Ресурсосберегающие технологии предотвращения биокоррозии и образования эмульсий в процессах нефтедобычи (теоретическое обоснование, экспериментальные исследования, практический опыт) (28.10.2011)

Автор: Ахияров Рустем Жоресович

мой технологической жидкости;

- величины В, r, m, L, a, b и необходимое количество последовательно устанавливаемых каскадов в устройстве для МГДО;

- тип устройства для улавливания кристаллической фазы из технологической жидкости (отстойник, гидроциклон или фильтр) и его параметры.

Кроме того, вся проектируемая система должна соответствовать параметрам промысла по пропускной способности и давлению на выходе, а также климатическим условиям эксплуатации оборудования на месте монтажа.

Поскольку в образовании солей принимают участие положительно заряженные ионы кальция и отрицательно заряженные сульфат-ионы, рассчитывают плотность индуцируемого тока для обоих видов ионов.

Величину магнитной индукции рассчитывают по формулам (1) и (2), применяемым при расчете антибактериального устройства. Для катионов и анионов величина магнитной индукции различна, поэтому при проведении расчетов берут наибольшее значение с целью обеспечения эффективной обработки.

Таблица 4 – Перечень исходных данных для расчета устройства удаления сульфат-ионов из воды

№ п.п. Наименование Ед-ца измерения Обозначение

1 Скорость движения потока м/с V

2 Диаметр трубопровода м D

Давление на входе в трубопровод атм. Рнач

Минимальное давление, возможное на выходе из трубопровода атм. Ркон

рН среды единицы рН

3 Состав перекачиваемой среды: г/м3

сульфаты

Карбонаты

Фосфаты

Хлориды

Кальций

Магний

Натрий

Общая минерализация

Содержание СВБ Кл/см3 сБ

Величины r, m, L и необходимое количество последовательно монтируемых каскадов МГДО определяют с помощью специально разработанной компьютерной программы, которая позволяет также устанавливать направление индуцируемого тока ионов и рассчитывать его плотность по осям x, y, z для каждого типа ионов. Зная величину магнитной индукции, подбирают соответствующие постоянные магниты. Значения r, m и L задают с учетом геометрии трубы, размеров магнитов и условий, существующих в трубопроводе. Далее рассчитывают плотность индуцируемого тока для каждого типа ионов. Количество каскадов МГДО определяют из соображений максимального снижения с их помощью концентрации сульфат-ионов в технологической жидкости.

Эффективность устройства для МГДО оценивают по формуле

С ост = С0 – kС,

где С ост – остаточная концентрация сульфат-ионов в жидкости после МГДО, моль/л; С0 - начальная концентрация сульфат-ионов, моль/л; k = n - 1 – количество областей между параллельными ИМП (n – число ИМП); С - концентрация сульфат-ионов, которые образовали малорастворимые соли сульфатов, находящихся между соседними ИМП устройства во время обработки, моль/л.

Если Сост > kС, то необходимо устанавливать еще одно или несколько устройств для МГДО, пока не будет выполняться условие Сост < kС.

Лабораторные эксперименты по определению влияния МГДО на снижение концентрации сульфат-ионов в технологической жидкости в условиях дозирования раствора хлорида кальция показали высокую эффективность разработанной технологии. Так, при скорости движения модельного концентрированного раствора сульфата кальция 1 м/с эффективность МГДО составляла в среднем 40 % на один каскад. Обработанный раствор отгоняли в центрифуге и определяли содержание в нем сульфат-ионов. Было, в частности, показано, что 4-5-каскадная МГДО промысловой воды в условиях дозирования расчетных концентраций ионов кальция приводит к уменьшению количества сульфат-ионов до 0,05 % масс. и ниже, что позволяет полностью подавить жизнедеятельность СВБ.

Учитывая существующие различия в значениях плотности выпадающих солей и обрабатываемой среды, для разделения образующихся суспензий было предложено использовать их отстаивание в сепараторах, разделение в гидроциклонах или фильтрах.

