18391867_1756305Fullset

1.

АЛЬМЕТЬЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ИНСТИТУТ
Кафедра «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»
«Современные подходы к применению методов разрушения ВНЭ»
Выполнили: студенты группы 73-11
Елисеев Д.Ю.
Ибрагимов А.А.
Чугунов Д.Л.
Ямбушев А.К.
Руководитель: Хаярова Д.Р.
к.т.н., доцент кафедры «Разработка и эксплуатация
нефтяных и газовых месторождений»

2.

Актуальность исследования
• Обводненность
продуктивных
пластов
Образование
эмульсий
АГНИ
Снижение показателей
безотказности работы
насосных установок
• Обрыв штанг ШСНУ
• Пробои электрической
части УЭЦН
Разрушение ВНЭ
• Рост
давления
жидкости
в
системах
сбора
нефти и газа
Порывы
трубопроводов
• Рост энерго- и
металлоемкости

3.

Понятие и виды эмульсии
По характеру дисперсной фазы и дисперсионной среды
различают эмульсии двух типов:
Нефтяные эмульсии - механическая
смесь
нефти
и
пластовой
воды,
количественное соотношение которых в
процессе разработки месторождения может
изменяться в широких пределах.
1
прямого типа, когда неполярная
жидкость (нефть) размещается в виде
мелких капель в полярной жидкости
(воде) (обозначаются Н/В)
2
обратного типа — когда полярная
жидкость (вода) размещается в виде
мелких глобул в неполярной жидкости
(нефти) (обозначаются В/Н)
Полидисперсные эмульсии
- вода
Высокобводненная
АГНИ
Малообводненная
- нефть
Тип образующейся эмульсии в основном зависит от
соотношения объемов нефти и воды, и дисперсионной
средой (внешней) обычно стремится стать та жидкость,
объем которой больше.

4.

Причины и области образования ВНЭ
Система
сбора
Фонтанные
скважины:
наибольшее
перемешивание нефти и воды происходит в подъемных
трубах и при прохождении нефтегазовой смеси через
штуцеры.
При
механизированных
способах
добычи наиболее устойчивые водонефтяные эмульсии
образуются при использовании электроцентробежных
насосов (перемешивание продукции в рабочих колесах).
Наличие:
При использовании штанговых и винтовых насосов
- механических примесей; образуются менее стойкие эмульсии.
- природных эмульгаторов
При компрессорном способе добычи получаются
(асфальтены,
нафтены, эмульсии крайне высокой стойкости из-за того, что
смолы, парафины);
происходит
окисление
нафтеновых
кислот
с
- солей.
образованием
соединений,
которые
являются
эффективными эмульгаторами.
Способ
добычи
АГНИ
Основной причиной здесь является энергия
турбулентного потока. Перепады давления, пульсация
газа, наличие штуцирующих устройств, задвижек,
поворотов и фитингов способствуют повышению
турбулентности
потока
и
интенсивному
диспергированию воды в нефти.
Отложения парафина на стенках трубопровода
влияют на образование эмульсий, уменьшая его сечение,
увеличивают
скорость
потока
и
усиливают
диспергирование воды в нефти.

5.

Методы разрушения нефтяных эмульсий
Гравитационное холодное разделение (отстаивание);
Фильтрация;
Центрифугирование;
Электрическое воздействие;
Термическое воздействие;
Воздействие магнитного поля;
Внутритрубная деэмульсация.
АГНИ

6.

Результаты патентного исследования
Патент № 2721955
Устройство волнового воздействия
для подготовки нефтяного сырья
При ультразвуковом воздействии происходит разложение высокоплавких
высокомолекулярных парафинов и разрушение агрегатов смолистоасфальтеновых веществ, вследствие чего изменяются физико-химические
(эксплуатационные) свойства нефтяного сырья.
Под действием магнитного поля происходит изменение направления
спинов молекул и нарушение устойчивости системы (значительные
структурные преобразования, наблюдаются для нефтяных образцов с
высоким содержанием смолисто-асфальтеновых веществ.
Ультразвуковая и магнитная обработка нефтяного сырья в различных
сочетаниях позволяет повысить эффективность изменения реологических и
физико-химических свойств и реализуется в использовании предлагаемого
устройства. Ввод реагента в сочетании с волновой обработкой позволит
разрушать высокоустойчивые водонефтяные эмульсии.
АГНИ
1 - ультразвуковой блок;
2 - электромагнитный блок;
3 - магнитный блок;
4 - волновод-излучатель;
5 - трубка-активатор;
6 - протяженный электромагнит (соленоид);
7 - протяженный кольцевой постоянный магнит;
8 - фланцевое соединение;
9 - штуцер для ввода реагента;
10 - входная смесительная камера;
11 - выходная смесительная камера.

7.

Результаты патентного исследования
Патент № 206160
Устройство для разделения эмульсий с
дополнительной деэмульсацией потока
Нефтеводяная эмульсия с различной степенью дисперсности и устойчивости
водной фазы поступает в цилиндрический корпус 1 устройства, где заполняет
свободный объем коалесцирующего пакета 2. Благодаря гофрированным листам 3
и выполненным в них просечкам 4, при движении нефтеводяной эмульсии по
образованным каналам наблюдается разрушение эмульсии и постепенное ее
отслоение. При этом под действием силы тяжести на дно устройства оседает
преимущественно водная фаза. При прохождении водной фазы по наклонным
гофрированным листам 3 наблюдается коалесценция капель на тонкой пленке
воды, при этом она, укрупняясь, скатывается вниз и продвигается ко дну
устройства по ходу движения потока. Таким образом, в нижней части устройства
отводится преимущественно водная фаза, а в верхней его части через зазоры,
образованные между соседними гофрированными листами 3 и стенкой корпуса 1
происходит накопление и отвод преимущественно нефтяного сырья или
обезвоженного топлива
АГНИ
1 - цилиндрический корпус;
2 - коалесцирующий пакет;
3 - гофрированные листы;
4 - просечки.

8.

Результаты патентного исследования
Патент № 205875
Вихревое устройство для
разделения эмульсий
Поток исходной эмульсии поступает в предлагаемое устройство через нижний
край внутренней трубы 2, двигаясь по которой поток, достигая поперечной
перегородки 6, меняет направление движения и проходит через овальные прорези 8
в межтрубное пространство, где происходит процесс разделения на легкую и
тяжелую фазы под действием центробежной силы. Проходя через овальную прорезь
8, поток эмульсии распадается на две части, которые преобразуются в вихри малого
диаметра, направление вращения которых противоположно друг другу. Из-за малого
радиуса вихрей в них возникает большой градиент скорости, и мелкие капли легкой
фазы начинают коалесцировать, поднимаются вверх под действием силы Архимеда
и отводятся из межтрубного пространства через выпускные отверстия 7. Тяжелая
фаза направляется вниз и отводится из устройства через выпускные отверстия 5.
При определенных условиях устройство может иметь значение эффективности
разделения более 90% при среднерасходной скорости эмульсии на входе в
устройство 1,5-2,0 м/с. Простота устройства дает возможность снижения
металлоемкости конструкции.
АГНИ

9.

Результаты патентного исследования
Патент № 2705096
Способ разрушения водонефтяных
эмульсий
Патент № 2745993
Способ комбинированного обезвоживания
стойких водонефтяных эмульсий
Разрушение водонефтяных эмульсий осуществляется в
проточном режиме за счет применения постоянного магнитного
поля и озонирования. Водонефтяную эмульсию подвергают
обработке постоянным магнитным полемс интенсивностью 1Тл,
после воздействуют озоном с удельным расходом 10 г/ч.
При обработке водонефтяной эмульсии постоянным
магнитным полем из-за различной магнитной восприимчивости
компонентов, входящих в состав эмульсии, происходит
перераспределение
частиц
и
молекул
в
структуре
углеводородных компонентов, приводящее к разрыхлению
бронирующих оболочек, в состав которых входят смолистоасфальтеновые вещества, и укрупнению глобул воды. При
воздействии на омагниченную водонефтяную эмульсию озоном
происходит расщепление высокомолекулярных соединений
(смолисто-асфальтеновых веществ), приводящее к разрушению
бронирующих оболочек и коалесценции глобул воды. Тем самым
происходит разделение водной и нефтяной фаз
Предложен способ комбинированного обезвоживания
стойких водонефтяных эмульсий, включающий ультразвуковое
воздействие на водонефтяную эмульсию, где частоту
ультразвукового воздействия выбирают в зависимости от
размера капель воды в водонефтяной эмульсии: для капель,
которые попадают в диапазон размером 15-20 мкм – 50- 44
кГц; для капель, которые попадают в диапазон размером 30-40
мкм – 32-22 кГц; для капель, которые попадают в диапазон
размером 60-80 мкм – 18-12 кГц, после чего частично
обезвоженную водонефтяную эмульсию направляют на вход
теплообменного устройства, перед входом в который в
водонефтяную эмульсию подают реагент-деэмульгатор, где
способ содержит магнитную обработку в направленном
перпендикулярно
потоку
водонефтяной
эмульсии
пульсирующем
неоднородном
магнитном
поле
для
разрушения бронирующих оболочек,
АГНИ

10.

Выводы
• С увеличением обводненности возникают ВНЭ, что, в свою очередь, негативно
влияет на все этапы сбыта УВ, начиная от извлечения нефти до ее переработки.
• Активно применяются акустические, ультразвуковые и магнитные методы
разрушения ВНЭ;
• Образование эмульсий является одной из основных проблем в нефтегазовой сфере;
• Доля полезных изобретений в области разрушения ВНЭ достигала пика в 2020 г.
АГНИ

11.

АЛЬМЕТЬЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
НЕФТЯНОЙ ИНСТИТУТ
СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ!