Для определения напряженности магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами в зазоре МВ вдоль оси Y, использовали известную по работам Н.А. Хасанова и В.И. Максимочкина зависимость:

Для расчета агрегатов МГДО, предназначенных для предотвращения АСПО также разработана методология расчета и конструирования, основанная на следующих положениях.

Как было отмечено в главе 4, в магнитном поле происходит переориентация асфальтеновых комплексов, притягивание механических ферро- и парамагнитных примесей к ИМП с их последующими коагуляцией и агломерацией.

На агломерат асфальтенов, «сшитых» частицами примесей (рисунок 11, б), также действует сила Fy, однако ее направление будет изменяться в зависимости от положения агломерата относительно оси ИМП. При этом максимальное сопротивление силе движения потока наблюдается на правом краю ИМП по оси Х, поскольку в этом положении удерживающая агломерат сила Fудерж, являющаяся проекцией силы Fy (рисунок 11, б), имеет наибольшее значение. Угол между силами Fy и Fудерж определяется удаленностью агломерата от оси ИМП: при положении центра масс

Рисунок 11 – Схема сил, действующих в магнитном поле

на асфальтеновые комплексы в потоке

агломерата на оси Fудерж = 0, а при его смещении силой W вправо Fудерж начинает расти, так как она является проекцией силы Fy на ось Х. Известно, что максимальное значение сила Fудерж имеет при положении центра масс агломерата на правом краю ИМП. При этом угол между силами Fy и Fудерж составляет около 450. Таким образом, максимальная сила Fудерж = 0,71 Fy.

По достижении агломератами асфальтенов размеров, при которых W > Fудерж, обеспечивается их отрыв потоком жидкости от ИМП.

?10-7 - магнитная постоянная, Тл?м/А.

С – безразмерный коэффициент сопротивления; SР – площадь проекции частицы на плоскость YZ, м2; ? – плотность жидкости, кг/м3; U – скорость движения жидкости, м/с.

. Тогда количество каскадов ИМП в агрегате МГДО может быть вычислено по формуле

В шестой главе приведены основные результаты промысловых испытаний рассчитанных для конкретных условий эксплуатации.

Основные полученные в работе результаты вошли в разработанные соискателем в ООО НПЦ «Знание» технические условия «Устройство для магнитной обработки жидкости» ТУ 3667-007-4516114-2006, которые распространяются на агрегаты МГДО промысловых жидкостей, изготавливаемые на основе постоянных магнитов и предназначенные для использования в процессах добычи и транспортировки нефти в умеренном и холодном макроклиматических районах РФ. Устройства позволяют снижать солеотложение на внутренней поверхности трубопроводов и технологического оборудования; ускорять расслоение водонефтяных эмульсий; снижать скорость коррозии трубопроводов; уменьшать количество отложений асфальтенов, смол и парафинов на их внутренней поверхности. В соответствии с ТУ агрегаты МГДО далее именуются устройства МВ.

Внешний вид устройств МВ приведен на рисунке 12. Назначение агрегатов для проведения МГДО в разных целях не отражается на внешнем виде агрегатов, а различается по их внутреннему устройству (расположением, полярностью, размерами ИМП и материалом ИМП).

Испытания пилотных агрегатов МГДО промысловых сред, которые были изготовлены в соответствии с принципами, заложенными в разработанные технические условия, на ряде месторождений нефти показали, что их использование приводит к снижению осложнений при добыче нефти, что приводит к уменьшению удельной аварийности в 9-10 раз.

Расчет МВ для снижения АСПО проводили в соответствии с характеристиками трех подверженных коррозии нефтесборных трубопроводов НГДУ «Арланнефть» и перекачиваемой по ним продукции.

В сентябре 2005 г. в системе сбора нефти ООО «Башнефть–Янаул» на трубопроводе от ГЗУ до магистрального трубопровода был смонтирован агрегат МГДО – МВ-150-005. На данном участке из-за низкой скорости движения водонефтяная эмульсия расслаивается, что приводит к интенсивной коррозии по нижней образующей труб.

