+7 (495) 932-95-95 (Москва) wishlike
+7 (495) 932-95-95 (Москва) wishlike
Преимущества эмалирования труб
  • самый дешёвый и самый эффективный способ продления срока службы трубопроводов любого назначения;
  • процесс эмалирования труб является экологически чистым (новые составляющие стеклоэмалей, которые не содержат вредных веществ);
Преимущества эмалирования труб

Скачать документ

Предупреждение отложений и эмульсеобразования в нефтегазодобывающих скважинах

К.т.н. Шайдаков В.В. (Инжиниринговая компания "Инкомп-нефть"), Малахов А.И. (ОАО "Газпром"),Емельянов А.В.(Уфимский государственный нефтяной технический университет), к.т.н. Лаптев А.Б.(Инжиниринговая компания "Инкомп-нефть"),Чернова К.В. (Уфимский государственный нефтяной технический университет

В статье рассмотрены вопросы ресурсосбережения при разработке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений. Мероприятия по борьбе с осложнениями в нефтегазодобыче - отложениями солей, АСПО и эмульсеобразованием - с каждым годом становятся всё более дорогостоящими ввиду роста цен на химические реагенты. Применение магнитной обработки позволяет значительно снизить расход химических реагентов, а в некоторых случаях - и полностью отказаться от химической обработки. Поздняя стадия разработки, на которой находится в настоящее время большинство нефтяных и газовых месторождений, в силу ряда известных причин способствует росту доли осложнений, связанных с эмульсеобразованием, АСПО и отложениями неорганических солей, имеющих место по всей технологической цепочке добычи, транспорта и подготовки нефти и газа.

Подъём скважинной жидкости, представляющей собой водогазонефтяную эмульсию, от продуктивного пласта к устью, связан с изменением давления, температуры, скорости движения потока. Водогазонефтяная смесь - сложный конгломерат, эмульгированный турбулизацией потока в колонне НКТ, и включающий растворы тяжёлых непредельных и гетероорганических соединений в нефти и сжатом газе, минеральных солей в воде, а также механических примесей. Качественная оценка процессов, происходящих в скважине, свидетельствует о главенствующей роли скорости движения потока. При малых скоростях происходит образование АСПО и солеотложений, при высоких скоростях - образование эмульсий и повышение вязкости продукции. Образование отложений на стенках НКТ. В случае, если растворы насыщены, снижение температуры и (или) давления приводит к выпадению твёрдой фазы АСП из нефти и кристаллов солей из воды. Процесс образования отложений имеет адсорбционный механизм: сольватированные молекулы смол и асфальтенов полярны, гидратированные ионы минеральных солей имеют электрический заряд и уже при слабом взаимодействии с энергетически неоднородной поверхностью металла НКТ и малых скоростях потока выходят из раствора и адсорбируются на стенках труб. Образованные мономолекулярные слои АСП или неорганических солей за счёт перераспределения зарядов между отложениями и основной поверхностью металла вновь приобретают способность адсорбировать на себе молекулы АСП и неорганических солей. При однородности состава потока во времени, адсорбционные процессы происходят постоянно, а узкие пределы изменения давления и температуры, при которых происходит выпадение твёрдой фазы, приводят к лавинообразной адсорбции одного из компонентов растворов в определённом интервале скважины, что может привести к полному перекрыванию сечения НКТ (Рис.1).

Рис.1 Асфальтосмолопарафиновые отложения  в насосно-компрессорных трубах

Солеотложение в нефтедобыче происходит при любых способах эксплуатации скважин, однако наиболее негативные последствия имеют место при добыче нефти с помощью штанговых глубинных насосов (ШГН) и установок электропогружных центробежных насосов (ЭЦН) (рис.2). Наличие неорганических солей на поверхности рабочих органов насосов повышает их износ, приводит к заклиниванию и разрушению вала ЭЦН и штанг ШГН.

В газодобыче солеотложение происходит в НКТ, технологическом оборудовании сбора и подготовки газа.

            

Рис. 2 Отложения солей на рабочем колесе ЭЦН и в НКТ

Эмульсеобразование Высокие скорости движения водогазонефтяной смеси препятствуют адсорбции на стенках труб и начинается выпадение твердой фазы непосредственно в растворе, как правило, в зонах раздела фаз "нефть - газ - вода", что, в свою очередь, приводит к образованию структурно-механического слоя эмульгаторов (асфальтенов, смол, парафинов и механических примесей) на границе глобул, а также к образованию двойного электрического слоя в присутствии ионизированных электролитов. Турбулизация потока в колонне и перемешивание в насосе приводит к образованию стойких эмульсий, увеличению ее дисперсности.Образование стойких эмульсий снижает межремонтный период работы скважин из-за обрывов штанг в ШСНУ, пробоев электрической части УЭЦН вследствие перегрузок погружного электродвигателя. Рост давления жидкости в системах сбора нефти и газа влечет за собой порывы коллекторов. Затрудняются сепарация газа и предварительный сброс воды на УПС. Однако наибольший рост энерго- и металлоемкости, связанный с необходимостью разрушения стойких эмульсий, имеет место в системах подготовки нефти.

