Патент на изобретение №2311942

Изобретение относится к технике магнитной обработки жидкости и может быть использовано при добыче нефти для магнитной обработки продукции нефтедобывающих скважин в осложненных условиях.

Известен способ обезвоживания нефти (патент РФ №2095119, кл. В01D 17/06, опубл. 10.11.97, бюл. №31) путем воздействия импульсным магнитным полем на нефтяную эмульсию и отстоя в отстойниках. При этом магнитным полем воздействуют на нефтяную эмульсию на участке трубопровода, по которому протекает нефтяная эмульсия. Под воздействием магнитного поля нефтяная эмульсия разрушается и время разделения эмульсии на нефть и воду при отстое в отстойнике сокращается в 2-3 раза. Недостатком способа является то, что на участке трубопровода, где эмульсия подвергается магнитной обработке, как правило, имеет место свободный газ и вода, выделившиеся при движении по трубопроводу до места обработки магнитным полем, и при обработке магнитным полем интенсивно выделяются растворенный газ и вода из эмульсии, которые занимают часть сечения трубопровода, и магнитное поле через эту часть сечения трубопровода полезно не используется, из-за этого снижается эффективность использования магнитного поля.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ воздействия на нефтяной пласт (патент РФ №2183261, кл. Е21В 43/2, 43/25, опубл. 10.06.2002, бюл. №16), заключающийся в магнитной обработке воды на потоке при течении по трубопроводу переменным магнитным полем ниже промышленной частоты (ниже 50 Гц), как наиболее эффективные параметры магнитного поля. При обработке магнитным полем воды не возникают сложности, как при обработке нефтяной эмульсии с наличием свободного газа и выделившейся воды, поэтому и этот способ является не эффективным при обработке нефтяной эмульсии.

Нефтяная эмульсия подвергается магнитной обработке при предварительном сбросе и при подготовке нефти. Тяжелые, высоковязкие нефти, содержащие парафин и асфальтосмолистые вещества, трудно поддаются подготовке с использованием только традиционных способов нагрева и введения деэмульгаторов. В таких случаях магнитная обработка эмульсии дает значительный эффект, ускоряя процессы сепарации газа и обезвоживания нефти. Нефтяная эмульсия является полидисперсной системой, т.е. имеющиеся более крупные капли воды и пузырьки газа отделяются без какого-либо воздействия и образуют еще в трубопроводе, по которому транспортируется эмульсия, слой газа и слой воды, а чтобы отделить находящийся в мелкодисперсном состоянии газ и воду, требуется дополнительное воздействие, например, магнитным полем.

При реализации известных способов обработки магнитным полем жидкости обычно используется устройство, известное по а.с. №865832, кл. С02F 1/48, опубл. 23.09.81, бюл. №35. Устройство представляет собой монтируемый в трубопровод корпус (трубу) из диамагнитного материала и электромагнита в виде обмотки на корпусе, блок питания и управления. Обрабатываемая жидкость протекает внутри корпуса и подвергается воздействию переменного магнитного поля низкой частоты. Недостатком устройства является невысокая эффективность использования устройства при обработке продукции скважины в виде нефтяной эмульсии, содержащей еще и газ.

Таким образом, единой задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является повышение эффективности обработки магнитным полем продукции нефтедобывающей скважины в виде нефтяной эмульсии при минимальных затратах труда, средств и времени.

Единый технический результат – эффективная обработка нефтяной эмульсии с целью разрушения ее и разделения на газ, нефть и воду при минимальных затратах и за короткое время.

Указанный технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту – способу достигается тем, что в известном способе магнитной обработки жидкости, включающем магнитную обработку нефтяной эмульсии на потоке при течении по трубопроводу переменным магнитным полем, согласно изобретению магнитную обработку осуществляют в одну или несколько ступеней, при этом перед каждой ступенью из трубопровода предварительно удаляют свободный газ и выделившуюся воду.

Предварительное удаление свободного газа и выделившейся воды перед магнитной обработкой и на длине участка магнитной обработки обеспечивает использование магнитного поля по всему сечению корпуса электромагнита и получение максимального эффекта от магнитной обработки нефтяной эмульсии.

Магнитной обработке нефтяная эмульсия подвергается обычно перед отстойником. При предварительном сбросе воды нефтяная эмульсия содержит воды более 50% и газа после первой ступени сепарации при высоком рабочем давлении. Таким образом, при магнитной обработке в нефтяной эмульсии всегда есть свободный газ и выделившаяся вода при транспортировке по трубопроводу. По сечению трубопровода свободный газ и вода по предварительной оценке могут занять до 30% площади сечения трубы. А это означает, что магнитное поле на этом сечении трубы не используется, так как полезный эффект при магнитной обработке имеет место при воздействии только на эмульсию.

