авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Интенсификация процессов разделения продукции скважин и очистки ее компонентов

-- [ Страница 1 ] --

УДК 622.276

На правах рукописи

Костилевский Валерий Анатольевич

интенсификация процессов разделения

продукции скважин и очистки ее компонентов

Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа 2009

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»), г. Уфа

Научный руководитель кандидат технических наук Андрианов Вячеслав Михайлович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Валеев Марат Давлетович
кандидат технических наук Эпштейн Аркадий Рувимович
Ведущее предприятие Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное объединение «Нефтегазтехнология»

Защита диссертации состоится 25 декабря 2009 г. в 1330 ч на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при ГУП «Институт проблем
транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан 25 ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Плохая экологическая обстановка в мире, угроза общей экологической катастрофы предъявляют повышенные требования к обеспечению чистоты технологических процессов, и в первую очередь это касается опасных и загрязняющих природу производств. Существенный вклад в обострение этой проблемы вносит нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность. В процессе добычи и подготовки нефти и газа загрязняются как воздушный, так и водный мировой бассейн. В связи с этим возрастают нормативные требования к качеству подготовки целевой продукции (нефти, газа), требования к полноте использования и чистоте попутно добываемых компонентов (попутного газа, воды), сжигаемых или возвращаемых в природу. Все более ограничивается содержание в продуктах вредных компонентов, таких как сероводород, меркаптаны. Принято решение о полной утилизации попутного газа, сжигавшегося ранее в больших объемах на факелах. Для удовлетворения требований потребителей необходима его очистка от сероводорода и меркаптанов и более глубокая стабилизация нефти.

Особой проблемой становится очистка сточных вод.

Очистка воды является элементом общей подготовки продукции скважин как одной из ее возможных компонентов.

Требования к качеству подготовки воды диктуются не только экологией подземного водного бассейна, но и большой зависимостью нефтеотдачи пласта от содержания примесей в водах, закачиваемых в пласт. Использование в системе поддержания пластового давления (ППД) зараженной воды может привести к образованию в пластах кислых газов, усугубляя проблему загрязнения окружающей среды и подготовки добываемой продукции.

Экологические и технологические требования определяют актуальность указанных проблем, а экономические возможности ограничивают пути их решения, которые могут быть достигнуты как разработкой новых технических средств, технологий, реагентов, так и совершенствованием существующих.

Цель работы – интенсификация процессов разделения продукции скважин и очистки ее компонентов до современных требований, необходимых для их утилизации.

Для решения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:

1. выполнить анализ технологических схем, способов и средств подготовки продукции скважин с целью выявления путей их совершенствования и интенсификации процесса с учетом текущих требований на основе современных научных представлений о механизмах разделения полидисперсных сред;

2. провести исследования влияния технологических параметров и конструктивных характеристик гидроциклонов (ГЦ) на их разделяющую способность и формирование структур потока;

3. выявить технологические и гидродинамические особенности использования гидроциклонов в системе подготовки продукции скважин на различной стадии ее прохождения;

4. разработать предложения по подбору гидроциклонов, их конструктивных параметров, выбору режимов; методики расчета гидроциклона и расчета эффективности выделения газовой компоненты в сливной камере гидроциклона в системе промысловой подготовки продукции скважин;

5. оценить перспективность использования традиционного оборудования и технологий в системе подготовки продукции скважин в технологических схемах с гидроциклонами и разработать предложения по их совершенствованию.

Методы решения поставленных задач

Поставленные в диссертационной работе задачи решены путем анализа и обобщения данных научных публикаций, опыта подготовки нефти и газа в нефтяной и газовой промышленности, теоретических исследований, лабораторных экспериментов и испытаний на опытной пилотной установке.

Научная новизна результатов работы:

1. разработана методика расчета гидроциклонного сепаратора для стабилизации нефти;

2. разработана методика расчета эффективности выделения газовой компоненты в сливной камере ступенчатого гидроциклона;

3. выявлены механизмы формирования структур потоков, разделения многофазных полидисперсных сред в гидроциклонах и возможность управления ими.

На защиту выносятся:

1. анализ действия механизмов разделения полидисперсных сред в гидроциклоне, формирования структур потока, возможности управления ими и разделяющей способностью гидроциклона;

2. методика расчета гидроциклонного сепаратора для стабилизации нефти;

3. методика расчета эффективности выделения газовой компоненты в сливной камере ступенчатого гидроциклона;

4. обоснование принципа подбора мультигидроциклона и геометрии его конструктивных элементов для разделения многофазных газожидкостных и полидисперсных сред с включениями твердых взвешенных частиц (ТВЧ) и нефтяных примесей для последовательной реализации механизмов их разделения в мультигидроциклонах.

Практическая ценность результатов работы

1. Разработаны предложения по дополнению технологической схемы подготовки продукции скважин, осуществляющей разделение основных составляющих (нефти и газа) и очистку воды, гидроциклонами, интенсифицирующими процессы или осуществляющими их в зависимости от компонентного состава среды, качества разделения среды и места в технологической схеме.

2. Разработаны:

- методики расчета гидроциклонного сепаратора для стабилизации нефти и оценки эффективности выделения газовой составляющей;

- конструкция вихревого сепаратора для глубокой очистки сточных вод от легких примесей;

- формула для расчета производительности и конструкция гидроциклонного сепаратора для очистки сточных вод от механических примесей.

3. Разработан ряд предложений, совершенствующих существующие традиционно используемые устройства и методы, из которых 3 защищены патентами Российской Федерации.

Достоверность результатов проведенных исследований

Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций следует из проведенного автором комплекса теоретических, экспериментальных и промысловых исследований. Достоверность полученных автором результатов подтверждается соответствием теоретических выкладок фактическим промысловым данным и результатам экспериментальных исследований.

Апробация результатов работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на:

- методических советах, заседаниях секции Ученого совета и семинарах Института проблем транспорта энергоресурсов (2008-2009 гг.);

- VII Российском энергетическом форуме (г. Уфа, 2007 г.);

- Второй научно-практической конференции «Проблемы нефтегазового комплекса Западной Сибири и пути повышения его эффективности» (г. Когалым, 2006 г.).

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 13 научных трудах, в т.ч. получены 3 патента на полезную модель РФ.

Структура и объем работы

Работа изложена на 125 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы, включающего 87 наименований. Диссертационная работа содержит 4 таблицы, 30 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и основные задачи, обозначены основные положения, выносимые
на защиту, показаны научная новизна и практическая ценность результатов работы.

Первая глава посвящена анализу методов очистки сточных вод и технологических схем подготовки продукции скважин, поиску путей их совершенствования в свете современных научных представлений о механизмах образования и разделения многофазных газожидкостных сред.

Подготовка продукции скважин включает решение вопросов, связанных с разделением ее на компоненты (нефть, попутный газ и воду), качество которых и очистка от загрязнений определяются установленными требованиями, действующими на текущий момент времени.

Существующие методы подготовки высокосернистых нефтей позволяют достичь любой степени очистки. Их реализация высокозатратна и применяется ограниченно, только при необходимости. Однако рост содержания сернистых соединений в нефтях, добываемых в России, ужесточение экологических и технологических требований к их содержанию в товарной нефти требуют эффективного и экономичного решения проблемы. Проблема очистки возникает и для попутных газов в связи с назревающей необходимостью их полной утилизации.

Установлена перспективность объединенного решения проблемы с внедрением химических методов подготовки нефти и попутного газа с применением реагентов нового поколения, имеющих дополнительные положительные свойства (биоцидность, антикоррозионность).

Для обеспечения лучшего контакта между средой и реагентом в качестве интенсифицирующего средства рекомендуется использование в технологической схеме вихревых аппаратов, гидроциклонов, соблюдение повышенного теплового режима, т.е. подогрева.

Большую проблему представляет очистка сточных вод. Потребность в очистке воды возрастает в связи с увеличивающимися объемами добычи обводненной нефти, возрастающей сернистостью добываемой нефти и глубокой зависимостью нефтеотдачи пласта от качества закачиваемой для поддержания пластового давления воды.

Наиболее важным следствием неудовлетворительного состояния воды, закачиваемой в пласт в системе ППД, является снижение нефтеотдачи продуктивных горизонтов вследствие кольматации порового пространства.

Достигнутая в настоящее время по нефтедобывающей отрасли степень очистки сточных вод (50…60 мг/л остаточной нефти и 40…50 мг/л ТВЧ) позволяет использовать их в системе ППД нефтяных месторождений в качестве вытесняющего агента нефти из пластов с хорошими коллекторскими свойствами. Для эффективной эксплуатации горизонтов и вовлечения в разработку низкопроницаемых коллекторов необходимы более глубокая очистка сточных вод до 5…10 мг/л остаточной нефти и отделение твердых взвешенных частиц с размерами дисперсных частиц вплоть до 0,2…1,0 мкм.

В главе представлен анализ существующих методов очистки сточных вод и методов, применяемых на нефтепромыслах.

В свете современных научных представлений о разделении полидисперсных сред в полях действия механизма естественной или наведенной силы тяжести и механизма флотации и турбулентной микрофлотации установлено, что проблемы разделения продукции скважин и достижения высокой степени чистоты ее компонентов можно решать, используя, в частности, вихревые аппараты (центрифуги, гидроциклоны). Достижение удовлетворительного качества очистки возможно также путем совершенствования традиционных схем и оборудования.

Важнейшим условием решения проблемы очистки сточных вод является обеспечение работы системы в целом и используемого оборудования в режиме, исключающем передиспергирование при наиболее благоприятных фазовых контактах.

Во второй главе представлены результаты экспериментальных исследований процесса разделения систем типа «вода – механические примеси – нефть» в трехпродуктовых гидроциклонах.

Загрязнения, присутствующие в сточных водах, представляют собой сложные соединения (агломераты), состоящие из твердых механических примесей, нефти и нефтепродуктов. В связи с необходимостью интенсификации процессов разделения полидисперсных сред исследовалась возможность разрушения агломератов в поле центробежных сил гидроциклонов. Для оценки характера влияния центробежного поля на процесс разделения трехкомпонентной системы были проведены эксперименты в лабораторной пробирчатой центрифуге с искусственно приготовленной эмульсией.

Устойчивость агрегативного состояния смеси к воздействию центробежных сил оценивалась по содержанию нефти и механических примесей в верхнем, среднем и нижнем слоях центрифужной пробирки.

Проведена идентификация процессов разделения в гидроциклоне и центрифуге по скорости оседания, результаты которой показаны в таблице 1.

Установлено, что устойчивость агломератов обратно пропорциональна интенсивности центробежных сил.

Таблица 1 – Результаты идентификации процесса разделения

в гидроциклоне и центрифуге

Число оборотов центрифуги, об./мин Значение критерия Архимеда Угловая скорость частиц в гидроциклоне D = 40 мм, рад/мин Давление, необходимое для получения указанной угловой скорости, МПа
1000 2,208 2736 0,02
2500 13,798 8646 0,07
4000 35,324 10954 0,12
5500 66,785 15062 0,18


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.