CC BY
16УДК 622.692.4.052
ТЕХНОЛОГИЯ СНИЖЕНИЯ ВЯЗКОСТИ ОБВОДНЕННОЙ НЕФТИ В ПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДАХ
TECHNOLOGY OF WATER-CUT OIL VISCOSITY IN THE FIELD PIPELINES
A. B. Maiicp, H. И. Магомедшерпфов, М. Д. Вн. iceii
A. V. Mayer. N. I. Magomcdshcrofov. M. D. Valccv
Тюменский .'осударственmiit нефтегакжыы университет..'. Тюмень
ОАО «I 'ащюмна^ть-Иоябрьскнафте. ~ач». л Ноябрьск
Уфимский государствешплп нефтннон технический университет, ••. Уфа
Ключевые слова: промысловые трубопроводы, обводненная нефть, кжкость нефти, сепараторы, перекачка нефти. перекачка воды Key words: flowlines, watery oil, oil viscosity, viscosity oil separators, oil pumping, pumping water
Перекачка по промысловым трубопроводам обводненной нефти связана с образованием водонефтяных эмульсий преимущественно в перекачивающих центробежных насосах дожимных насосных станций (ДНС). На ДНС осуществляется предварительный сброс воды, снижающий загружу нефтепроводов, дальнейшие расходы на перекачку, энерго- и материалоемкость систем обезвоживания и обсс-соливания нс<|)ти. а также сокращающий протяженность трубопроводов системы полдержания пластового давления. Смешение пластовых жидкостей в высокооборотных рабочих органах насосов ЦНС создаст условия образования тонкодисперс-
№з, 2014
Нефть и газ
49
ных структур эмульсий. Эмульсии пластовой воды с нефтью повышенной вязкости обладают уже значительно большей вязкостью по сравнению с исходной нефтью и гидравлическими сопротивлениями в трубах [I, 2]. Транспорт таких жидкостей сопровождается высокими давлениями в трубах и их порывами.
Одним из способов снижения вязкости обводненной нефти в трубопроводах является дестабилизация эмульсий или снижение их устойчивости вводом де-эмульгатора в начальном участке системы сбора нефти. Но ввод деэмульгаторов частично разрушает эмульсию в трубопроводах, образуя подстилающий слой воды, толщина которого увеличивается в пониженных участках трассы. Постоянный контакт стенки труб с водой приводит к коррозии и порыву коллекторов.
Известен способ последовательной откачки нефти и воды, например из скважин, создающий в трубах чередующиеся пробки нефти и воды и предупреждающий эмульгирование нефти [3]. В данной статье анализируется возможность и перспектива применения последовательной перекачки нефти и воды в промысловых трубопроводах с целью предупреждения эмульгирования нефти и снижения давления в системах сбора нефти, газа и воды.
Последовательная откачка нефти и воды насосами ДНС почти полностью предупреждает эмульгирование в насосе и снижает коррозию труб благодаря периодическому смачиванию металла углеводородной жидкостью. Была разработана и испытана технологическая схема последовательной подачи нефти и воды из сепараторов УПС на прием насосов (рис. 1). Газоводонефтяная смесь из депульсатора через задвижки 3 или 4 поступает в один из горизонтальных сепараторов / или 2. Тандем сепараторов спроектирован так, что один из них предназначен для сброса воды, а другой —для последовательного слива нефти и остаточной воды на прием насосов.
