Delist.ru

Методы и агрегаты для магнитодинамической обработки водонефтяных сред (02.10.2007)

Автор: Лаптев Анатолий Борисович

Звуковые частоты регулировали усилителем, сигнал на который задавали с помощью программы Sound Forge 7.0. В процессе настройки звуковых частот определили резонансную частоту колебания (245 Гц), максимально способствующую коалесценции реальной эмульсии.

Опыт, накопленный в процессе проведения работ по МГДО нефтепромысловых сред, показал необходимость удаления из закачиваемой в пласт воды механических примесей, в особенности соединений железа, которые приводят к образованию АСПО и стойких эмульсий. В связи с этим предложена конструкция машины для сепарации ферро- и парамагнитных примесей, которая лишена основных недостатков свойственных подобным агрегатами машинам – это необходимость регенерации сепаратора; недостаточная сила притяжения ферро- и парамагнитных частиц; необходимость контроля за количеством осажденных на рабочих элементах частиц; сложность изготовления магнитной системы, необходимость учета характеристик сепарируемой среды и улавливаемых примесей, гидравлики потока.

На рисунке 16 показан общий вид машины для магнитной сепарации ферро- и парамагнитных механических примесей.

Рисунок 16 – принципиальная схема магнитного сепаратора

Магнитный сепаратор работает следующим образом (рисунок 16).

Сепарируемая среда по патрубку 2 поступает в зону осаждения 4 и попадает на ряды осадительных элементов - трубы 8, где она разделяется на потоки. Ферромагнитные и парамагнитные примеси, проходя через неоднородные пульсирующие поля, создаваемые вращающимися цилиндрами 11 с закрепленными на их поверхности ИМП 12, захватываются и осаждаются на поверхности труб 8. Налипшие уловленные частицы примесей вслед за ИМП 12 перемещаются по поверхности трубы 8 до направляющих 10. Из-за продолжения вращения цилиндра первый ИМП удаляется от остановленной на направляющей частицы, а второй ИМП приближается к ней. Когда расстояние частицы до первого ИМП, движущегося по верхней траектории, становится равным или больше расстояния частицы до второго ИМП, движущегося по нижней траектории, частица за счет увеличивающейся силы притяжения второго ИМП перемещаются к нему и далее, перескакивая от 2-го к 3-му, 4-му и т.д., перемещается по поверхности трубы 8 через отверстие 7 в перегородке 6 в нижнюю часть трубы, где частицы накапливаются. При достижении определенной критической массы, когда сила притяжения ИМП становится равной силе тяжести частиц, уловленные частицы отрываются от нижних ИМП и падают в бункер 5, откуда удаляются открытием крана 13.

Так как трубы 8 заглушены снизу и приварены к кровле 9 корпуса 1, обеспечивается изоляция вращающихся цилиндров от сепарируемой среды, что исключает ее негативное влияние на ИМП. Очищенная от примесей среда через патрубок 13 выводится из сепаратора.

Пилотное устройство магнитного сепаратора было испытано на пластовой воде в НГДУ «Уфанефть». По данным лаборатории ЦНИПР НГДУ «Уфанефть» АНК «Башнефть» использование машины для непрерывной сепарации ферро- и парамагнитных примесей позволило уменьшить количество механических примесей в закачиваемой воде на 70 %.

Промышленное использование магнитного сепаратора позволит значительно уменьшить затраты на восстановление приемистости водонагнетательных скважин, уменьшить количество порывов по причине эрозионно-коррозионного износа трубопроводов системы ППД, снизить затраты на подготовку нефти (деэмульгаторы, подогрев, время отстоя и т.п.).

1 Анализ эффективности магнитных устройств и теоретических предпосылок их создания показал, что их разработка осуществляется без учета магнитных свойств среды, скорости потока и величины индуцируемого в среде электрического тока.

2 Разработано лабораторное устройство для изучения воздействия МГДО на растворы солей жесткости, на рН коррозионной среды, на агломерацию асфальтеновых комплексов. Разработана, изготовлена и внедрена в ООО «Корпорация Уралтехнострой» пилотная установка магнитно-вибрационной обработки водонефтяных эмульсий УМОП-50, состоящая из агрегата МГДО и вибрационной машины.

3 Теоретически обосновано и экспериментально показано, что применение агрегатов МГДО промысловых сред позволяет:

3.1 При разноименном расположении ИМП и расчете по разработанной методике параметров ИМП, существенно снижать солеотложение на металле внутренней поверхности труб. Эффективность агрегатов МГДО промысловых сред в среднем на 20 % выше эффективности широко используемых ингибиторов солеотложения, а стоимость агрегатов МГДО значительно ниже стоимости соответствующих объемов ингибиторов.