Для реализации предлагаемого способа используется устройство, обеспечивающее отвод свободного газа и выделившейся воды на всем участке магнитной обработки нефтяной эмульсии.

Предлагаемый способ магнитной обработки жидкости и устройство для его осуществления позволяют обработать эмульсию по всему сечению корпуса электромагнита и повысить эффективность магнитной обработки нефтяной эмульсии не менее чем на 30%.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту – устройству для магнитной обработки жидкости достигается тем, что в известном устройстве, включающем электромагнит в виде обмотки на корпусе из диамагнитного материала, блок питания и управления, согласно изобретению электромагнит выполнен в виде одного или нескольких участков, при этом в корпусе каждого электромагнита перед его обмоткой установлены патрубки для отвода свободного газа и выделившейся воды из нефтяной эмульсии.

Схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит корпус 1 из диамагнитного материала, электромагнит 2 в виде обмотки на корпусе, патрубок 3 для отвода свободного газа, патрубок 4 для отвода выделившейся воды, газопровод 5, водопровод 6, коллектор 7, задвижку 8 на водопроводе, кран 9 для отбора пробы. Блоки питания и управления на чертеже не указаны.

Способ и устройство реализуются следующим образом.

Устройство размещается на участке трубопровода, по которому транспортируется продукция нефтедобывающей скважины – нефтяная эмульсия, подлежащая магнитной обработке, так чтобы эмульсия протекала через корпуса 1 последовательно размещенных электромагнитов 2. После монтажа устройства на объекте блок питания и управления подключается к электрической сети. Блок управления позволяет регулировать режим работы устройства по напряженности магнитного поля, частоте и величине импульса. Для эффективной обработки жидкости необходимо создать определенную напряженность магнитного поля, частоту и воздействовать на жидкость в течение определенного времени. Эти параметры определяются экспериментально путем опробывания непосредственно на конкретном объекте.

При оптимальном режиме работы магнитного устройства с началом воздействия магнитного поля на эмульсию начинается ускоренный процесс разделения газа, нефти и воды. Выделившиеся свободный газ и вода занимают часть сечения корпуса 1 и магнитное поле, приходящееся на это сечение корпуса, полезную работу по обработке эмульсии не выполняет. Для устранения этого недостатка перед первым электромагнитом свободный газ и выделившаяся вода в подводящем трубопроводе отводятся по патрубкам 3 и 4 и далее перед каждым электромагнитом и направляются по газопроводу 5 и водопроводу 6 в коллектор 7 за всеми электромагнитами. Качество выделившейся воды, во избежание пропуска необработанной эмульсии, контролируется по пробе, отобранной через кран 9, и регулируется изменением расхода с помощью задвижки 8 на водопроводе 6. При необходимости эта процедура может быть автоматизирована с использованием известных технических средств.

Отвод свободного газа и выделившейся воды перед электромагнитом обеспечивает полное и эффективное использование электромагнитного поля для обработки нефтяной эмульсии.

Использование нескольких последовательно размещенных электромагнитов обеспечивает универсальность предлагаемого устройства и позволяет использовать его при самых разных осложненных условиях, что обеспечивается изменением числа последовательно размещенных одинаковых электромагнитов. Наиболее оптимальным является использование 2-3 электромагнитов. При этом суммарная мощность используемых нескольких электромагнитов не увеличивается по сравнению с существующими устройствами для магнитной обработки жидкости. Распределение мощности по нескольким электромагнитам позволяет обработать нефтяную эмульсию в более мягком режиме, не опасаясь передиспергирования эмульсии. Использование нескольких одинаковых электромагнитов позволяет при необходимости маневрировать числом электромагнитов, уменьшить или увеличить их число в зависимости от конкретных условий.

Таким образом, использование группы изобретений по объекту – способу магнитной обработки и по объекту – устройству для осуществления способа обеспечивает решение единой технической задачи – повышение эффективности обработки магнитным полем продукции нефтедобывающей скважины при минимальных затратах труда, средств и времени, достигается единый технический результат – эффективная обработка нефтяной эмульсии с целью разделения на газ, нефть и воду при минимальных затратах и времени.

Формула изобретения

1. Способ магнитной обработки жидкости, включающий магнитную обработку нефтяной эмульсии на потоке при течении по трубопроводу переменным магнитным полем, отличающийся тем, что магнитную обработку осуществляют в одну или несколько ступеней, при этом перед каждой ступенью из трубопровода предварительно удаляют свободный газ и выделившуюся воду.

2. Устройство для магнитной обработки жидкости, включающее электромагнит в виде обмотки на корпусе из диамагнитного материала, блок питания и управления, отличающееся тем, что электромагнит выполнен в виде одного или нескольких участков, при этом в корпусе каждого электромагнита перед его обмоткой установлены патрубки для отвода свободного газа и выделившейся воды из нефтяной эмульсии.

РИСУНКИ