50
Нефть и газ
№ 3, 2014
Сепараторы могут меняться переключением задвижек .? и 4. а также 5 и 6. По мере поступления смеси в емкость (допустим I) через задвижку 5 происходит сброс воды в отстойники для улавливания нефти, а через верхние отводы и задвижки 7 и Н нефть с остаточной водой посту паст в емкость 2. В емкости 2 жидкость расслаивается на нефть и воду с образованием межфазного уровня раздела. В емкостях установлены датчики межфазного уровня ДУЖ-1М 17 и !Н. Отбор остаточной водной фазы из емкости производится через нижний патрубок и задвижки 10 и 13 или 9 и 13 (последняя имеет электропривод). Нефтяная фаза отбирается из верхней части сепаратора через стояк и перфорированный горизонтальный патрубок 15 или 16. расположенный на уровне, соответствующем примерно 3Л диаметра сепаратора. Далее нефть проходит через задвижки 12 и 14 или 11 и 14. Чередование отборов нефти и воды производится с помощью электро) правляемых задвижек 13 и /4 по мере достижения межфазным уровнем максимального и минимального положений. При достижении минимального уровня срабатывает герметизированный контакт ДУЖ-1М. подающий сигнал на закрытие задвижки 13 и открытие 14. При этом начнется цикл откачки нефти через задвижки 12 и 14. Межфазный уровень «нефть — вода» начнет подниматься из-за накопления воды в емкости. После достижения уровнем максимальной отметки откроется задвижка 16. а 14 — закроется. Начнется цикл откачки воды, и газовая фаза отводится из емкости по линии 19. Разработаны и механические варианты переключения потоков жидкостей с помощью поплавка промежуточной плотности, представленные для примера на рис. 2.
Устройство состоит из патр\ ока для забора нс<|>ти / с седлами 2 и 3. патрубка для забора воды 4 с седлами 5 и 6. приемной линии 7. насосов откачки, шаровых клапанов Н и 9. направляющей 10 (для шарового клапана 9) с продольными щелями. патрубков с фланцами 11 и 12 на емкости, где закреплены заборные патрубки, патрубка с заглушкой 13 (для извлечения шарового клапана Н). камеры 14 (для перетока жидкости из заборных патрубков на приемную линию насоса). В емкости установлен регулятор 15 \ ровня раздела фаз «нефть — газ».
уровень тоЛа-нефть»
/
\
Рис. 2. Схема последовательного сброса нефти и воды па У ¡1С
№ 3, 2014
Плотность шарового клапана должна превышать плотность нефти и быть меньше плотности воды.
Таким образом, клапан 9 бу дет находиться на границе раздела фаз «нефть — вода». Шаровой клапан К. напротив, выполнен тяжелым (металлическим) для перекрытия потоков нефти и воды.
На рис. 2 показано положение, при котором только что было произведено переключение клапана Н на положение «перекачки нефти». Нефть через седло 3. трубопровод 1. седло 2 и приемну ю линию 7 посту паст на прием насоса. Поступление и расслоение воды будет приводить к се накоплению в сепараторе. Межфазный у ровень «нефть — вода», а вместе с ним и клапан 9 будут подниматься, и после полного заполнения емкости водой клапан 9 перекроет седло 3. Мгновенно образовавшийся перепад давления между полостью сепаратора и приемом насоса заставит клапан 8 переключиться в противоположное положение. Начнется фаза откачки воды через седла 6 и 5 и т. д.
Нижний у ровень раздела «нефть — газ» емкости поддерживается постоянным благодаря регу лированию расхода через насос посредством датчика у ровня, схемы управления и регулирующего клапана на выкидс насоса. Верхний уровень «нефть — газ» регулируется газовой заслонкой 15.
Опытно-промышленные испытания технологии проводились на установках предварительного сброса воды (УПС) «Кушу ль» и «Андрссвка» в НГДУ «Чскма-гу шнефть». Первоначально переключение потоков осуществлялось в режиме ручного регулирования. Поступления жидкостей на указанные У ПС в среднем составляли соответственно 8.5 и 6.0 тыс. м7 су т. в том числе нефти 520 и 780 тн /су т. Сброс воды составлял 4.50 и 3.75 тыс. хг'/сут. Длины у частков нефтепроводов Ду = 250 мм от УПС до пунктов подготовки нефти составляют соответственно 21 и 26 км.
Опыт эксплу атации показал почти полное отсутствие эмульсации нефти на выкидс насосов. При подходе к конечному пу нкту перекачки образовывалась зона смеси, протяженностью от 250 до 400 м при начальной длине нефтяной пробки около 2 ООО м.
Для контроля состояния зоны смешения нефти и воды в обоих трубопроводах на конечных у частках примерно за 5 км до пу нктов подготовки нефти были врезаны пробоотборники жидкости. Отбор жидкости производился через тру бку. введенную сверху на 2/3 диаметра тру бопровода. Отборы жидкости с целью повышения точности производились через каждые 15 секу нд в объеме около 200 мл. Наличие зоны смеси определялось по факту наличия воды в отобранной нефти.
Анализ отобранных проб жидкости позволил ориентировочно оценить длины пробок смесей нефти и воды, образованных по мерс движения жидкостей по трубопроводам.
После УПС «Кушу ль» в точке отбора проб в трубопроводе образовывались пробки длиной около 250 м. а после УПС «Андрссвка» — около 400 м.
Опыт эксплуатации также показал практически полное отсутствие эмульсооб-разования на выкидс насосов после сброса воды из проду кции на обоих УПС.
Периодическое смачивание поверхности тру бопровода безводной нефтью при прохождении по ней нефтяной пробки благодаря образованию защитной у глеводородной пленки на поверхности металла позволяет существенно уменьшить коррозию труб и увеличить ресу рс проложенного трубопровода. До внедрения технологии на трубопроводе «Кушку ль — Телепаново» в среднем за год происходило 9 порывов. На трубопроводе «Андрссвка — Телепаново» среднее количество порывов за год составляло 5. После внедрения технологии на трубопроводе «Куш-куль — Телепаново» произошло 3 порыва, а на трубопроводе «Андрссвка — Телепаново» в течение года не было порывов.
52
Нефть и газ
№ 3, 2014
Все это позволяет говорить о целесообразности применения технологии последовательной откачки нефти и воды по промысловым трубопроводам.
Выводы.
• Экспериментально подтверждена эффективность технологии последовательной перекачки нефти и воды по промысловым трубопроводам, позволяющая предупреждать образование стойких эмульсий в насосах перекачки системы сбора и снижать вязкость перекачиваемой жидкости, а также снижать коррозию трубопроводов благодаря периодическому смачиванию всей поверхности трубы углеводородной средой.
• Для практического применения технологии в настоящее время требуется разработка технических средств автоматизированного переключения потоков нефти и воды в отстойных аппаратах УПС или ДНС.
Список литературы
1. Уразаков К. Р.. Богомольный Е. И., Сейтпагамбетов Ж. С. и др. Насосная добыча высоковязкой нефти из наклонных и обводнен ньгх скважин. Под ред. Валеева М. Д. - М.: Недра, 2003. - 303 с.
2. Усова JI. Н., Зайдуллина Э. М., Фахретдинов Р. Р. Предварительный сброс пластовой воды на Туймазинском месторождении. - СПб: Недра. 2008. - 128 с.
3. Валеев М. Д.. Давлетшин 3. Ш., Зайнашев Р. А. Последовательная откачка нефти и воды из скважин и отстойных аппаратов. - М.: Нефтяное хозяйство. -1992. -№ 1. - С. 39-41.
Сведения об авторах
Майер Андрей Владимирович, мюдишй научный сотрудник кафедры «Разработка и экепчуата-уия нефтяных и газовых месторождений ». Тюменский государственный нефтегазовый университет, г. Тюмень, тел. 8(5452)416889
Магомедшерпфов Нух Имаднновпч, к. т. п.. ОАО ¿Гаэпромнефть-Ноябрьскнефтегаз». г. Но-йЬрьск
Валеев Марат Давлетович, д. т. н„ профессор. Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа
Mayer А. V-, junior scientific worker of the choir «Development and operation of oil and gas fields». Tyumen State Oil and Gas University, phone: 8(3452)416889
Magomedsherofoi N. I., Candidate ofTechnical Sciences, OJSC «■Gaspromneft-Noyabrskneftegas», No\:abrsk
ValeevM. D., Doctor of Engineering, professor, Ufa State Petroleum Engineering University. Ufa