3.2 При разнополярном расположении ИМП на вертикальных перегородках агрегата и расчете параметров ИМП по полученной методике, целенаправленно перераспределять в объеме промысловой среды ионы гидроксония и снижать их концентрацию примерно на два порядка, что существенно уменьшает скорость коррозии стали в обработанной среде. Показано, что эффективность агрегатов МГДО выше при меньших значениях рН водонефтяной среды, увеличивается с ростом доли нефтяной фазы в ней, скорости движения среды и величины магнитной индукции.

4 Разработана методология расчета и конструирования агрегатов МГДО и машин вибромагнитной обработки эмульсий для снижения АСПО и эмульсиеобразования.

4.1 Показано, что возможно создание агрегатов МГДО на основе способности сильномагнитных веществ притягиваться к ИМП. Было установлено, что АСПО представляют собой вещества содержащие около 30 % ферро- и парамагнитных соединений железа, являющихся продуктами коррозии. Асфальтены образуют комплексы с сульфидами и оксидами железа, в которых энергия взаимодействия компонентов существенно превышает энергию взаимодействия молекул асфальтенов между собой. Вследствие этого для коллоидных растворов асфальтенов данные соединения железа являются «сшивающей» фазой. Высокая полярность комплексов способствует их активному взаимодействию с металлической поверхностью, приводящему к образованию АСПО.

4.2 Расчет однополярных ИМП в агрегатах МГДО должен проводиться с учетом, во-первых, активного осаждения асфальтеновых комплексов на ИМП за счет наличия «сшивающей» сильномагнитной фазы железосодержащих примесей, переориентации диполей молекул асфальтенов под действием МГДО, уменьшающей стерические затруднения и способствующей агломерации и, во-вторых, дальнейшем отрыве крупных агломератов от поверхности ИМП потоком нефтепромысловой среды.

4.3 Показано, что воздействие на модельные и промысловые эмульсии магнитно-вибрационными машинами с однополярными ИМП напряженностью 24-40 кА/м от четырех каскадов точечных магнитов при расстоянии между полюсами 20 мм с последующей обработкой вибрацией частотой 40-300 Гц при мощности источника 30 Вт позволяет ускорять их расслоение в 2–3 раза.

4.4 Показано, что при продолжительной эксплуатации нефтяных месторождений возрастание в промысловых эмульсиях содержания ферро- и парамагнитных соединений железа, являющихся продуктами коррозии, способствует активной стабилизации эмульсий. Установлен характер воздействия агрегатов МГДО на бронирующие оболочки глобул нефти в воде, заключающийся в разрыхлении оболочек вследствие перемещения в них соединений железа в сторону источников магнитного поля. Установлен также механизм воздействия вибрационной машины на глобулы нефти, согласно которому их коалесценция активизируется в результате увеличения числа столкновений из-за отличия в скорости перемещения глобул, находящихся на различных расстояниях от источника вибрации.

5 Разработан математический аппарат и методики расчетов параметров агрегатов МГДО для уменьшения отложения солей и АСПО, коррозионной активности среды и методика расчета машин для магнитно-вибрационной обработки водонефтяных эмульсий. На основании методик составлены и утверждены технические условия «Устройство для магнитной обработки жидкости» ТУ 3667-007-45316114-2006, разработанные при участии соискателя в ООО «Научно-производственный центр «Знание»» и внедренных в нефтегазовой отрасли.

6 Проведение промысловых испытаний разработанных машин и агрегатов показало перспективность метода МГДО для предотвращения осложнений.

6.1 При испытаниях агрегатов для агломерации асфальтеновых комплексов в потоке промысловых жидкостей в магнитном поле в НГДУ «Альметьевнефть» достигнуто снижение количества операций по удалению АСПО в 3,6 и показало, что учет механизма протекающих процессов и наличие единой методики расчета параметров агрегатов МГДО позволяют обеспечивать значительно большую эффективность предупреждения образования АСПО, чем известные решения.

6.2 Внедрение агрегатов МГДО в добывающих скважинах позволило добыть более 12000 тонн нефти за счет снижения времени простоя скважин при обработках против АСПО; снижена максимальная нагрузка на головку балансира СК на 122 кг; повышен межремонтный период работы осложненного АСПО и эмульсией фонда скважин с 38 до 90 суток, снижено количество подземных ремонтов скважин с 1724 до 438.

