Патент на изобретение №2272128

(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПЛАСТОВЫХ ФЛЮИДОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области нефтедобычи, нефтепереработки, нефтехимии и другим областям техники, связанным с разрушением эмульсий, и может быть использовано в технологических приемах для разделения пластовых флюидов на компоненты – нефть, газ, воду. Обеспечивает ускорение расслоения эмульсий в пластовых флюидах с одновременным уменьшением концентрации углеводородов в воде и воды в углеводородах, а также снижение расхода деэмульгатора. Сущность изобретения: способ заключается в том, что поток пластовых флюидов подвергают магнитной обработке для коалесценции эмульгированных капель воды. После этого разрушают бронирующие оболочки на границе раздела фаз “нефть-вода” для дополнительного слияния капель воды. Для ускорения расслоения водогазонефтяных эмульсий с одновременным улучшением качества разделения на нефть, воду и газ, а также снижения расхода эмульгатора магнитную обработку осуществляют в направленном перпендикулярно потоку флюидов поле, напряженностью Н=5-20 кА/м и градиентом напряженности магнитного поля dH/dr=2-5·10⁶ А/м². Это осуществляют путем воздействия однополярно направленных постоянных точечных магнитов. При этом разрушение бронирующих оболочек осуществляют путем вибрационного воздействия с частотой колебания 10-100 Гц и амплитудой колебания 0,5-10 мм. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области нефтедобычи, нефтепереработки, нефтехимии и других областях техники, связанных с разрушением эмульсий, и может быть использовано в технологических приемах для разделения пластовых флюидов на компоненты – нефть, газ, воду.

Как известно, наличие механических примесей увеличивает время разделения водно-углеводородных смесей и содержание углеводородной фазы в воде, а также водной фазы в углеводородах, т.е. механические примеси выполняют роль стабилизаторов [Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение эмульсий. – М.: Недра, 1982. – 222 с.]. – Таким образом, при подготовке продукции скважин основная задача заключается в удалении их из потока, что облегчает разделение пластовых флюидов на компоненты нефть, газ, воду.

Известен способ обработки продукции скважин, включающий ее нагрев с последующим разрушением бронирующих оболочек на границе раздела фаз “нефть-вода” гидродинамическим способом в сильно развитом турбулентном режиме. Узел разрушения бронирующих оболочек выполнен в форме сопла Лаваля, где диаметр узкой части определяется гидродинамическим расчетом для создания сильноразвитого турбулентного режима течения. [Патент РФ №2045982, кл. В 01 D 17/00, В 01 D 19/00, 1995 г.].

Недостаток этого способа – низкая эффективность подготовки продукции скважин.

Наиболее близким к заявляемому объекту является способ обработки продукции скважин, включающий нагрев с последующей ее обработкой в магнитном поле для коалесценции эмульгированных капель воды и разрушением бронирующих оболочек на границе раздела фаз “нефть-вода” для дополнительного слияния капель воды. Для создания магнитного поля служит установка магнитной обработки, в которой магниты установлены в форме кольца. Узел разрушения бронирующих оболочек выполнен с сужающейся и расширяющейся частями в виде конуса и с турбулизатором потока в виде цилиндра. [Патент РФ №2149260, кл. Е 21 В 43/34, 2000 г.].

Недостаток такой обработки продукции скважин заключается в следующем. При расположении магнитов в форме кольца часть магнитного потока замыкается на внутреннюю часть устройства, через которое жидкость не протекает, вследствие чего в пространстве между корпусом магнитного устройства и стенкой трубопровода для транспортировки продукции скважины создается магнитное поле с низкими напряженностью (1-2 кА/м) и градиентом (dH/dr=1-5·10³ А/м²). Соответственно, сила, воздействующая на механические примеси в жидкости, также будет невелика.

Изобретение направлено на ускорение расслоения эмульсий в пластовых флюидах с одновременным уменьшением концентрации углеводородов в воде и воды в углеводородах, а также снижение расхода деэмульгатора.

Это достигается тем, что в способе обработки пластовых флюидов, включающем магнитную обработку потока пластовых флюидов для коалесценции эмульгированных капель воды с последующим разрушением бронирующих оболочек на границе раздела фаз “нефть-вода” для дополнительного слияния капель воды, магнитную обработку осуществляют в направленном перпендикулярно потоку флюидов пульсирующем неоднородном магнитном поле напряженностью Н=5-20 кА/м и градиентом напряженности магнитного поля dH/dr=2-5·10⁶ А/м² путем воздействия однополярно направленных постоянных точечных магнитов, а разрушение бронирующих оболочек осуществляют путем вибрационного воздействия с частотой колебания 10-100 Гц и амплитудой колебания 0,5-10 мм.

На фиг.1 изображена предлагаемая установка для обработки пластовых флюидов; на фиг.2 – блок магнитной обработки установки.

Установка содержит соединенные фланцами блоки магнитной и вибрационной обработки.

Блок магнитной обработки представляет собой корпус 1, внутри которого параллельно входящему потоку жидкости расположены пластины 2 с установленными на их поверхности постоянными точечными магнитами 3. Целесообразно перед пластинами установить направляющие 4 потока обтекаемой формы. Магниты могут быть выполнены, например, цилиндрической формы или в форме параллелепипеда.

Блок вибрационной обработки содержит диамагнитный корпус 5, на внешней стороне которого установлен электромагнит 6. Внутри корпуса 5 закреплена упругая пластина-вибратор 7.

Способ обработки пластовых флюидов осуществляют следующим образом.

Промысловая эмульсия поступает в блок магнитной обработки, где под действием однополярно направленных постоянных точечных магнитов создается пульсирующее неоднородное магнитное поле напряженностью 5-20 кА/м и градиентом напряженности магнитного поля dH/dr=2-5·10⁶ А/м² и инициируется процесс деэмульсации, при этом направляющие 4 направляют поток жидкости в пространство между пластинами 2. При магнитной обработке ослабляются связи бронирующих оболочек за счет ориентации молекул асфальтенов в магнитном поле, выхода из оболочек ферромагнитных примесей и процессирования положительных и отрицательных ионов в противоположные стороны. Дальнейшее разделение эмульсии происходит в блоке вибрационной обработки под действием пластины-вибратора 7, колеблющегося под влиянием создаваемого электромагнитом 6 переменного электромагнитного поля с частотой 10-100 Гц и амплитудой 0,5-10 мм. Вибрационное поле интенсифицирует процесс массопереноса и слияния капель нефти.

Согласно описанной выше технологии была проведена обработка пластовых флюидов НГДУ “Уфанефть” обводненностью 70% в пульсирующем неоднородном магнитном поле напряженностью 6000 А/м и градиентом напряженности магнитного поля 4·10⁶ А/м с последующим вибрационным воздействием (пример 1). Аналогичной обработке подвергались пластовые флюиды при других параметрах (пример 2). Исходные данные и результаты по примерам сведены в таблицу.

Для сравнения пластовые флюиды подвергались обработке согласно прототипу с использованием лабораторной модели. Промысловая эмульсия сначала обрабатывалась магнитами в форме кольца напряженностью 1 кА/м и градиентом напряженности магнитного поля dH/dr=4·10³ А/м², а затем – обработке с помощью сопла Лаваля. Время разделения эмульсии составило 55 минут, остаточная концентрация нефтепродуктов в воде – 850 мг/л.

Как видно, использование изобретения позволит по сравнению с прототипом ускорить расслоение водогазонефтяных эмульсий за счет создания пульсирующего неоднородного магнитного поля и одновременно улучшить разделение пластовых флюидов на нефть, воду и газ за счет интенсификации массопереноса и слияния капель нефти (уменьшить концентрацию нефтепродукта в воде и воды в нефти). Кроме того, это обеспечит снижение расхода эмульгатора.

Формула изобретения

Способ обработки пластовых флюидов, включающий магнитную обработку потока пластовых флюидов для коалесценции эмульгированных капель воды с последующим разрушением бронирующих оболочек на границе раздела фаз “нефть-вода” для дополнительного слияния капель воды, отличающийся тем, что магнитную обработку осуществляют в направленном перпендикулярно потоку флюидов пульсирующем неоднородном магнитном поле напряженностью Н=5-20 кА/м и градиентом напряженности магнитного поля dH/dr=2-5·10⁶ А/м² путем воздействия однополярно направленных постоянных точечных магнитов, а разрушение бронирующих оболочек осуществляют путем вибрационного воздействия с частотой колебания 10-100 Гц и амплитудой колебания 0,5-10 мм.

РИСУНКИ