Российский Государственный Университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина
ООО “НПО “Волна”
Разработка УЗ диспергаторов(УЗД) для активации вводимого деэмульгатора (SMART исполнение)
Авторский коллектив:
РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина:
Доцент, к.т.н. Деньгаев Алексей
Доцент, к.т.н. Деньгаев Алексей
ООО “НПО ”ВОЛНА”:
Генеральный директор Саргин Борис
Зам. ген. директора, к.т.н. Геталов Андрей
Генеральный директор Саргин Борис
Зам. ген. директора, к.т.н. Геталов Андрей
Обоснование необходимости разработки УЗД
КО1 (ДЭ=100%) без УЗ КО2 (ДЭ=30%) без УЗ
КО1 (ДЭ=100%) без УЗ КО2 (ДЭ=30%) без УЗ
УЗ t=30 сек, ДЭ=30%, 20900 Гц УЗ t=30 сек, ДЭ=30%, 36300 Гц
УЗ t=20 сек, ДЭ=30%, 20900 Гц УЗ t=20 сек, ДЭ=30%, 36300 Гц
УЗ t=20 сек, ДЭ=30%, 12000 Гц
УЗ t=30 сек, ДЭ=30%, 12000 Гц
100%
90%
80%
70%
60%
40%
50%
30%
10%
0%
20%
40
0
15
30
1
25
90
80
70
60
50
40
0
15
30
1
25
90
80
70
60
50
Результаты испытаний (Приобское месторождение)
Кинетика выпадения воды в акустическом поле
30 0С
Время, мин
Время, мин
Wводы, %
w воды, %
100%
90%
80%
70%
60%
40%
50%
30%
10%
0%
20%
Время воздействия 20 сек
Время воздействия 30 сек
Ввод ДЭ=30%
(от установленной нормы на м-и)
(от установленной нормы на м-и)
Ввод ДЭ=30%
(от установленной нормы на м-и)
(от установленной нормы на м-и)
100%
90%
80%
70%
60%
40%
50%
30%
10%
0%
20%
Результаты испытаний (Тайлаковское месторождение)
Кинетика выпадения воды в акустическом поле
40
0
15
12
2
3
100
32
60
22
Время, мин
W воды, %
30 0С
В / Н
67%
67%
50%
КО1(ДЭ=100%, без УЗ)
№1(ДЭ=50%, УЗ=30с)
№3(ДЭ=50%, УЗ=60с)
№1(ДЭ=50%, УЗ=30с)
№3(ДЭ=50%, УЗ=60с)
КО2(ДЭ=50%,без УЗ)
№2(ДЭ=50%,УЗ=40с)
№4- 2(ДЭ=50%,УЗ=20с, N=1500 об/мин
№2(ДЭ=50%,УЗ=40с)
№4- 2(ДЭ=50%,УЗ=20с, N=1500 об/мин
Ввод ДЭ = 50% (от установленной нормы на м-и)
При УЗ активации деэмульгатора (ДЭ) после ввода, кинетика выпадения воды сокращается в 3-4 раза по времени с контрольными образцами КО (без УЗ воздействия)
100%
90%
80%
70%
60%
40%
50%
30%
10%
0%
20%
70
60
40
50
30
10
0
20
Ультразвук – эффективный диспергатор дэмульгатора (Тайлаковское месторождение)
0
20
10
70
15
60
10
50
40
8
30
20
6
4
2
30
Время, мин
Время, мин
W, %
Режим гидростатики - диспергация ДЭ только УЗ воздействием
Определено время УЗ воздействия
Время УЗ воздействия, сек
Определено время УЗ воздействия при
котором изменения гидродинамического режима влияет слабо. Изменения колебаний температуры ВНЭ становятся неактуальны (проверено при условии Твх. внэ – 7 0С).
котором изменения гидродинамического режима влияет слабо. Изменения колебаний температуры ВНЭ становятся неактуальны (проверено при условии Твх. внэ – 7 0С).
Обоснование необходимости разработки УЗД
•применение УЗД является эффективным средством диспергации деэмульгатора
в двухфазной среде (газ-жидкость);
•диспергация деэмульгатора в момент ввода должна осуществляться как в газовой , так и жидкой среде , учитывая сложный характер гидродинамических течений. Исходя из этого все системы УЗД можно разделить на 2 типа- канальные и точечные (категории SMART). Канальные УЗД , помимо эффективной диспергации, выполняют функции резонансной системы для слияния глобул воды, что дополнительно повышает эффект разделения фаз;
•необходимо разработать эффективный УЗД категории SMART, с возможностью его установки на входные магистральные трубы по технологии стандартной холодной врезки. Ориентировочный максимальный диаметр УЗД составляет ~500- 700 мм, длина активной части определяется конструктивом стыковочного узла и диаметром магистрального трубопровода;
•конструкция должна обеспечивать взрыво – пожаробезопасность, простое управление и обслуживание, малую величину энергопотребления.
