Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин Хуснуллин Руслан Ринатович

Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин
<
Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Хуснуллин Руслан Ринатович. Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин: диссертация ... кандидата технических наук: 02.00.13 / Хуснуллин Руслан Ринатович;[Место защиты: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»].- Казань, 2015.- 149 с.

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Трубопроводный транспорт: проблемы и перспективы (аналитический обзор) .8

1.1 Определение и снижение гидравлического сопротивления с точки зрения гидродинамики 9

1.2 Методы снижения гидравлического сопротивления, или эффект Томса..13

1.3 Требования к ПАВ и полимерам, используемым для снижения гидравлического сопротивления .17

1.4 Влияние различных факторов на снижение гидравлического сопротивления при течении жидкости с присадками 19

1.5 Практическое применение противотурбулентных присадок 26

Заключение по литературному обзору 28

ГЛАВА 2. Экспериментальная часть 30

2.1 Характеристика объектов исследования .30

2.2 Метод определения эффекта Томса .33

2.3 Методика определения динамической вязкости. Расчет динамической вязкости по формуле Пуазейля 35

2.4 Определение группового состава нефти 37

2.5 Определение поверхностных свойств. Поверхностное и межфазное натяжение 40

ГЛАВА 3. Обсуждение результатов 43

3.1 Определение эффекта Томса в водных средах .44

3.1.1 Методика расчета величины эффекта Томса (ВЭТ). Сравнительная характеристика формул для определения эффекта Томса 44

3.1.2 Влияние турбулентности потока жидкости на величину эффекта Томса .48

3.1.3 Эффективность действия водорастворимых присадок по снижению гидравлического сопротивления (эффект Томса) в водных потоках 54

3.1.4 Влияние деструктивных факторов на величину эффекта Томса .58

3.1.5 Влияние водорастворимых присадок на свойства перекачиваемой воды: поверхностное натяжение, высота подъема жидкости в капилляре 61

3.2 Определение эффекта Томса в углеводородных средах 67

3.2.1 Гидродинамика движения углеводородных сред. Влияние компонентов нефти (парафинов, смол, асфальтенов) на коэффициент гидравлического сопротивления для различных углеводородных сред .67

3.2.2 Эффективность действия маслорастворимых присадок по снижению гидравлического сопротивления (эффект Томса) в углеводородных потоках 84

3.2.3 Влияние углеводородных растворов присадок на коллоидно-химические свойства перекачиваемых жидкостей: поверхностное натяжение, высота подъема жидкости в капилляре 90

3.2.4 Влияние углеводородных присадок на реологические свойства нефти. 93

3.3 Определение эффекта Томса в многофазных средах типа «нефть в воде» и

«вода в нефти» 97

3.3.1 Влияние содержания воды в нефтяной эмульсии на гидравлическое сопротивление потока 101

3.3.2 Методы снижения гидравлического сопротивления и образования промежуточной фазы .109

3.4 Опытно-промысловые испытания 131

Выводы 135

Список литературы

Требования к ПАВ и полимерам, используемым для снижения гидравлического сопротивления

Большое значение для увеличения пропускной способности трубопроводов и снижения затрат энергии на транспортирование жидкостей имеет уменьшение гидравлического сопротивления. В настоящее время для транспортировки нефти применяют специальные методы: - перекачку с разбавителями; - перекачка предварительно подогретых жидкостей; - перекачка термообработанных нефтей; - гидротранспорт высоковязких нефтей; - перекачка нефтей с присадками. Первые три метода основаны на снижении вязкости перекачиваемой жидкости, которые приводят к существенному снижению гидравлического сопротивления. Однако их применение не всегда выполнимо.

Сущность гидротранспорта нефтей состоит в том, чтобы создать пристенный кольцевой слой маловязкой жидкости, например, перекачка нефти внутри водяного кольца. Двухслойное течение с устойчивой границей раздела фаз особенно актуально для снижения гидравлического сопротивления в трубопроводах высоковязких и неньютоновских жидкостей за счет водяного слоя. Этот слой постепенно из-за турбулентной и молекулярной диффузии «размывается» с образованием эмульсии. Такая эмульсия имеет вязкость даже большую, чем вязкость исходной нефти. К тому же данный метод не подходит для перекачки нефтяных эмульсий по промысловым трубопроводам [15].

Одним из способов решения данной проблемы является использование в качестве добавки к перекачиваемым нефтям и нефтепродуктам специальных полимерных присадок, снижающих гидравлическое сопротивление за счет гашения турбулентности вдоль стенок трубопровода.

Добавки, снижающие сопротивление течению, представляют собой углеводородные полимеры высокой молекулярной массы. Их вводят в трубопроводы в количестве всего несколько грамм на тонну, при этом снижение коэффициента гидравлического сопротивления потока происходит на 30-50 % [16-18].

Впервые явление снижения сопротивления течению путем впрыскивания полимера было открыто в 1946 г. английским химиком Б. А. Томсом. Исследуя характеристики жидких растворов в турбулентном потоке, Томс установил, что при введении небольших количеств полимера в трубопровод с турбулентным движением потока раствор снижает сопротивление течению. Исследования, проведенные в 60—70-х гг. прошлого столетия, показали значительность получаемого эффекта.

В настоящее время применение противотурбулентных присадок имеет широкий спектр по составу, природе, молекулярной массе и т.д. В качестве присадок применяют различные полимеры, ПАВ, соли различных кислот и т.д. Эффект снижения гидравлического сопротивления путем введения различных полимерных присадок получил широкое распространение в нефтедобывающей промышленности - при бурении, скоростной транспортировке воды, нефти, нефтяных эмульсий и нефтепродуктов, а также при тушении сильных пожаров, в процессе резки металлов и камня, в медицине, биологии [19-22].

Для оценки влияния противотурбулентных присадок на эффект Томса существуют различные способы, основанные на измерении расхода жидкости, прошедшей через трубку (модельный трубопровод) [23], а также определения динамической вязкости среды при различных скоростях сдвига на ротационных вискозиметрах типа «Реотест» [24-25]. Кроме того, применяются методы измерения характеристик течении жидкости при обтекании тел различной формы и размеров [26, 27], сил сопротивления при вращении плоских дисков друг относительно друга, между которыми располагается исследуемая жидкость [28]. Метод доплеровской анемометрии позволяет получить реальную картину профиля скоростей турбулентного потока на любом его участке [29-31].

Наиболее простым и удобным методом оценки эффекта Томса, для обработки данных является метод, основанный на измерении количества жидкости, перепада давления на концах трубы или на расчете гидравлического сопротивления по параметрам потока при моделировании процесса трубопроводного транспорта. [23, 32-36].

Большинство авторов указывают на относительное снижение энергозатрат и увеличения расхода прокачиваемой жидкости при транспортировке в турбулентном режиме по трубопроводу [37], однако среди большого числа работ по изучению снижения гидравлического сопротивления отсутствует описание лабораторных установок и методик, позволяющих проводить оценку как реологических, так и энергетических параметров жидкостных потоков. И как следствие этого, описание и обоснование практического применения эффекта Томса, как снижение затрат на транспортировку жидкости с применением противотурбулентных присадок при турбулентном режиме, многими исследователями остался неизученным. В результате этого при проведении опытно-промышленных испытаний на реальных трубопроводных системах [37], изменение энергетических параметров процесса перекачки жидкостей, принимается как сопутствующий эффект без обоснования с научной точки зрения.

Попытки объяснить причины эффекта Томса привели к большому способу его оценки. После более полувекового периода от момента открытия эффекта Томса до настоящего времени нет общей теории, достаточно подробно описывающей механизм этого явления. Отсутствие единой научной базы приводит лишь к многочисленным попыткам объяснить некоторые конкретные аспекты эффекта Томса. В работе Намчука [38] предложен наиболее интересный вариант механизма ЭТ. Исследования реологических свойств течения растворов полимеров методами ламинарной и турбулентной реометрии, по его мнению, приводит к гашению завихрений, возникающих в пристеночной (ламинарной) зоне потока жидкости, которые отвечают за появление поперечных скоростей движения турбулентного потока. Это, в конечном итоге, способствует снижению гидравлического сопротивления.

Методом доплеровской анемометрии с электродиффузионным методом и скоростной киносъемкой в работах [39-41] дана оценка продольных и поперечных пристеночных пульсаций течения растворов полимера. При этом сделан вывод о том, что при введении в турбулентный поток полимера, приводит к некоторому снижению поперечных и увеличению продольных пульсаций.

Компьютерная модель распространения профиля скоростей в турбулентном полимерном потоке на основе своих экспериментальных данных была предложена Тиэдерманом и Рейсманом [42]. Исследования Калашникова [43, 44] раствор полимера рассматривается как суспензия, в которой размеры ассоциатов сопоставимы по величине с размерами пристеночных вихрей, благодаря чему происходит снижение интенсивности пристеночных вихрей. Механизм снижения гидравлического сопротивления, основанный на резонансном поглощении турбулентной энергии макромолекулами полимера предложили Повх и Ступин [45, 46].

