Повышение безопасности эксплуатации промысловых трубопроводов путем снижения солеотложения на внутренней поверхности

• Автор: Черепашкин, Сергей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Причины и условия отложения неорганических солей

1.1.1 Отложения сульфата кальция

1.1.2 Отложения карбонатов кальция и магния

1.1.3 Отложения хлористого натрия

1.2 Прогнозирование солеотложения

1.2.1 Прогнозирование отложения сульфата кальция

1.2.2 Прогнозирование образования карбоната кальция

1.3 Методы предотвращения отложения неорганических солей

1.3.1 Гипотезы влияния магнитного поля на водные системы
1.4 Постановка задачи исследования
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Устройство для осуществления магнитогидродинамической обра
ботки водных сред
2.2 Определение индукции магнитного поля
2.2.1 Технические характеристики тесламетра
2.2.2 Принцип действия тесламетра. Органы управления и индикации
2.2.3 Методика подготовки к измерениям
2.2.4 Последовательность выполнения измерений
2.2.5 Управление процедурой измерения
2.3 Методика определения эффективности магнитной обработки ком плексометрическим методом определения жесткости воды.
2.4 Оценка эффективности магнитогидродинамической обработки
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ, ОБОСНОВЫВАЮЩИЕ ВОЗ МОЖНОСТЬ И ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МГДО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ СОЛЕОТЛОЖЕНИЯ В ТРУБОПРОВОДАХ
3.1 Особенности кристаллизации из концентрированных растворов
3.1.1 Образование кластеров молекул растворенного вещества
3.2 Разработка лабораторной установки для исследования МГДО
3.3 Проведение экспериментов и основные результаты
4 МЕТОДИКА РАСЧЕТА, ИЗГОТОВЛЕНИЕ И АПРОБАЦИЯ УСТ
РОЙСТВА ДЛЯ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРОМЫСЛОВЫХ СРЕД
4.1 Получение зависимостей и разработка методики для расчета устрой ства для МГДО промысловых сред
4.2 Программа для расчета параметров устройства для осуществления МГДО промысловых сред
4.3 Оценка эффективности устройств для МГДО промысловых сред
4.4 Результаты опытнопромышленных испытаний устройств для
осуществления МГДО промысловых сред
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Известны случаи, когда на предприятиях нефтегазовой отрасли рабочее давление в технологических трубопроводах увеличивалось но причине солеотложения в 3,5 раза в течение трех месяцев. В таких условиях металл трубопроводов становится подверженным малоцикловой коррозионной усталости, также приводящей к ускоренному разрушению труб. Слой солеотложений на трубах диаметром 0 мм толщиной 1,5 мм увеличивает энергопотребление при транспортировке нефти на %, а толщиной мм - уже на %, что наглядно иллюстрирует уровень экономических потерь от рассматриваемого осложнения. Отложения солей происходят при всех способах эксплуатации скважин, однако наиболее отрицательные последствия от солеотложения возникают при добыче нефти штанговыми глубинными насосами (ШГН) и установками электропогружных центробежных насосов (ЭЦН). ШГН и т. Межремонтный период работы механизированного фонда «со-леироявляющих» скважин существенно уменьшается. Отложение солей происходит в поверхностном оборудовании, групповых замерных установках, нефтесборных коллекторах и системах подготовки нефти. По преимущественному содержанию в отложениях неорганических солей определенного вида выделяется три группы солей: хлоридные, карбонатные и сульфатные. На территории Башкортостана самым распространенным видом отложений на нефтепромысловом оборудовании и в скважинах являются отложения, содержащие в основном сульфат кальция ( - %), карбонаты кальция и магния (5- %). Влага и углеводородные соединения составляют 7 - %. При определенных условиях каждая молекула сульфата кальция связывает две молекулы воды, в результате чего образуются кристаллы гипса, поэтому такие осадки называют гипсовыми отложениями. Если при этом в составе осадков содержится более % твердых и тяжелых углеводородных соединений нефти, то они классифицируются как гипсоуглеводородные отложения. В составе отложений в виде примесей присутствуют до 0,5 - 4,5 % окислов железа и до 0,5 - 3,0 % кремнезема, наличие которых объясняется коррозией оборудования и выносом песчинок жидкостью в процессе эксплуатации скважины. Образование гипсовых отложений происходит в скважинах, объектом разработки которых являются пласты девона или нижнего карбона. Изучение структуры отложений позволило выделить три характерных вида осадков [9]: 1 Плотные микро- и мелкокристаллические осадки. В поперечном сечении таких осадков не удается выделить отдельные слои, поскольку отложения представлены сравнительно однородными кристаллами длиной до 5 мм с равномерным включением твердых углеводородов. В ряде случаев такие осадки имеют накипеобразный характер. Плотные осадки с преобладанием кристаллов гипса средних размеров 5- мм с включением твердых и жидких углеводородов. При поперечном срезе образца отложений из оборудования хорошо различим слой мелкозернистого осадка толщиной 3 - 5 мм в пристенной части, затем прослеживается слой среднекристаллического осадка призматического или игольчатого строения. В этом слое преобладают кристаллы длиной 5- мм. Иногда встречаются крупные игольчатые кристаллы длиной - мм. В наружном слое пространство между средними и крупными кристаллами заполнено более мелкими. Плотные крупнокристаллические осадки. Крупные игольчатые кристаллы гипса образуют каркас. Между крупными кристаллами гипса длиной - мм находятся более мелкие кристаллы солей и углеводородные соединения. В поперечном сечении у этих отложений также можно заметить у стенки оборудования слой более плотный, а по мере удаления от поверхности доля крупных кристаллов значительно увеличивается. В некоторых случаях в НКТ нет сплошных отложений гипса, а осадок представлен в виде одиночных кристаллов длиной - мм с включением у их основания мелких. Отложения всех трех видов образуются в НКТ, хвостовиках, устьевой арматуре, системе подготовки нефти и воды. Крупнокристаллические осадки не обнаружены в клапанах, приемных фильтрах насосов и на штангах. Толщина отложений зависит от интенсивности и времени осадконакопления. Из опыта добычи обводненной нефти известны случаи образования мощных пробок гипсовых отложений длиной в несколько сот метров, при этом практически перекрывается проходное сечение труб.