в двухфазной среде (газ-жидкость);
•диспергация деэмульгатора в момент ввода должна осуществляться как в газовой , так и жидкой среде , учитывая сложный характер гидродинамических течений. Исходя из этого все системы УЗД можно разделить на 2 типа- канальные и точечные (категории SMART). Канальные УЗД , помимо эффективной диспергации, выполняют функции резонансной системы для слияния глобул воды, что дополнительно повышает эффект разделения фаз;
•необходимо разработать эффективный УЗД категории SMART, с возможностью его установки на входные магистральные трубы по технологии стандартной холодной врезки. Ориентировочный максимальный диаметр УЗД составляет ~500- 700 мм, длина активной части определяется конструктивом стыковочного узла и диаметром магистрального трубопровода;
•конструкция должна обеспечивать взрыво – пожаробезопасность, простое управление и обслуживание, малую величину энергопотребления.
Предлагаемые конструктивные решения УЗД
В качестве источника УЗ колебаний предлагается использовать пъезокерамические возбудители колебаний частотой 15-20 кГц, с концентраторами колебаний для получения требуемой амплитуды колебаний. Для повышения надежности конструкции будут использоваться составные 4 кольцевые пъезосборки, которые подключаются по линии к питающему УЗ генератору.
Генераторы УЗ колебаний
Пъезоэлектрические возбудители УЗ колебаний
Для повышения надежности в работе предлагается:
рабочий орган УЗД поместить в трубчатый защитный кожух (с прорезями по длине) . Это позволит снизить гидродинамический напор на рабочий орган, обеспечить механическую защиту от крупных частей механических примесей, в случае поломки рабочего органа обеспечить его удержание и локализацию внутри кожуха.
рабочий орган УЗД поместить в трубчатый защитный кожух (с прорезями по длине) . Это позволит снизить гидродинамический напор на рабочий орган, обеспечить механическую защиту от крупных частей механических примесей, в случае поломки рабочего органа обеспечить его удержание и локализацию внутри кожуха.
Результаты испытаний лабораторных образцов
600
500
400
300
200
100
700
19 окт
14 окт
9 окт
4 окт
24 сен
19 сен
29 сен
14 сен
9 сен
4 сен
30 авг
25 авг
24 окт
30 авг
150
130
110
90
70
50
170
19 окт
14 окт
9 окт
4 окт
24 сен
19 сен
29 сен
14 сен
9 сен
4 сен
30 авг
25 авг
24 окт
30 авг
Результаты ОПИ на ДНС2 Тайлаковского м-я
Дата
Дата
Удельный расход [гр/т]
Суточный расход [кг]
Пути развития точечных УЗД типа SMART
- Проведенные испытания и анализ режимов работы объектов подготовки нефти (УПН,ДНС) показывает, что многоточечная система ввода деэмульгатора с помощью SMART конструкции УЗД может оказаться весьма эффективной как для экономии деэмульгатора, так и для повышения устойчивости работы объектов от колебаний температуры, качества деэмульгатора, изменений характеристик ВНЭ в системе добычи. В случае, если на практике используется один узел УДХ требуется настройка каждого конкретного SMART диспергатора на величину потока жидкой фазы по трубопроводу, где он установлен, и величину расхода вводимого химического ингредиента (деэмульгатора). Такая методика отрабатывается.
Фактические результаты опытно-промышленных испытаний на Тайлаковском месторождении ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз»
- Вторым перспективным направлением развития считается автоматизированная (режимы автоматический и ручной) подача химического ингредиента (деэмульгатора) в зависимости от потока, протекающего по трубопроводу. Данный вариант (мини УДХ) предполагает связку SMART диспергатора с мини дозирующим насосом, имеющим возможность менять расход химического ингредиента и измерителя расхода потока жидкости. Рассматривается вариант мини УДХ полностью автономной (по электропитанию) в работе.
Автоматизированная дозирующая система Smart-диспергатора:
- обеспечение бесперебонойной подачи хим.реагента при установленном расходе;
- дистанционной контроль расхода реагента;
- автономная работа (возможность установки в отдаленных районах);
- потребляемая мощность системы не более 1 кВт.
Выводы
- Проведенные испытания УЗД подтвердили возможность создания SMART конструкции для эффективной диспергации деэмульгатора в водонефтяной эмульсии с целью обеспечения более эффективной деэмульсации ВНЭ на объектах подготовки нефти, снижения нормы ввода деэмульгатора, создания условий снижения порога воздействия таких факторов как изменение гидродинамического режима течения, входной температуры и изменения химического состава ВНЭ.
- Предложены конструкции УЗД на основе пъезокерамического источника УЗ колебаний повышенной амплитуды, работающих от генераторов УЗ частоты по двухпроводной линии (длина до ~ 500 м) с мощностью на 1 УЗД до 500 Вт, и рабочих органов УЗД в виде стержневых волноводов (диаметр волновода составляет до 60 мм) различной конструкции.
- Испытания конструкций УЗД в лабораторных и натурных условиях показали, что наиболее перспективными являются конструкции стержневого волновода на основе виброраспылителя с кольцевым наборным диспергатором, использующий каппилярный эффект в зазоре между кольцами, создающими насосный эффект. Данные виды УЗД показали высокую степень диспергации как в жидкой среде при различных гидродинамических режимах течения, так и газовой среде.
Контакты:
дорога Дунайска, 113, Любляна, Словения
info@arctex.ru
info@arctex.ru