Методика определения динамической вязкости. Расчет динамической вязкости по формуле Пуазейля

Определить деструкцию полимера в турбулентном потоке относительно несложно. Достаточно, например, определенную порцию раствора, содержащую изучаемую присадку, многократно прокачать через гидродинамическую установку и установить, как меняется величина снижения сопротивления. Удобнее исследования по деструкции противотурбулентных присадок проводить на ротационных установках.

На рис. 1.3 представлены типичные кривые влияния деструкции на величину снижения сопротивления. Видно, что наиболее устойчивыми являются координационные полимеры. Это связано с тем, что координационная связь обратимо восстанавливается после прекращения действия критических разрушений напряжений сдвигового турбулентного потока. Более сложные зависимости наблюдаются у карбоцепных полимеров [53].

Пороговые напряжения трения. Зона перехода. Эффект снижения сопротивления при добавках полимеров начинает проявляться при достижении некоторого "порогового" состояния или, точнее, "порогового" значения напряжения сдвига п. Как правило, это состояние наступает при числе Re Reкр, соответствующем переходу от ламинарного течения к турбулентному. При достижении этих значений молекулы полимеров в пристеночной области сдеформированы настолько, что оказываются способными к гашению высокочастотных турбулентных пульсаций.

Выше показано, что максимальное снижение гидродинамического сопротивления достигается при малых массовых концентрациях полимерных добавок, когда вязкость раствора незначительно отличается от вязкости растворителя. В ламинарном режиме раствор ведет себя, как ньютоновская жидкость и не приводит к росту Reкр. У различных веществ начало снижения гидравлического сопротивления соответствует разным пороговым напряжениям сдвига п. Так, у полиокса п меньше, чем у полиакриламида, а у последнего меньше, чем у гуаровой смолы.

При значительных напряжениях сдвига (80—100 Н/м2) и больших концентрациях с (около 0,1%) было отмечено влияние добавок полимеров на число Reкр, характеризующее переход от ламинарного течения к турбулентному. Происходит малая задержка перехода от ламинарного течения к турбулентному в трубах малого диаметра при больших концентрациях полимеров и максимальных скоростях потока, что может быть связано с деструкцией макромолекул полимера при сдвиге.

Влияние шероховатости. Как известно, любая поверхность имеет шероховатость, которая оказывает существенное влияние на сопротивление при течении ньютоновских жидкостей в трубах. В этой связи были проведены широкие исследования влияния добавок полимеров при течении в шероховатых трубах. Добавки проявляют свой эффект и на шероховатых поверхностях, характерных для промышленных труб. В диапазоне шероховатости R/Ks = 1460 в переходном и турбулентном режимах течения растворов полимеров (R — радиус трубы, Ks — шероховатость, эквивалентная песочной шероховатости Никурадзе) снижение сопротивления вследствие добавок полимеров наблюдалось при Ksu / 100, где u = (0/)0.5 - динамическая скорость. При этом показано, что коэффициент трения даже при самых больших из исследованных шероховатостей может быть доведен добавками до сопротивления в гладких трубах вплоть, до достижения числа Rе, когда опытные данные по шероховатым трубам начинают расходиться. Чем больше шероховатость, тем раньше наблюдается отклонение от сопротивления в гладких трубах. Начало снижения трения в шероховатых трубах соответствует тому же напряжению сдвига, что и в гладких. Начальное напряжение сдвига не зависит от концентрации раствора, а число Rе, при котором достигается максимальное снижение сопротивления, одно и то же как в гладкой, так и в шероховатой трубах.

Течения с добавками низкомолекулярных ПАВ. Наряду с отмеченными положительными свойствами, приводящими к значительному эффекту снижения гидродинамического сопротивления, высокомолекулярные ПАВ имеют ряд существенных недостатков. С точки зрения практического использования в энергетике главными из них являются возможность деструкции и разложение при высоких температурах. Эти недостатки не свойственны низкомолекулярным ПАВ (соли жирных кислот, диталан, метаупон, октадециламин и др.), которые, также обладают способностью снижать гидросопротивление. При использовании добавок щелочных металлов и аммониевых мыл, молекулярная масса которых не превышает нескольких сотен [53], получено снижение сопротивления до 20% начального значения. Отмечено, что при больших напряжениях сдвига эти вещества в растворе теряют способность снижать сопротивление и раствор ведет себя как растворитель (исходное вещество без добавок полимеров). Однако если при течении этого же раствора напряжение сдвига ослабевает, то в отличие от растворов полимеров вновь проявляется способность ПАВ уменьшать трение. Так, после прохождения насосов, местных сопротивлений и т.п. ПАВ восстанавливает свою гидродинамическую эффективность.

Широкие исследования влияния добавок низкомолекулярных ПАВ на гидродинамические характеристики потоков жидкости были проведены в СССР.

В [21] в качестве добавок использовали бытовое мыло, чистый пальматат натрия (ПН), а также смеси пальмитата натрия и стеарата калия (СК) в различном процентном соотношении. Видно, что при Rе Rекр наблюдается резкое снижение сопротивления, которое начинает проявляться практически сразу же при переходе ламинарного течения в турбулентное. С ростом числа Rе и концентрации добавки с эффект увеличивается. В зоне ламинарного течения наблюдается отрицательный эффект вследствие повышения вязкости раствора. Добавки к чистому ПН стеарата калия приводят к существенному возрастанию эффекта (почти в 3 раза). С увеличением процентного содержания СК в смеси эффект снижения сопротивления проявляется при больших концентрациях смеси. Основную роль в снижении сопротивления в данном случае играет ПН, а СК является в некотором роде катализатором, увеличивающим этот эффект в связи с облегчением процесса мицеллообразования.

Влияние турбулентности потока жидкости на величину эффекта Томса

Результаты реологических исследований подтверждают эффективность присадок. Так, по графическим зависимостям рис. 3.27 можно сделать выводы, о том, что добавление присадок в нефть меняет его реологические характеристики, придавая нефти свойства ньютоновской жидкости. Такое поведение растворов НПАВ в нефтях обеспечивает снижение энергетических затрат на стартовых (пусковых) режимах перекачки. При этом наиболее эффективным реагентом оказался Д-157. Его способность снижать динамическую вязкость нефти позволит уменьшить затраты при перекачке по трубопроводу, т.к. данный параметр напрямую связан с режимом течения жидкости.

1. Изучен механизм движения нефти по трубопроводу. Установлено, что гидродинамика перекачки нефтей отличается от гидродинамики перекачки однофазных потоков (вода, бензины, керосины и т.д.). Это связано с наличием в нефтях дисперсной фазы, прежде всего твердых парафинов и смолисто-асфальтеновых веществ. Для смол эта зависимость носит экстремальный характер. Для смол с большей молекулярной массой наблюдается больший экстремальный эффект по снижению гидравлического сопротивления. Это связано с большей поверхностной активностью «тяжелых» смол. Максимальный эффект по снижению гидравлического сопротивления достигается при концентрациях смол, близких к ККМ. С увеличением концентрации твердых парафинов наблюдается прямолинейная зависимость роста гидравлического сопротивления.

2. Сравнительная характеристика гидравлических и реологических параметров для нефтей различного группового состава показала схожий характер снижения динамической вязкости при увеличении скорости сдвига (потока).

3. Исследовано влияние различных классов ПАВ и маслорастворимых полимеров на гидродинамику перекачки нефтяных сред. При высокой начальной эффективности маслорастворимых полимерных присадок, их действие оказывается кратковременным как по времени применения, так и по протяженности участков перекачки, вследствие деструкции. Средней эффективностью по снижению гидравлического сопротивления обладают неионогенные ПАВ, которые сохраняют свою эффективность в несколько раз дольше полимеров, и как следствие большая устойчивость к деструкции. Это связанно с их склонностью к мицеллообразованию и хорошей смачивающей способностью. Маслорастворимые высокомолекулярные полимеры, вследствие своей меньшей поверхностной активности по отношению к «тяжелым» смолам (асфальтенам) нефти изначально будут обладать меньшим продолжительным эффектом. Можно предположить, что нефтяные дисперсные системы при турбулентном течении оказывают дополнительное деструктивное влияние путем запутывания длинных цепочек и их разрыв, с учетом структуры потока. 3.3 Определение эффекта Томса в многофазных средах типа «нефть в воде» и «вода в нефти»

Помимо транспортировки чисто органических сред (нефть, нефтепродукты) остро стоит проблема перекачки водонефтяных систем. Основная причина этого связана с тем, что в разработку вовлекается всё больше месторождений тяжёлой нефти с осложнёнными геологическими условиями. В большинстве случаев добываемые из скважины нефтесодержащие дисперсные системы являются эмульсиями второго рода (вода в нефти). В последние десятилетия отчётливо прослеживается тенденция роста обводненности добываемой нефти и все чаще приходится работать с прямыми эмульсиями нефти с содержанием воды 80% и выше. Весьма существенные осложнения на стадии добычи и транспортировки нефти связаны с тем, что нефтяные эмульсии (как прямые, так и обратные) имеют значительно более высокую вязкость по сравнению с водой и обезвоженной нефтью. Естественно, что транспортировка таких нефтесодержащих эмульсий сопряжена с огромными дополнительными трудностями [95].