Магнитную обработку добываемой продукции следует отнести к наиболее перспективному из физических методов борьбы с перечисленными осложнениями [7]. Использование магнитных устройств, в частности для предотвращения АСПО, началось достаточно давно, но из-за малой эффективности широкого распространения не получило. Отсутствовали магниты, долго и стабильно работающие в условиях скважины. В последнее время интерес к магнитным технологиям значительно возрос. В России более 30 организаций предлагают различные аппараты магнитной обработки жидкостей,  в том числе скважинной продукции  [1-3]. Это связано с появлением на рынке широкого ассортимента высокоэнергетических магнитов на основе редкоземельных металлов.

Принципы воздействия магнитного поля на водные системы заложены рядом исследователей [4,5,6] и в общих чертах заключается в следующем. Транспортировка по трубопроводам водных сред, содержащих в своем составе растворенные соли, представляет собой перенос электрических зарядов - ионов гидратированных солей. Известно, что на движущиеся в магнитном поле заряженные частицы действует сила Лоренца, направленная перпендикулярно вектору движения частиц. При движении ионов по трубе происходит смещение положительных и отрицательных ионов в противоположные стороны. Известно также, что под действием магнитных полей на движущиеся жидкости происходит разрушение агрегатов, находящихся в нефтяной и водной фазах в  количестве 10-100 г/т и состоящих из субмикронных ферромагнитных микрочастиц соединений железа. В каждом агрегате содержится от нескольких сотен до нескольких тысяч микрочастиц. Разрушение агрегатов приводит к резкому (в 100-1000 раз) увеличению концентрации центров кристаллизации парафинов и солей и формированию на поверхности ферромагнитных частиц пузырьков газа микронных размеров. Таким образом, в магнитном поле инициируется выпадение твердой фазы в объеме жидкости и предотвращается адсорбция частиц при малых скоростях потоков и образование структурно-механических слоев в эмульсии при более высоких скоростях.

Для повышения эффективности магнитной обработки в реальных условиях скважины, разработана методика подбора оптимальных характеристик магнитного поля (частоты, формы и амплитуды изменения напряженности магнитного поля). Создан лабораторный комплекс, позволяющий достигать максимального эффекта по решаемой проблеме на реальных средах с использованием электромагнитной лабораторной установки [7]. Программа на ПЭВМ на основании лабораторных данных дает возможность производить расчет и конструирование устройства магнитной обработки жидкости.

Инжиниринговой компанией "Инкомп-нефть" освоено производство глубинных скважинных установок магнитной обработки жидкости  типа УМЖ. Установка УМЖ-73-005 представляет собой корпус (рис. 3) из ферромагнитной трубы с присоединительными резьбами. На одном конце трубы закреплена муфта с присоединительной резьбой. На внутренней поверхности корпуса закреплены точечные постоянные магниты, залитые полимерной композицией.

Установка с помощью резьб монтируется в колонну НКТ на прием ШГН или в требуемый участок колонны НКТ. При прохождении добываемой жидкости по корпусу она обрабатывается пульсирующим или знакопеременным магнитным полем.Установки УМЖ-122 разработаны для скважин оборудованных УЭЦН.

а)      

       б)

Рис. 3. Установки магнитной обработки жидкости УМЖ-122 (а) и УМЖ-73 (б)

Основные результаты использования УМЖ. Инжиниринговая компания "Инкомп-нефть" изготовила  более 250  скважинных установок УМЖ, которые внедрены в  АНК "Башнефть", ОАО "Белкамнефть",  НК "Лукойл", НК "ЮКОС", ОАО "Газпром" и ряде других организаций.

Применение установок УМЖ-73 позволило увеличить средний межремонтный период скважин НГДУ "Арланнефть" осложненных  эмульсией  и АСПО в  среднем в 1,8 раза. Химическая обработка скважин была прекращена.На Сергеевском месторождении НГДУ "Уфанефть" использование установок УМЖ-73-005 дало возможность увеличить межочистной период скважин в 2,7 раза, а количество термических и химических обработок  уменьшить в 2 и 5 раз соответственно.

Внедрение установок УМЖ-73 в скважинах МортымьяvТетеревского и Толумского месторождения ТПП "Урайнефтегаз", осложненных АСПО, позволило увеличить их средний межремонтный период в 2 раза при прекращении химических обработок скважин.

Список литературы

1. Магнитные камеры для предотвращения осложнений в добыче нефти.- Нижневартовск: НПП "Сибнефтехим", 1991.- 10 с.2.   Рекламные проспекты фирмы ООО "НПК "Магниты и магнитные технологии"

3.  Аппарат для магнитной обработки воды типа АМО-25УХЛ4. Паспорт 2.959.005 ПС

4. Тебенихин Е.Ф. Безреагентные методы обработки воды в энергоустановках.-М.: Энергия, 1977.- 184 с.

5. Классен В.И. Омагничивание водных систем.- М.: Химия, 1978.- 240 с.

6. Огибалов П.М., Мирзаджанзаде А.Х. Механика физических процессов.- М.: Изд-во МГУ им. Ломоносова, 1976.

7. Аппараты для магнитной обработки жидкостей / Н.В. Инюшин, Л.Е. Каштанова и др.- М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2001.- 144 с.


Скачать документ Назад
04 марта 1859 года
Родился Александр Степанович Попов

4 (16) марта 1859, посёлок Турьинские Рудники Пермской губернии (ныне город Краснотурьинск, Свердловская область) — родился Александр Степанович Попов — русский физик и электротехник, профессор, 3-й Ректор Санкт-Петербургского императорского электротехнического института Александра III. Умер 31 декабря 1905 (13 января 1906), Петербург) В семье его отца, местного священника, кроме Александра было ещё 6 детей. Жили более чем скромно. В 10-летнем возрасте Александр Попов был отправлен в Далматовское духовное училище, где учился с 1869 по 1871 год. В 1871 году Александр Попов перевёлся в Екатеринбургское духовное училище. В то время в Екатеринбурге жила со своей семьей его старшая сестра Мария Степановна, по мужу Левицкая. В 1873 году он перевелся в Пермскую духовную семинарию. После окончания общеобразовательных классов Пермской духовной семинарии (1877 год) Александр успешно сдал вступительные экзамены на физико-математический факультет Петербургского университета. Годы учения в университете не были для Попова лёгкими. Средств не хватало, и он вынужден был подрабатывать электромонтёром в конторе «Электротехник». В эти годы окончательно сформировались научные взгляды Попова: его особенно привлекали проблемы новейшей физики и электротехники.В 1882 окончил физико-математический факультет Петербургского университета и был оставлен в нём для подготовки к научной деятельности. Преподаватель физики и электротехники Минного офицерского класса (1883—1901) и Технического училища Морского ведомства в Кронштадте (1890—1900); профессор физики (с 1901) и директор (с 1905) Петербургского электротехнического института. Почётный инженер-электрик (1900) и почётный член Русского технического общества (1901). Первые научные исследования Попова были посвящены анализу наивыгоднейшего действия динамоэлектрических машины (1883) и индукционным весам Юза (1884). После опубликования (1888) работ Г. Герца по электродинамике П. стал изучать электромагнитные явления и прочитал серию публичных лекций на тему "Новейшие исследования о соотношении между световыми и электрическим явлениями". Пытаясь найти способ эффективной демонстрации опытов Герца перед большой аудиторией, П. занялся конструированием более наглядного индикатора электромагнитных волн (ЭВ), излучаемых Герца вибратором. Хорошо понимая потребность флота в средствах беспроводной сигнализации, он в начале 90-х гг. поставил перед собой также задачу использовать ЭВ для сигнализации. Поиски решения этих задач проходили в два этапа: отыскание достаточно чувствительного индикатора ЭВ; разработка прибора, способного надёжно регистрировать ЭВ, излучаемые вибратором Герца. В качестве индикатора П. выбрал радиокондуктор, предложенный французским физиком Э. Бранли и названный позже когерером. Когерер представлял собой заполненную металлическими опилками небольшую стеклянную трубку с двумя электродами на концах. Под действием ЭВ электрическое сопротивление опилок резко уменьшалось и когерер терял чувствительность, но при лёгком встряхивании она снова восстанавливалась. В результате кропотливых экспериментов с когерером П. сделал его достаточно чувствительным и удобным индикатором ЭВ. 2-й этап завершился в начале 1895 созданием "прибора для обнаружения и регистрирования электрических колебаний" — радиоприёмника (рис. 1). Он состоял из соединённых последовательно когерера, поляризованного реле, замыкающего цепь электрического звонка, и источника постоянного тока — электрической батареи. При уменьшении сопротивления когерера (под действием ЭВ) реле срабатывало и включало электрический звонок. Его молоточек сначала ударял по колокольчику, а затем по когереру, встряхивая его и тем самым возвращая в чувствительное состояние. Таким образом тотчас после приёма одной посылки ЭВ когерер был готов к приёму следующей. К весне 1895 П. построил чувствительный и надёжно работавший приёмник, пригодный для беспроводной сигнализации (радиосвязи). В качестве передатчика П. применил видоизменённый вибратор Герца, возбуждаемый катушкой Румкорфа. К концам стержней вибратора П. прикрепил квадратные металлические листы размером 40´40 см. Сигнализация производилась замыкателем (ключом) в цепи питания катушки Румкорфа. В первых опытах по радиосвязи, проведённых в физическом кабинете, а затем в саду Минного офицерского класса, приёмник обнаруживал излучение радиосигналов, посылаемых передатчиком, на расстоянии до 60 м. При проведении опытов П. заметил, что подсоединение к когереру вертикального металлического провода (антенны) приводило к увеличению расстояния уверенного приёма. 25 апреля (7 мая) 1895 на заседании физического отделения Русского физико-химического общества П. сделал научный доклад об изобретении им системы связи без проводов и продемонстрировал её работу; о содержании доклада П. напечатано в газете "Кронштадтский вестник" от 30 апреля (12 мая) 1895, в "Журнале Русского физико-химического общества", 1895, т. 27, в. 8, часть физическая, и там же, 1896, т. 28, в. 1, часть физическая. Во время опытов в 1895 П. обнаружил, что его приёмник реагирует также и на грозовые разряды. Поэтому П. построил специальный прибор, записывающий на движущуюся бумажную ленту сигналы, вызванные электромагнитным излучением гроз. Этот прибор, названный впоследствии грозоотметчиком, в 1895—96 использовался им для изучения характера атмосферных помех. Приёмник П. (рис. 2) и грозоотметчик П. (рис. 3) хранятся в Центральном музее связи в Ленинграде. В 1895—96 П. занимался усовершенствованием созданных им приборов, выступал с докладами и показом их работы. Весной 1897 в опытах в Кронштадтской гавани П. достиг дальности радиосвязи 600 м, а летом 1897 при испытании на кораблях — 5 км. В это время он обнаружил, что металлические корабли влияют на распространение ЭВ и предложил способ определения направления на работающий передатчик. Во время опытов в 1897 П. пользовался ЭВ, лежащими на границе дециметрового и метрового диапазонов. К этому же времени относятся работы П. по изучению рентгеновских лучей; им сделаны первые в России рентгеновские снимки предметов и конечностей человека. В 1899 П. Н. Рыбкин и Д. С. Троицкий — помощники П. — обнаружили детекторный эффект когерера. На основе этого эффекта П. построил "телефонный приёмник депеш" для слухового приёма радиосигналов (на головные телефоны) и запатентовал его (Русская привилегия № 6066 от 1901). Приёмники этого типа выпускались в 1899—1904 в России и во Франции (фирма "Дюкрете") и широко использовались для радиосвязи. В начале 1900 приборы П. были применены для связи во время работ по ликвидации аварии броненосца "Генерал-адмирал Апраксин" у острова Гогланд и при спасении рыбаков, унесённых на льдине в море. При этом дальность связи достигла 45 км. В 1901 П. в реальных корабельных условиях получил дальность связи 148—150 км. Работы П. получили высокую оценку уже его современников в России и за рубежом: так, приёмник П. был удостоен Большой золотой медали на Всемирной выставке 1900 в Париже. Особым признанием заслуг П. явилось постановление Совета Министров СССР, принятое в 1945, которым установлен День радио (7 мая) и учреждена золотая медаль имени А. С. Попова, присуждаемая АН СССР за выдающиеся работы и изобретения в области радио. Имя П. носят: Школа связи в Кронштадте, Высшее военно-морское училище в Ленинграде, Одесский электротехнический институт связи, Центральный музей связи, Научно-техническое общество радиотехники, электроники и связи, улица в Ленинграде, где он жил, и многие др. Соч.: Условия наивыгоднейшего действия динамо-электрической машины, "Электричество", 1883, № 15—16; Случай превращения тепловой энергии в механическую, "Журнал Русского физико-химического общества", 1894, т. 26, в. 9; Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний, там же, 1896, т. 28, в. 1; О телеграфировании без проводов, "Электротехнический вестник", 1897, № 48; О беспроволочной телеграфии. Сб. ст., докладов, писем и др. мат-лов, М., 1959; An application of the coherer, "The Electrician", 1897, v. 40, № 1021. Лит.: А. С. Попов в характеристиках и воспоминаниях современников, М. — Л., 1958; Изобретение радио. А. С. Попов. Документы и материалы, М., 1966; Бренев И. В., Начало радиотехники в России, М., 1970. В. М. Родионов.

© ООО "Завод Эмалированных Труб", mail@emalirovanie.ru