Рисунок 12 – Внешний вид МВ-150-005

Испытания показали высокую эффективность МВ-150-005 по снижению коррозионной активности пластовой воды. Использование устройств типа МВ-150-005 позволило снизить удельную аварийность на нефтесборных трубопроводах различных месторождений нефти в 7-10 раз, что существенно продлило срок их безаварийной эксплуатации.

В период 2003-2004 годов ООО «ТехИнСнаб» были изготовлены и поставлены 500 агрегатов МГДО для предотвращения АСПО.

Применение агрегатов МГДО на колоннах насосно-компрессорных труб добывающих скважин позволило в 2003-2004 годах:

1. За счет снижения времени простоя скважин при обработках против АСПО дополнительно добыть более 12000 тонн нефти.

2. На 122 кг снизить максимальную нагрузку на головку балансира СК.

3. В 3,6 раза повысить межремонтный период работы осложненного АСПО и эмульсией фонда скважин за счет уменьшения количества ПРС.

В соответствии с разработанными ТУ изготовлено три агрегата МГДО, рассчитанных для снижения процесса образования АСПО. Они были смонтированы в головной части выкидных трубопроводов скважин 3446, 15649, 10004 НГДУ «Альметьевнефть». Данные скважины выбраны в связи с постоянной необходимостью проведения мероприятий по ликвидации АСПО и подачи химических реагентов для предотвращения их образования.

В сравнении с аналогичным периодом в 2002-2003 гг. количество обработок трубопроводов паром в 2003 – 2005 гг. на скважине 3446 уменьшилось с 18 до 5 раз, а на скважине 15649 стало возможным отключение постоянной подачи деэмульгатора.

Пилотная машина для эффективного разрушения водонефтяных эмульсий - установка УМОП-50 состоит из блоков магнитной (1) и вибрационной (2) обработки (рисунок 13). Промысловая эмульсия поступает в блок 1, где инициируется разрушение бронирующих оболочек. В блоке 2 происходит разрушение эмульсии под действием вибрации пластины из аустенитной стали Х18Н10Т.

Блок 2 состоял из цилиндрического корпуса, внутри которого, по центру, располагалась стальная направляющая с закрепленными на ней ИМП. К ИМП прикрепляли лепестки из ферромагнитной стали. Пластину фиксировали и осуществляли регулировку ее натяжения. Переменное магнитное поле создавали системой, состоящей из трех катушек индуктивности и магнитопровода, которые закрепляли с внешней стороны трубы.

Рисунок 13 - Схема лабораторной машины магнитно-вибрационной обработки эмульсий

Показано, что данное устройство магнитно-вибрационной обработки обеспечивает значительное повышение эффективности процесса разрушения эмульсии и сокращает его продолжительность в среднем в два раза.

Устройство магнитной обработки в составе пилотной установки представляло собой цилиндрический корпус диаметром 50 мм, внутри которого были установлены три направляющих с прикрепленными в определенном порядке ИМП (рисунок 14). Промысловая эмульсия поступала в устройство, где под действием магнитного поля однополярно направленных ИМП создавалось пульсирующее неоднородное магнитное поле напряженностью 24-40 кА/м и с градиентом напряженности dH/dy = (2-5) · 106 А/м2, инициировался процесс разрушения бронирующей оболочки глобул эмульсиии.

Вибрационная машина в составе пилотной установки состояла из силового блока (вибратора и усилителя) и блока управления на базе персонального компьютера. Вибратор представлял собой емкость, на крышке которой устанавливали генератор звуковых колебаний. Вибрация от генератора через тонкую сетку передавалась потоку эмульсии и интенсифицировала процесс массопереноса и слияния капель нефти с разрушенными в магнитной части устройства оболочками (рисунок 15).

Рисунок 14 – Схема устройства магнитной обработки

Рисунок 15 – Схема вибрационной машины

загрузка...