В шестой главе приведены некоторые результаты пилотных и опытно-промышленных испытаний ресурсосберегающих технологий подготовки технологических жидкостей на ряде нефтегазовых объектов.

Опытно-промышленные испытания предлагаемой ресурсосберегающей технологии подавления жизнедеятельности адгезированных форм СВБ проводили на воде систем ППД некоторых промыслов ОАО «АНК «Башнефть». Установлено, в частности, что для пластовых вод месторождения ООО «Башнефть–Янаул» при дозировании в систему 0,015 кг/м3 20 %-ного раствора хлорида кальция, использовании 5-ти каскадного устройства для МГДО и фильтра тонкой очистки (до 10 мкм) с песчаной загрузкой на экспонировавшихся образцах из стали 20 локальных коррозионных поражений, характерных для сред, зараженных СВБ, обнаружено не было. Без применения данной технологии количество локальных коррозионных поражений на этих промыслах по пяти образцам свидетелям составило в среднем 6,5 шт. на 10 км трубопроводов (зараженность среды СВБ - 106 кл/см3). Использование такой технологии позволяет полностью исключить рост СВБ в системе промысловых нефтепроводов и, тем самым, значительно повысить безопасность эксплуатации объектов нефтяных промыслов. Кроме того, внедрение данной технологии дает возможность полностью исключить или минимизировать использование весьма токсичных и дорогостоящих реагентов – бактерицидов.

Для проведения внутритрубной МГДО ингибиторов коррозии и деэмульгаторов было спроектировано и изготовлено пилотное устройство УВМГДО-1.1 (рисунок 11), предназначенное для стендовых испытаний. Оно состоит из корпуса (1) с двумя расположенными под прямым углом сквозными отверстиями (2) и (5). Отверстие (5) предназначено для прохождения потока эмульсии, а отверстие (2) - для монтажа ИМП в устройстве. В корпус вмонтирована медная трубка для ввода реагентов так, что ее перфорированный по нижней образующей участок располагается вдоль потока эмульсии в верхней части корпуса. ИМП установливаются навстречу друг другу разноименными полюсами, в результате чего сила Лоренца, действующая на ионы гидроксония в потоке эмульсии, становится направленной вверх, в сторону трубки для ввода реагентов.

В 2006 г. данное пилотное устройство прошло успешные стендовые испытания в цехе подготовки и перекачки нефти Аксаковской группы месторождений филиала ОАО «АНК «Башнефть» «Башнефть-Ишимбай» и на скважинах № 413 и № 746 Сергеевского месторождения Уфимского управления добычи нефти и газа.

1 – корпус; 2 – отверстие для монтажа ИМП; 3 – перфорированный участок трубки; 4 – трубка для ввода реагента; 5 – отверстие для прохождения потока эмульсии; 6 – ИМП

Рисунок 11 – Внешний вид пилотного устройства УВМГДО-1.1

Испытания осуществляли в пластовой воде, поступающей на кустовую насосную станцию. Образцы из стали 20 устанавливали в проточной стендовой установке и проводили измерение скорости коррозии методом линейного поляризационного сопротивления. В течение первых двух часов измеряли контрольную скорость коррозии при дозировании реагента без МГДО, после чего начинали дозирование ингибиторов с ее применением.

Из рисунка 12 следует, что МГДО пластовой воды с ингибиторами значительно снижает скорость коррозии стали. Это объясняется существенным повышением адсорбционной способности реагентов вследствие роста заряда на атомах азота в результате проведения МГДО. Характерно, что эффект от проведения МГДО (таблица 5) достаточно велик (7,3-20,9 %) для всех испытанных ингибиторов и зависит от их основы и компонентного состава.

Для определения влияния МГДО на эффективность деэмульгаторов провели серию «бутылочных» тестов на устойчивой водонефтяной эмульсии со

Рисунок 12 – Влияние МГДО на эффективность некоторых ингибиторов коррозии


загрузка...