6.3 Изготовлен агрегат МВ-150-005 для МГДО водонефтяной среды. В период с 06.09.05 по 15.11.05 в ООО «Башнефть–Янаул» проведены опытно-промышленные испытания устройства МВ-150-005 для МГДО промысловых сред, которые показали увеличение в результате его применения значения рН в среднем с 5,62 до 6,66 и снижение средней скорости коррозии металла с 0,72 до 0,17 мм/год, что обеспечило уменьшение удельной аварийности на нефтесборных трубопроводах на порядок, то есть существенное повышение безопасности их эксплуатации.

6.4 Испытания установки УМОП-50 показали уменьшение на 33 % содержания нефти в обработанной пробе модели пластовой воды уже в течение первых пяти минут отстаивания.

Содержание работы опубликовано в 40 научных трудах, из которых № 1-7 включены в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ:

1 Лаптев А.Б., Шайдаков В.В., Инюшин Н.В., Хайдаров Ф.Р., Халитов Д.М., Каштанова Л.Е. Изменение коррозионных характеристик промысловых вод под воздействием магнитных полей. БХЖ, 2000 г. – Т. 7. - № 2. – С. 52-58.

2 Емельянов А.В., Бугай Д.Е., Лаптев А.Б., Шайдаков В.В. Коррозионно-эрозионное разрушение внутренней поверхности трубопроводов ОАО «Белкамнефть» //БХЖ, 2002. – Т. 9, №3. – С. 49-52.

3 Черепашкин С.Е., Бугай Д.Е., Лаптев А.Б., Абдуллин И.Г. Коррозия нефтепроводов при магнитной и акустической обработке флюидов //Известия вузов. Нефть и газ. - 2003. - № 5 – Тюмень: Изд-во ТюмГНГУ, 2003. - С. 85-91.

4 Лаптев А.Б. Влияние отложений на внутренней поверхности газопроводов на скорость коррозии трубной стали. БХЖ. 2003.Том 10. № 4. Уфа: Издательство «Реактив». С. 82-86

5 Зарипов М.С., Аленькин Г.А., Гаязова Г.А., Лаптев А.Б. Определение магнитной восприимчивости нефтяных асфальтенов //Нефтепромысловое дело. – М.: Изд-во ОАО ВНИИОЭНГ, 2005. - № 5 – С. 54-57.

6 Ахияров Р.Ж., Навалихин Г.П., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. Снижение коррозионной активности водной фазы промысловых сред путем их магнитогидродинамической обработки //БХЖ, 2006. – Т. 13, № 2. – С. 23-25.

7 Навалихин Г.П., Лаптев А.Б. Повышение безопасной эксплуатации промысловых нефтепроводов //Нефтепромысловое дело. – М.: изд-во ОАО ВНИИОЭНГ, 2006. - № 1 – С. 48-52.

8 Лаптев А.Б., Инюшин Н.В., Каштанова Л.Е. и др. Магнитная обработка промысловых жидкостей. Уфа: ГИНТЛ «Реактив», 2000. – 58 с.

9 Лаптев А.Б., Инюшин Н.В., Каштанова Л.Е. и др. Аппараты для магнитной обработки жидкостей. М. - Недра. 2001. – 145 с.

10 Лаптев А.Б., Ибрагимов Н.Г., Хафизов А.Р. и др. Осложнения в нефтедобыче. Уфа: ООО «Издательство научно-технической литературы «Монография», 2003. – 302 с.

11 Лаптев А.Б. Шайдаков В.В., Хасанов Ф.Ф. и др. Устройство для коагуляции ферромагнитных частиц жидкости. Патент РФ на полезную модель № 32485. Опубл. 20.09.2003., Бюл. № 26.

12 Лаптев А.Б., Максимочкин В.И., Емельянов А.В., Шайдаков В.В. Устройство для магнитной обработки жидкости. Патент на полезную модель № 38469 РФ. Опубл. 20.06.2004, Бюл. № 17.

13 Лаптев А.Б., Гаязова Г.А. Устройство для магнитной обработки жидкости. Патент на полезную модель № 47875. Опубл. 10.09.2005., Бюл. № 25.

14 Лаптев А.Б. Способ извлечения магнитных частиц и магнитный сепаратор для его осуществления. Патент на изобретение № 2263548. Опубл. 10.11.2005., Бюл. № 31.

загрузка...