Введение к работе
Y&S&
Актуальность работы
На поздней стадии разработки нефтяных месторождений появляются значительные трудности при сборе и подготовке продукции скважин вследствие образования стойких водонефтяных эмульсий. Устойчивости эмульсий способствуют природные эмульсаторы - асфальтени, соли нафтеновых кислот и тяжелых металлов, смолы, парафины и механические примеси. Эти вещества образуют на каплях эмульсии прочные оболочки, препятствующие их коалесценции.
Нарушение устойчивости водонефтяных эмульсий осуществимо путем применения химических реагентов, тепловой обработки, отстаивания, воздействия электрического поля, а также комбинирования этих методов. В настоящее время наиболее распространенным и эффективным методом является применение химических реагентов - деэмульсаторов.
Усложнение условий подготовки продукции скважин по мере старения, месторождений требует применения все более эффективных и дорогостоящих деэмульсаторов, разработки специальных агрегатов и устройств, которые, как правило, весьма сложны и энергоемки. В результате повышается себестоимость добычи нефти.
Предпринятые в последние годы попытки применения магнитного и вибрационного полей для улучшения расслоения промысловых эмульсий (работы В.В. Леоненко, Г.А. Сафонова, А.В. Сорокина, А.Я. Хавкина и др.) доказали перспективность данного направления, однако главным недостатком проведенных исследований является отсутствие нацеленности на изучение механизма происходящих при этом процессов. В результате оказалось невозможным создание научно обоснованных методов расчета и конструирования соответствующих агрегатов и устройств, что предопределило их относительно невысокую эффективность.
В диссертации на основе теоретического и экспериментального изучения механизмов рассматриваемых процессов создана методика расчета параметров устройства и машины, разработанных Ьодаакявдаиюбдадаонной
| БИБЛИОТЕКА j
С. Пете, ОЭ
S#;
4 обработки промысловых эмульсий,' которые объединены в установку, позволяющую существенно повысить скорость их расслоения и производительность процесса подготовки нефти.
Цель работы
Создание устройства и машины для магнитно-вибрационной обработки промысловых эмульсий на основе изучения механизма интенсификации их расслоения в магнитном и вибрационном поле.
В диссертации решались следующие задачи:
-
Исследование влияния механических примесей, парафинов и минерализации водной фазы на устойчивость модельных эмульсий, а также разработка модельной водонефтяной эмульсии со стабильным составом и физико-химическими свойствами.
-
Разработка лабораторных методик и устройств для исследования влияния магнитно-вибрационного воздействия на водонефтяные эмульсии различного состава.
-
Изучение механизма воздействия магнитных и вибрационных полей на водонефтяные эмульсии.
-
Разработка научно обоснованной методики расчета устройства для магнитной обработки эмульсий и машины для их вибрационной обработки.
-
Разработка установки для магнитно-вибрационной обработки промысловых эмульсий, включающей данные устройство и машину, и ее промышленное внедрение.
Научная новизна
-
Установлено, что среди механических примесей, распространенных в водонефтяных смесях, оксиды, гидроксиды и сульфиды железа общей формулы Fe^Oy, FexCOHJj, и FexSy, обладающие ферро- и парамагнитными свойствами, в наибольшей степени стабилизируют эмульсии типа «нефть в воде».
-
Показано, что обработка водонефтяных эмульсий постоянным магнитным полем приводит к разрыхлению оболочек, бронирующих глобулы нефти, вследствие переориентации в них соединений железа. Скорость расслоения эмульсий различного состава максимальна при обработке постоянным
5 полем от точечных магнитов с индукцией 0,03-0,05 Тл в случае, если магниты расположены нормально направлению потока водонефтяной смеси навстречу друг другу одноименными полюсами.
3 Установлено, что наибольшая эффективность обработки эмульсий достигается, когда воздействие вибрационным полем частотой 40-300 Гц и мощностью до 30 Вт проводится после магнитной обработки, в результате чего активизируется коалесценция глобул нефти с разрыхленными в магнитном поле бронирующими оболочками.
Практическая ценность
В ООО «Корпорация Уралтехнострой» внедрены следующие разработки, выполненные при участии соискателя:
-
Установка магнитно-вибрационной обработки потока водонефтяных сред УМОТТ-50 в качестве пилотной установки для определения эффективности магнитно-вибрационной обработки промысловых сред в лабораторных и натурных условиях.
-
Методики «Получение лабораторной модели промысловой эмульсии» и «Исследование эффективности магнитно-вибрационной обработки промысловой эмульсии», которые используются для разработки нового перспективного оборудования подготовки нефти.
Апробация работы и публикация результатов
Основные результаты работы доложены и обсуждались на технических совещаниях «ООО Корпорация Уралтехнострой» (Уфа, 2003-2005); второй научно-практической конференции «Новые разработки в химическом и нефтяном машиностроении» (Туймазы, 2003); 54-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (Уфа, 2003); научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности объектов трубопроводного транспорта углеводородного сырья» (Уфа, 2004); VI Конгрессе нефтегазопромышленников России «Проблемы и методы обеспечения надежной и безопасной эксплуатации систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (Уфа, 2005); 4-й международной
научной конференции «Прочность и разрушение материалов и конструкций» (Оренбург, 2005).
По результатам работы опубликовано 6 трудов: 3 статьи и тезисы трех докладов.
Объем и структура диссертации
Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и 2 приложений. Объем диссертации 122 страницы машинописного текста; приводится 20 таблиц, 62 иллюстрации, 2 приложения. Список литературы содержит 117 наименований.