Транспортировка нефти и нефтяных эмульсий по трубопроводам с объектов добычи и подготовки нефти является важнейшим показателем энергетических затрат. В ходе транспортировки нефтяной продукции от скважин до магистральных трубопроводов потребление электричества могут достигать до 80% от общего электропотребления [96].

Интенсификация добычи трудноизвлекаемой (карбоновой) нефти приводит к увеличению обводненности добываемых нефтей. Трудноизвлекаемые нефти характеризуются большей молекулярной массой, плотностью, вязкостью за счет содержания в них тяжелых компонентов смол, асфальтенов - природных эмульгаторов, которые возможно и удерживали нефть в пластовых породах. К тому же высокое содержание асфальто-смолистых веществ (АСВ) в перекачиваемых жидкостях приводит к их осаждению на стенках трубопровода и соответственно сужению проходного сечения трубопровода. При транспортировке различных нефтяных эмульсий от скважин до пунктов сбора и подготовки нефти система «вода - природный ПАВ» приводят к образованию различных типов полидисперсных эмульсий, которые обладают высокой вязкостью и стойкостью. Увеличение вязкости транспортируемых жидкостей приводит к повышению давления в системе сбора, в связи с этим возникает необходимость в увеличении мощностей насосных агрегатов, что в свою очередь влечет к большим капитальным затратам [97].

Существующие системы сбора нефтяной скважинной продукции в большинстве имеют разветвленные линии трубопроводов. Они построены для транспортировки различных нефтяных эмульсий. Как правило, редко выполняется отдельный сбор нефтяной продукции с одинаковыми физико-химическими свойствами. Даже если при разработке все расчеты сводились к одному составу нефтяной скважинной продукции, то с течением времени происходит изменение состава и содержания воды. Таким образом, в один коллектор сбора нефтяной продукции поступают эмульсии с различным содержанием воды, различным групповым составом асфальто-смолистых веществ, т.е. получается нефтяная эмульсия с усредненным составом.

Схема сбора выстроена так, что на пути следования от скважины до магистрального трубопровода происходит постоянное изменение состава. Критическим фактором, определяющим изменение физических и реологических параметров нефтяной эмульсии, является изменение содержания воды. При определенном соотношении воды и нефти существует возможность инверсии фаз. Эмульсия типа «вода в нефти» переходит в эмульсию типа «нефть в воде». Традиционное представление о явлении инверсии фаз при изменении водосодержания в промысловых нефтяных эмульсиях, позволяют сделать вывод о том, что при концентрациях воды до 50-60% эмульсия достигает «точки инверсии», которая сопровождается многократным увеличением вязкости эмульсии.

Влияние углеводородных растворов присадок на коллоидно-химические свойства перекачиваемых жидкостей: поверхностное натяжение, высота подъема жидкости в капилляре

Введение в поток композиции Д-157(НПАВ)+МЭА позволяет воздействовать на поток на ранней стадии перераспределения компонентов в составе нефтяной эмульсии следующим образом. НПАВ, обладая высокой поверхностной активностью, вытесняют в турбулентном ядре и окружающих ядро эмульсиях с границы раздела фаз (глобул) природные эмульгаторы нефти. Кроме того, при сжатии мелкодисперсных глобул за счет избыточного давления у НПАВ типа Д-157 наблюдается противодействие сжатию за счет так называемого эффекта Ребиндера (см. рис. 3.52), когда расстояния между слоями НПАВ на поверхности глобул воды становятся соизмеримы с размерами самих НПАВ. Проявляется так называемый «расклинивающий» эффект за счет создаваемого критического «истерического» давления. Проведенные ранее исследования [100] показали, что на расстояниях соизмеримых с размерами НПАВ возникают давления в 40-90 атм., что оказывается выше, чем давление перекачки. Таким образом, действие НПАВ двояко: с одной стороны НПАВ действуют как деэмульгаторы (внутритрубная деэмульсация), а с другой стороны за счет «расклинивающего» эффекта препятствуют «склеиванию» мелкодисперсных глобул воды под действием внешнего избыточного давления потока (в том числе и мицеллярное состояние НПАВ). 129 Рис. 3.52 – Механизм действия эффекта Ребиндера Действие МЭА и ТНФ проявляется в водной фазе в следующих направлениях: - МЭА и ТНФ, адсорбируясь на поверхности отложений и взвешенных частиц, сглаживают неровности и гидрофилизируют поверхность, снижая образование сложных структурных образований, вызывающих дополнительное гидравлическое сопротивление, сопровождающееся забрасыванием части водной фазы в турбулентное ядро. Дополнительно ТНФ формирует в воде малорастворимый ортофосфат кальция, который адсорбируясь на гранях кристаллов, вызывает изменение их формы, препятствуя, таким образом, их агломерации.

Совместное действие НПАВ (Д-157) и МЭА (ТНФ) сопровождается синергетическим эффектом снижения гидравлического сопротивления.

Дополнительно, устойчивость МЭА и ТНФ к механодеструкциям дает возможность дозирования их обычными плунжерными и шестеренными насосами. Полимерные добавки в этом случае просто разрушаются без дальнейшего восстановления. Кроме того, действие различных местных сопротивлений не приводит к резкому снижению эффективности действия МЭА (рис. 3.53) и ТНФ.

Естественно, применение таких композиционных присадок для разрушения уже образовавшихся в потоке многофазных эмульсий не даст ожидаемого эффекта. Проведенные в лабораторных условиях эксперименты позволили получить композиции присадок с определенным соотношением и концентрацией, снижающих гидравлическое сопротивление нефтяных эмульсий на основе нефти №3 (ОАО «Удмуртнефть»). В подтверждение эффективности действия данных композиций присадок были проведены опытно-промышленные испытания на объектах нефтесбора ОАО «Удмуртнефть», а также на площадке НПЗ ООО «Томскнефтепереработка». Акты промышленных испытаний представлены в Приложении А.

Испытания на объектах ОАО «Удмуртнефть» Испытания композиции Д-157 + МЭА при соотношении 7:1 были проведены на объекте нефтесбора НГДУ «Игра». Система нефтесбора НГДУ «Игра» соответствует представленной схеме на рис. 3.29. Точкой ввода реагента для перекачки нефтяной эмульсии был принят от КСП «Кез» и продолжался до УПН «Чутырь». На данном участке имеется постоянное повышенное давление в напорном трубопроводе, по сравнению с другими участками системы сбора при одинаковом диаметре трубопровода, а также частое образование промежуточного слоя. Протяжённость трубопровода составляет 48345 м. Номинальная производительность насосных агрегатов составляет 160 м3/ч при напоре 270 м. Реальная пропускная способность трубопровода (по показаниям СИКНС) составляет 148 м3/ч, давление 3,17 МПа (31,7 кгс/см2). Контроль и замер основных параметров (давления, расхода, влагосодержание) осуществлялся в блоке СИКНС (система измерения качества и количества нефтяной эмульсии).

Схема дозировки и перекачки представлена на рис. 3.54. Приготовление и дозировка присадки в поток проводилась в существующем блоке дозирования реагентов БР-25 с производительностью 25 л/ч. Ввод и смешение реагента осуществлялся в центр турбулентного потока с трех точек. Поток турбулизировался с помощью статического смесителя, что улучшает распределение присадки по всему объему жидкости.

На установке дозирования реагента был приготовлен раствор для дозирования в количестве 25 л/ч на производительность 148 м3/ч. Присадка РЭФТ-1 имеет в своем составе композиции, где в качестве растворителя должна использоваться углеводородная и водная среда, а дозирующий насос и емкость хранения реагентов представлены в единственном исполнении. Для решения проблемы одной расходной емкости было принято, что в качестве растворителя будет использоваться водно-спиртовая смесь. К тому же данная смесь будет обеспечивать прокачиваемость по трубе диаметром 20 мм при температуре окружающего воздуха минус 15С. Для этого в реагент в количестве 82 л был разбавлен метанолом в количестве 70 л и закачан в расходную емкость БР-25 объемом 2,5 м3. Реагент МЭА в количестве 11,5 л был разбавлен водой в количестве 38 л и также закачан в расходную емкость блока реагентов БР-25. При пропускной способности

Похожие диссертации на Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин