Методы борьбы с отложениями АСПО. Курсовая работа. Курсовой проект по дисциплине Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях Тема Методы борьбы с отложениями парафинов группы аспо при эксплуатации скважин
 Скачать 1.26 Mb.
|
|
3.2 Электродепарафинизация Применения электричества для депарафинизации имеет давнюю историю, когда на НКТ подавался электрический ток напряжением 2000-6000 В. Одной из разновидностей депарафинизации является применение устройств, располагаемых Рыбаков Евгений Дмитриевич, ЭДНб -18 - 2 Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях» Тема «Методы борьбы с отложениями парафинов группы АСПО при эксплуатации скважин» Руководитель: к.т.н. доцент Апасов Т.К. 15 в области интенсивного парафинообразования. Конструкция первых нагревателей включала обмотку 2, сердечник 3, подвижной контакт 1, присоединительные клеммы 4 и 5 электроисточник 6 (рисунок 3.2). Рисунок 3.2 – Схема оборудования скважины и электрическая схема цепи при депарафинизации с применением индукционной электропечи Здесь сердечником служит колонна насосно-компрессорных труб. Подача напряжения осуществляется на индукционную катушку по обсадной колонне. Условием работы схемы является обеспечение надежной изоляции НКТ от обсадной колонны. Это достигается применением центраторов, выполненных из электроизоляционного материала. Рыбаков Евгений Дмитриевич, ЭДНб -18 - 2 Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях» Тема «Методы борьбы с отложениями парафинов группы АСПО при эксплуатации скважин» Руководитель: к.т.н. доцент Апасов Т.К. 16 Развитием этого вида электродепарафинизации являются разработанные индукционные нагреватели, электропитание которых осуществляется по кабелю. Это обеспечивает более высокую надежность и безопасность конструкции. В последнее время промышленность освоила выпуск установки электроподогрева скважин типа УЭС-1500, которая обеспечивает спуск в скважину на кабель-канате на глубину до 1500 м электропечи мощностью до 50 кВт. Установка создает температуру в интервале спуска до 100 °С и включает в себя лебедку, смонтированную на шасси автомобиля, автотрансформатор, кабель-канат и электропечь (рисунок 3.3). Трансформатор необходим для компенсации потерь напряжения в кабеле, значение которых зависит от глубины спуска электропечи. Рисунок 3.3 – Электронагреватель скважинный: 1 – крепление кабеля; 2 – проволочный бандаж; 3 – кабель; 4 –головка; 5 – асбестовая оплетка; 6 – свинцовая заливка; 7 – гайка; 8 –клеммник; 9 – нагреватель Дальнейшим развитием этого направления явился спуск нагревателей внутрь НКТ непосредственно в интервалы парафинообразования, для чего была разработана малогабаритная печь диаметром 29 мм и мощностью 9,45 кВт. Применение электронагревателей для борьбы с отложениями парафина в устьевой арматуре и манифольдах было реализовано путем монтажа на устье скважины специальной батареи из трех сообщающихся между собой труб, на которые наматывалась электрическая обмотка. Трубы подключались к арматуре и через них пропускается добываемая жидкость, а на обмотку подается напряжение Рыбаков Евгений Дмитриевич, ЭДНб -18 - 2 Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях» Тема «Методы борьбы с отложениями парафинов группы АСПО при эксплуатации скважин» Руководитель: к.т.н. доцент Апасов Т.К. 17 (рисунок 3.4). Мощность нагревателя составила 24 кВт, температура нагрева жидкости 75 °С. Устройство позволяет осуществлять циркуляцию нагретой жидкости через арматуру и рабочий манифольд и обеспечивать удовлетворительную их очистку от парафина. Рисунок 3.4 – Индукционный прямоточный подогреватель и схема его подключения: 1 – скважина; 2 – устьевая арматура; 3 - подогреватель Применение данного устройства особенно эффективно на удаленных скважинах, расположенных в труднодоступных местах. Несмотря на некоторые положительные стороны электродепарафинизации, она получила ограниченное применение вследствие непродолжительного эффекта от воздействия и ненадежности серийных конструкций, делающих их эксплуатацию опасной для персонала. Рыбаков Евгений Дмитриевич, ЭДНб -18 - 2 Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях» Тема «Методы борьбы с отложениями парафинов группы АСПО при эксплуатации скважин» Руководитель: к.т.н. доцент Апасов Т.К. 18 2.3 Физические методы Физические методы борьбы с АСПО основаны на применении электрических, магнитных, электромагнитных полей, механических и ультразвуковых колебаний. К наиболее перспективным из методов следует отнести воздействие переменных электромагнитных полей на парафинистую нефть. Вследствие лабораторных и промысловых исследований было установлено, что при обработке нефти электромагнитным полем степень парафинизации трубопроводов значительно уменьшается. Степень воздействия поля на интенсивность образования отложений зависит от физико-химических свойств, состава нефти, интенсивности поля и режима обработки нефтяного потока полем [8]. Как известно, нефть представляет собой смесь веществ, обладающих различным характером и значением магнитной восприимчивости, а также электрической поляризуемости. Переменное электрическое поле характеризуется напряженностью переменного электрического поля и напряженностью переменного магнитного поля. При обработке нефтяного потока полем образуются дополнительные центры кристаллизации парафина по всему объему нефтяного потока. Кристаллы растут не на стенках оборудования, а в объеме нефти, что и уменьшает интенсивность накопления АСПО в оборудовании [8]. Для исследования влияния электромагнитного поля на процесс возникновения смолопарафиновых образований был сконструирован и изготовлен электромагнитный аппарат, который проходил испытания на месторождениях. Результаты промысловых испытаний показали достаточно высокую эффективность метода. В настоящее время наиболее перспективными являются устройства, предотвращающие образование АСПО, на основе постоянных магнитов. Они представляют собой трубы НКТ с внешним кожухом, в котором размещаются Рыбаков Евгений Дмитриевич, ЭДНб -18 - 2 Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях» Тема «Методы борьбы с отложениями парафинов группы АСПО при эксплуатации скважин» Руководитель: к.т.н. доцент Апасов Т.К. 19 магниты. Технологическая конструкция этих устройств обеспечивает их универсальность, но из-за довольно значительных размеров и массы иногда возникают проблемы с установкой и монтажом (обязателен подъем НКТ). Дальнейшие разработки привели к созданию опытно-промышленных устройств с использованием постоянных спецмагнитов. Они представляют собой цилиндры диаметром 60 и 42 мм, длиной 450 и 350 мм, массой примерно 5 и 3 кг, выполненные из коррозионно-стойкой стали и снабженные элементами, позволяющими подвешивать из в НКТ на проволоке, в том числе вместе с механическим скребком или утяжелителем. Подъема НКТ в большинстве случав не требуется. Конструкция магнитов, расположенных внутри корпуса, позволяет проводить обработку продукции скважины таким образом, что после прохождения жидкости через зазор между стенкой трубы и поверхностью магнитного устройства для обработки жидкости в нефтегазовом потоке за счет физико-химической модификации металлосодержащих микропримесей образуется огромное количество дополнительных центров кристаллизации и флотационного выноса. Они представляют собой газовые электрически заряженные микропузырьки, сформированные на коллоидных микропримесях. Форма корпуса устройства сконструирована так, что магнитный эффект усиливается гидравлическим [14]. Защита от отложения осуществляется в результате формирования АСПО в объеме с последующим флотационным их выносом на устье скважины. По результатам многочисленных промысловых испытаний магнитных депарафинизаторов сделаны следующие выводы: 1) депарафинизаторами можно оборудовать скважины и выкидные линии; 2) в фонтанные скважины и скважины с ЭЦНУ депарафинизаторы следует спускать на скребковой проволоке; 3) в скважинах с большим газовым фактором депарафинизатор необходимо перед запуском поднимать до лубрикатора; Рыбаков Евгений Дмитриевич, ЭДНб -18 - 2 Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях» Тема «Методы борьбы с отложениями парафинов группы АСПО при эксплуатации скважин» Руководитель: к.т.н. доцент Апасов Т.К. 20 4) для месторождений с незаконченным обустройством магнитные депарафинизаторы являются оптимальным средством предотвращения АСПО; 5) срок окупаемости магнитных депарафинизаторов в скважинах с небольшим межочистным сроков составляет не более одного месяца. 2.4 Вибрационные методы Методы основаны на создании в области парафинообразования ультразвуковых колебаний, которые, воздействуя на кристаллы парафина, вызывают их микроперемещение, что препятствует осаждению на стенках труб. Устройство, приведенное на рисунке 3.5, генерирует гидравлические колебания частотой до 1,8 Гц за счет колебания пластины, помещенной в центр потока струи движущейся жидкости. Рисунок 3.5 – Гидродинамический вибратор ВГ-2: 1 – гайка; 2 – фланец; 3 – шайба; 4 – винт; 5 – болт; 6 – воронка; 7 – червяк; 8 – червячное колесо; 9 – шайба Рыбаков Евгений Дмитриевич, ЭДНб -18 - 2 Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях» Тема «Методы борьбы с отложениями парафинов группы АСПО при эксплуатации скважин» Руководитель: к.т.н. доцент Апасов Т.К. 21 латунная; 10 – труба; 11 – шпонка; 12 – прокладка; 13 – шайба уплотнительная; 14 – штуцер-сопло; 15 – пластина вибрационная; 16 – пластинчатая шайба; 17 – планка; 18 – крышка; 19 – прокладка; 20 – рукоятка; 21 – 25 – уплотнения Результаты испытаний гидравлических вибраторов противоречивы. Есть основания предполагать, что вибрация влияет на прочность резьбовых соединений НКТ, а также способствует их разрушению или самоотвинчиванию. Учитывая, что работающие в скважине насосное оборудование, особенно установки электроцентробежных насосов, также вызывают вибрацию труб, могут возникнуть резонансные колебания системы, приводящие к авариям. Применение вибраторов для целей борьбы с парафином широкого распространения не получило. Тем не менее отдельные конструкции вибраторов применяют на некоторых месторождениях для предотвращения отложения парафина в рабочих манифольдах скважин. Вибратор монтировался в манифольде, и поток жидкости, выбрасываемый из скважины, воздействовал на пластину, и она начинала вибрировать с частотой до 1,8 кГц, передовая колебания жидкости. 2.5 Химические методы Наиболее широко используемое в наше время направление по предотвращению образования асфальтосмолопарафиновых отложений базируется на исследованиях, в результате которых было установлено: дозирование в нефть или нефтяную эмульсию химических соединений, обладающих определенными свойствами, уменьшает, а иногда и полностью предотвращает образование отложений. В основе действия реагентов ингибиторов парафиноотложений лежат адсорбционные процессы, происходящие на границе раздела между жидкой фазой и твердой поверхностью. По этому признаку ингибиторы подразделяются на: смачивающие, модификаторы, депрессаторы и диспергаторы. Рыбаков Евгений Дмитриевич, ЭДНб -18 - 2 Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях» Тема «Методы борьбы с отложениями парафинов группы АСПО при эксплуатации скважин» Руководитель: к.т.н. доцент Апасов Т.К. 22 Механизм действия смачивающих агентов сводится к образованию на поверхности металла труб гидрофильной пленки, препятствующей адгезии кристаллов парафина к трубам и создающей условия для их выноса потоком жидкости. Условием эффективного применения агентов этой группы является отсутствие каких-либо отложений на трубах перед использованием ингибиторов. Модификаторы взаимодействуют с молекулами парафина, ослабляя процесс укрупнения кристаллов. Это способствует поддержанию кристаллов во взвешенном состоянии в процессе их движения. Механизм действия депрессаторов заключается в адсорбции их молекул на кристаллах парафина, что затрудняет их способность к агрегации и накоплению. Диспергаторы – химические реагенты, обеспечивающие повышение теплопроводности нефти и замедляющие процессы кристаллизации парафина. В результате время пребывания парафина во взвешенном состоянии в потоке и вероятность его подъема потоком жидкости увеличивается. Объединив реагенты по принципу их химического воздействия на АСПО, получим следующие данные (таблица 3.2). Таблица 3.2 – Классификация химреагентов для предупреждения АСПО Группа ингибитора Подгруппа и основной компонент Смачиватели Полиакриламид (ПАА); ингибиторы парафинообразования – ИП-1, ИП-2, ИП-3; кислые органические фосфаты; силикаты щелочных металлов; водные растворы синтетических полимерных ПАВ Диспергаторы Соли металлов; соли высших синтетических жирных кислот; силикатно-сульфанольные растворы; сульфатированный щелочной лигнин Модификаторы Атактический пропилен с молекулярной массой 2000- 3000; низкомолекулярный полиизобутилен с Рыбаков Евгений Дмитриевич, ЭДНб -18 - 2 Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях» Тема «Методы борьбы с отложениями парафинов группы АСПО при эксплуатации скважин» Руководитель: к.т.н. доцент Апасов Т.К. 23 молекулярной массой 8000-12000; сополимеры: алифатические, этилена и сложного эфира с двойной связью; тройной сополимер этилена с винилацетатом и винилпиролидоном; полимер с молекулярной массой 2500-3000 Депрессаторы Парафлоу АзНИИ; алкилфенол ИПХ-9; «Дорад-1А»; ВЭО-504 ТюмИИ; «Азолят-7» Отдельную группу образуют химреагенты, назначение которых – удалить уже образовавшиеся отложения или несколько уменьшить интенсивность их накопления. Они получили название удалителей и по химическому составу являются растворителями, т.е. отходами или промежуточными производными нефтехимических производств (таблица 3.3). Таблица 3.3 – Удалители АСПО на основе органических и неорганических соединений Класс удалителя Растворитель, удалитель Индивидуальные растворители Толуол; 2-метил-метил-бисамин; 4,1,1-пропилен-1,3- диоксан; 4,4-метил-5,6-дигридропирин; 2- метилфуран; сернистый углерод; дихлорпропан Растворители различного класса органических соединений природного характера Газоконденсат; газовый бензин; смесь сжиженных нефтяных газов; пироконденсат; МОН-47; Д-13; углеводородный слой; промежуточный продукт; «Волжский 1, 2, 3, 4» Смесь одного или разных классов органических соединений – продуктов нефтехимии и нефтепереработки Легкая нефть; керосиновая фракция; хлорированные углеводороды; пипериленовая фракция; смесь ацетатов; альфа-олефиновая фракция; уайт-спирит; осветленный керосин; пенореагент; адсорбент; нефтяной сольвент Рыбаков Евгений Дмитриевич, ЭДНб -18 - 2 Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях» Тема «Методы борьбы с отложениями парафинов группы АСПО при эксплуатации скважин» Руководитель: к.т.н. доцент Апасов Т.К. 24 Органические смеси с добавкой ПАВ Газовый бензин с ПАВ; ароматизированный бензин с пипериленовой фракцией и СЖК; ароматизированный конденсат с нефтью и сульфанолом или ПАВ ОП-10; димеры и тримеры изобутилена с ОП-10 и И-1-А; растворители с оксиэтиловым эфиром алкиларилового соединения Органические композиции целенаправленного смешивания химических и нефтехимических продуктов Керосиновый дистиллят с ацетоном; керосиновая фракция с ацетоном; кубовые остатки перхлорэтилена с бензиновой фракцией; раствор полиэтиленамина; прозрачные эмульсии Удалители на водной основе и многокомпонентные смеси Растворы оксиалкилированных продуктов; хлориды алюминия, магния, кальция с щелочью; эмульталом и органическим растворителем, лигнин с водным раствором щелочи; дисфульфид углерода с бензолом, эфиром этиленгликоля, спиртом, соляной кислотой 2.6 Механические методы Механические методы предполагают удаление уже образовавшихся АСПО на насосно-компрессорных трубах. Для этой цели разработана целая гамма скребков различной конструкции. Одним из первых нашедших применение было скребковое устройство, состоящее из изогнутой штанги и скользящего по ней ножа-диска (рисунок 3.6). Устройство опускалось в скважину на штангах или канате. В начале спуска нож поднимался до изогнутой части штанги и занимал в ней вертикальное положение. Это обеспечивало свободный пропуск его в скважину. При подъеме диск опускался вниз и занимал горизонтальное положение, очищая стенки НКТ от АСПО. Скребок спускался на штангах или тартальном канате. Существенным недостатком такого метода очистки является его периодичность, которая не позволяет контролировать процесс и проводит к образованию пробок при очистке, заканчивающейся подъемом НКТ. Рыбаков Евгений Дмитриевич, ЭДНб -18 - 2 Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях» Тема «Методы борьбы с отложениями парафинов группы АСПО при эксплуатации скважин» Руководитель: к.т.н. доцент Апасов Т.К. 25 Рисунок 3.6 –Штанговый скребок для периодической очистки НКТ от парафина: 1 – штанга; 2 – диск в положении спуска; 3 – диск в положении подъема; 4 – очищаемые трубы Скребки с боковой режущей частью (рисунок 3.7) первоначально оснащались боковыми ножами постоянного сечения и по идее изобретателей должны были срезать парафин при движении скребка вверх или вниз. Скребки часто застревали, проволока, на которой они спускались, обрывалась, что создавало массу осложнений и заканчивалось подъемом труб. Рисунок 3.7 – Скребок: 1 – стержень; 2 – хомут; 3 – нож; 4 – утяжелитель Рыбаков Евгений Дмитриевич, ЭДНб -18 - 2 Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях» Тема «Методы борьбы с отложениями парафинов группы АСПО при эксплуатации скважин» Руководитель: к.т.н. доцент Апасов Т.К. 26 В конструкции скребков с ножами переменного сечения (рисунок 3.8) ножи были выполнены раздвижными: при спуске они складывались, уменьшая поперечный габарит, а при подъеме раздвигались. Спуск скребков осуществлялся ручными лебедками, что является длительной и трудоемкой операцией. Рисунок 3.8 – Скребок с ножами переменного сечения: 1 – пластина; 2 – скребок В результате механизации и автоматизации этого процесса был разработан комплекс устройств, включающих датчики контроля за перемещением скребка, временем его спуска, а также автоматическую лебедку. Комплекс получил название автоматизированной депарафинизационной установки (рисунок 3.9). Рыбаков Евгений Дмитриевич, ЭДНб -18 - 2 Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях» Тема «Методы борьбы с отложениями парафинов группы АСПО при эксплуатации скважин» Руководитель: к.т.н. доцент Апасов Т.К. 27 Рисунок 3.9 – Схема депарафинизационной установки АДУ-3: 1 – индукционный датчик ДИ-3; 2 – лубрикатор; 3 – скребок; 4 – хомут; 5 – кронштейн; 6 – грундбукса; 7 – уплотнитель; 8 – пружина; 9 – рычаг ролика; 10 – оттяжной ролик; 11 – блок управления; 12 – барабан лебедки; 13 – храповик; 14 – укладчик; 15 – кольца; 16 – пружина; 17 – головка; 18 – червяк; 19 – узел счетчика; 20 – рукоятка тормоза; 21 – муфта; 22 – электродвигатель Одновременно продолжались работы по созданию скребков, принцип действия которых был основан на использовании энергии фонтанной струи (рисунок 3.10). Скребок оснащался ножками-крыльями, которые складывались при движении вниз и раскрывались при движении вверх. Этим и обеспечивалась подъемная сила скребка. Переключение скребка на спуск и подъем обеспечивалось концевыми верхним и нижним переключателями, установленными соответственно в устьевой арматуре и колонне НКТ. Для нормальной работы такого скребка требовалась тщательная подготовка внутренней поверхности НКТ, устранение выступов, заусенцев, овальности труб, что приводило к заклиниванию, и накладывало ограничение на применение таких скребков. Рыбаков Евгений Дмитриевич, ЭДНб -18 - 2 Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация нефтяных скважин в осложненных условиях» Тема «Методы борьбы с отложениями парафинов группы АСПО при эксплуатации скважин» Руководитель: к.т.н. доцент Апасов Т.К. 28 Рисунок 3.10 – Автоматический скребок: 1 – головка; 2 – возвратная пружина; 3,18 – соответственно нижний и верхний штоки; 4 – державки; 5 – стержни; 6 – винт; 7 – клапанная рама; 8 – фиксаторная планка; 9 – клапаны; 10 – оси; 11 – крылья; 12 – ножи; 13 – винт; 14 – корпус замка; 15 – шарик; 16 – пружина замка; 17 – ловильная головка; 19 – пружина; 20 – планки; 21 – шарниры |