Интенсификация процессов разделения продукции скважин и очистки ее компонентов

Костилевский, Валерий Анатольевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Интенсификация процессов разделения продукции скважин и очистки ее компонентов
ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Интенсификация процессов разделения продукции скважин и очистки ее компонентов"

УДК 622.276 003489 18"?

На правах рукописи

Костилевскин Валерий Анатольевич

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН И ОЧИСТКИ ЕЕ КОМПОНЕНТОВ

Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и

газовых месторождений

1 7 дек 2009

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа 2009

003489187

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 13',пч 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

TOB 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 Б = 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

Исследования гидродинамики потоков в трехпродуктовых гидроциклонах, влияния конструктивных и технологических параметров работы на расходные характеристики и величину разрежения в центре закрученного потока, эффективности разделения гетерогенной среды проводились на лабораторной установке, разработанной во ВНИИСПТнефть и представленной на рисунке 1. Ее основным элементом является выполненный из органического стекла гидроциклон 1 регулируемой конфигурации. В экспериментах моделировались конструктивные особенности гидроциклонов ВНИИВОД-ГЕО, Гипровостокнефть.

1 - гидроциклон; 2 - емкость для эмульсии-суспензии; 3 - насос; 4 - манометр жидкостной; 5 - вентиль; 6 - манометр

Рисунок 1 - Экспериментальная гидроциклонная установка

В результате измерений и визуальных наблюдений за распределением подкрашенной жидкости, движением полиэтиленовых шариков получены эпюры тангенциальных и вертикальных составляющих скоростей. Наблюдаемые картины течения свидетельствуют о наличии в гидроциклоне циркуляционных процессов, застойных зон. При большинстве режимов отмечено образование газовоздушного столба, принимающего различные формы и восходящего к верхнему концу сливной трубки или нисходящего от него. Исследовалось влияние на производительность гидроциклона и структуру потока длины цилиндрической части гидроциклона, длины и диаметра сливной камеры гидроциклона, диаметра шламового отверстия, площади питающего отверстия и его формы, формы сливного патрубка и глубины погружения его в цилиндрическую часть, а также давления на входе в аппарат.

Установлено наличие в гидроциклоне циркуляционных токов и градиента скоростей между восходящими и нисходящими токами, усиливающих эффективность разрушения агломератов. На характер течения и формирование циркуляционных токов наибольшее влияние оказывают длина цилиндрической части, форма и диаметр сливного патрубка. На рисунке 2 показан общий вид и конструктивные особенности испытанных сливных патрубков.

С увеличением длины цилиндрической части, а также при использовании сливных патрубков большего внешнего диаметра эффективность разделения агломератов возрастает.

4 12 (112 1)2 4)2

Рисунок 2 - Сливные патрубки

Формы патрубков 7, 8 наиболее благоприятны для образования газовоздушного столба и дают наибольшее разрежение. В патрубке 7 имеет место инжекция осевым обратным током жидкости ее основного потока и ин-жекция газовоздушным потоком основной массы жидкости для патрубка 8.

Результаты исследований зависимости разрежения в центре закрученного потока от давления исходной смеси для патрубков различных конструкций показаны на рисунке 3.

ь а

и Л го ев

а,

250

200 150 100 50 О

X, %

Л 5

А 'К 6___„

0.05

0,1 Ц15 0,2

Давление, МПа

Рисунок 3 - Зависимость разрежения в центре закрученного потока от давления исходной смеси

Установлено, что на формирование газовоздушного столба и величину разрежения в центре потока кроме давления питания и соотношения диаметров сливного патрубка и шламового отверстия оказывают влияние глубина погружения сливного патрубка в цилиндрическую часть гидроциклона и наличие подпора в выводящих коммуникациях. Получены эмпирические зависимости для определения величины разрежения в центре закрученного потока от давления питания Р для сливного патрубка цилиндрической и конической форм с углом а. наклона внутренней образующей сливного канала:

ДЬ =5,499 ±0,419 (1пР +2) + 0,118(1пР +2)2; (1)

АЬ = 1,226а-4.29Р +12,67. (2)

Графическая зависимость диаметра воздушного столба от давления на выходе из гидроциклона, показана на рисунке 4.

Для рассматриваемых форм сливных патрубков исследовано влияние давления исходной смеси на расходные характеристики гидроциклона. Построены их графические зависимости и зависимости величины уноса воды с газонефтяной смесью в шламосборник от давления.

В главе приводятся сравнительные данные по оценке эффективности разделения искусственно приготовленных сточных вод, содержащих вклю-

чения нефти (масла) и твердых частиц для трехпродуктовых гидроциклонов различных конструкций. Исследовалось влияние давления, наличия подпора, длины цилиндрической части, диаметра гидроциклона, глубины погружения сливной трубки в цилиндрическую часть, формы питающего отверстия и наклона винтового канала ввода среды, времени пребывания легких фракций в аппарате.

И*

ш —

а.

о се 5 Ю

^ 5 к 2 Ч о

iX\

з/V4 5 Л

____ i __ н

4____ — — —■ - ---

О, О А

0,16

Давление на выходе из ГЦ, МПа

1, 2, 3 - давление на входе соответственно 0,30; 0,20; 0,15 МПа;

4, 5 - постоянный перепад давлений соответственно 0,10; 0,15 МПа

Рисунок 4 - Графики зависимости диаметра воздушного столба от давления на выходе из ГЦ

Полученные результаты показали возможность использования трехпродуктовых гидроциклонов исследованных конструкций в качестве эффективного средства, интенсифицирующего процесс разделения сред, и позволили определить технологические параметры и оптимальные конструктивные характеристики элементов гидроциклона для очистки сточных вод. Установлено, что для обеспечения высокого качества очистки промышленных сточных вод, содержащих в своем составе механические примеси, эмульгированную нефть, сложные агломераты и газы, необходимо дифференцированно подводить энергию закрученного потока на каждой стадии разделения продукта или разрушения агломератов. Это может быть осуществлено в мультигидроциклоне специальной конструкции, реализующем необходимую последовательность гидродинамических режимов.

В третьей главе рассмотрены вопросы интенсификации процессов подготовки продукции скважин и ее компонентов гидроциклонированием.

Выделены три основных этапа в процессе движения смеси - этап сбора и транспорта до пунктов подготовки; этап последовательного разделения продукции на составляющие: нефть, газ и воду; этап очистки и доведения компонентов продукции до кондиции. Показано, что гидроциклоны могут использоваться для решения задач каждого этапа в различных качествах - от водоотделителей в системах предварительного сброса воды до стабилизаторов нефти и аппаратов очистки воды в системе получения кондиционного продукта, различаясь геометрией конструкции, конструктивными и технологическими параметрами и режимами работы.

Способность гидроциклона осуществлять формирование разреженного газового столба делает его одним из наиболее оптимальных блочных аппаратов для стабилизации нефти и очистки ее от сероводорода и сернистых соединений. Однако, чтобы исключить отрицательное влияние дробления пузырьков газа на сепарацию, интенсивность гидроциклонирования не должна превышать некоторых критических значений.

В главе представлены результаты исследований механизма дробления пузырьков газа на основании анализа действующих в гидроциклоне сил. Из условия дробления пузыря при превышении внутри него динамического напора над капиллярным давлением среды получена аналитическая зависимость критического размера пузырька Кп от угловой скорости со =-

■Ф

движения закрученного потока

кпкр

2ст (3)

Мг

с!г

1 ч /

максимальное значение которой для минимального дробления пузырьков газа лучше иметь на границе с газовым шнуром. Относительный размер газового пузырька при этом равен относительному размеру газового шнура

С = - = С о- (4)

гс

Здесь гс - радиус сливной камеры; гш- радиус газового шнура; рг - плотность газа; кг - коэффициент крутки; ст - сила поверхностного натяжения.

Подбор геометрических параметров гидроциклона осуществляется используя известные зависимости относительного размера газового шнура от параметра, характеризующего степень закрученности потока, и коэффициента, учитывающего падение начальной циркуляции.

Разработана методика расчета гидроциклонного сепаратора для стабилизации нефти.

В системе подготовки нефти могут использоваться сложные гидроциклонные установки, такие как ступенчатый гидроциклон. В работе дается методика расчета фракционной эффективности выделения газовой компоненты в сливной камере ступенчатого гидроциклона и аппарата в целом.

Система уравнений, описывающих движение пузырьков, при принятых допущениях сводится к уравнению:

^Л + П^СА-^) ■ (5)

ш г 4 а

Допуская при определении сопротивления всплывающих пузырьков газа подчинение его закону Стокса, по которому Сх =24/Яе, решение уравнения принимает вид:

г = с, •еЛ|' +с

(6)

. -А-л/А2 +4В2 , -Л + Л/А2 +4В2 Л 10*с _ к\Уг

где Л, =-, Л, =-; А= 18П—В =-

2 2 а Я

П = рс / ра, рс, ра - плотности сплошной и дисперсной сред, а - диаметр пузырька, Я - радиус сепарационного устройства, \У2 - продольная составляющая скорости, - кинематическая вязкость среды.

Для начальных условий 1 = 0, г = гн = гкр (гкр - критический радиус-сливной камеры) Уг = 0

с, =

с, = г,

гн^2

А. 2 _ (

= Г\

-А + л/Л2 +4В2 2л/А2 +4В2

(7)

1--

А +

+ 4В"

2Л/а =

+ 4В"

Фракционная эффективность определяется по формуле

Лф

= 1-

- А +

л/1

2 +4В2

2л/А2 +4В2

А +

л/А2

+ 4В-

i4A2

+ 4В1

• е

• (8)

Расчет общей эффективности аппарата осуществляется по формуле

атах

Щ= Rv(a)da ,

(9)

где V(a) - объемная функция распределения дисперсной фазы по размерам.

Для повышенного отбора легкой фракции предложен вихревой

сепаратор, общий вид которого представлен на рисунке 5. Он достигается тем, что вихревой сепаратор дополнительно снабжен камерой с тангенциальным патрубком для отбора легкой неиспаряющейся жидкости, расположенной в нижней части выходной камеры, сообщающейся с ней через отверстие, выполненное в дне выходной камеры. Его основные элементы: 1 - входная камера; 2 - выходная камера; 3 - патрубок; 4 -тангенциальный патрубок; 5 - дополнительная камера; 6 - отводящий патрубок; 7 - диафрагма с отверстием; 8 - входная камера; 9 -крепежный патрубок; 10, 11, 12 -выводящие патрубки.

Для эффективного разделения суспензий предложено использовать гидроциклон удлиненной формы с углом конусности (10...15)°. Это позволяет увеличить время пребывания смеси в гидроциклоне и скорость движения и таким образом повысить эффективность разделения и производительность аппарата. Расчет производительности производится по формуле:

Tfmf-H—I

Рисунок 5 - Вихревой сепаратор

=з,19-(1сл-Б. ТАР, (Ю)

где с1сл - диаметр сливного патрубка; Б - диаметр цилиндрической части циклона; АР - перепад давлений в гидроциклоне.

При расчете элемента мультигидроциклона, предназначенного для отделения твердых частиц, предложено выполнять оценку эффективности по фактору разделения по центробежной силе - отношению центробежных сил на минимальном г2 и максимальном Г| = гвх радиусах вращения частиц потока и по фактору разделения по силе тяжести.

В четвертой главе рассмотрены вопросы развития техники и технологии очистки сточных вод. В используемых в настоящее время аппаратах и устройствах очистки сточных вод на промыслах раздельно или в комбинации реализуются два основных механизма - разделение в естественном поле силы тяжести или в поле центробежных сил и флотационный эффект.

Эти аппараты, как и использующиеся гидроциклоны, позволяют достичь степени очистки сточных вод, достаточной для использования в системе ППД при хороших коллекторских свойствах пластов нефтеносных горизонтов.

При разработке низкопроницаемых коллекторов необходима глубокая очистка воды, которая может быть достигнута путем использования многоступенчатой технологии, включающей методы грубой и тонкой очистки, до-очистки и обеззараживания. Технологическая схема подготовки нефтепромысловых вод для использования в системе ППД, основанная на последних достижениях в области водоочистки, включает отстойники, коалесцирующе-гидрофобный фильтр, камеру дугового разряда, зернистый фильтр, электрохимический фильтр, УФ-излучатели, гидрофобный фильтр и т.д. Это говорит о большом разнообразии технических средств и методов и указывает на комплексность путей развития систем очистки, включающих как разработку и внедрение новых технологий и оборудования, в том числе усовершенствованных конструкций гидроциклонов тонкой и грубой очистки, так и совершенствование традиционно используемых схем и оборудования.

Большую трудность при подготовке воды создает образующийся в системе сбора трудноразделимый «промежуточный» слой эмульсии. Для предотвращения его образования применяются различные способы, например вводятся деэмульгаторы, используются определенные конструкции на-

сосных агрегатов. Однако наиболее эффективным средством борьбы является отбор воды во всех точках технологической схемы, где она выделяется в виде свободной фазы. В работе представлено несколько вариантов технологических схем очистки воды с применением гидроциклонов, предложена усовершенствованная система предварительного сброса пластовой воды на месторождениях с применением трехпродуктового мультигидроциклона и инжектора (рисунок 6).

1 - скважина; 2 - групповая замерная установка; 3 - устройство ввода деэмульгатора; 4 - устройство предварительного отбора газа; 5 - гидроциклон; 6 - сепаратор первой ступени; 7 - бензосепаратор; 8, 15-емкости; 9, 18-счетчики; 10, 17 —насосы; 11 - центральный пункт сбора; 12 - отстойник; 13 -мультигидроциклон; 14-установка подготовки воды; 16 - сборник; 19 - инжектор

Рисунок 6 - Установка предварительного сброса воды

Введение в схему мультигидроциклона и инжектора приводит к значительному повышению качества товарной продукции: по содержанию воды в нефти, свободного газа в нефти, примесей в воде при одинаковой производительности. При этом вода становится пригодной для закачки в нагнетательные скважины с хорошими коллекторскими свойствами без дополнительной очистки.

Совершенствование существующей традиционно используемой отстойной аппаратуры, реализующей гравитационный механизм разделения в естественном поле силы тяжести, может осуществляться путем внесения до-

полнительных элементов, реализующих разделение в поле центробежных сил и флотационный эффект.

В работе предложено устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод, представленное на рисунке 7.

Рисунок 7 - Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод

Его основные элементы: 1 -каплеобразователь; 2 - нижняя крышка; 3 - верхняя крышка; 4 -патрубок; 5 - винтовая нарезка, 6 - отражающие цилиндрические каналы; 7 - патрубок ввода во-донефтяной смеси; 8 - патрубок вывода газа; 9 - патрубок вывода жидкости; 10 - патрубок вывода нефти; 11 - регулятор уровня «нефть - вода».

Устройство снабжено узлом разделения водонефтяной смеси, состоящим из внутреннего патрубка, на внешней поверхности которого выполнены спиральные винтовые каналы для создания центробежных сил, а в средней части корпуса устройства устанавливаются цилиндрические отражательные экраны, по которым осуществляется течение в пленочном режиме, активизирующем выделение нефти.

Очистка сточных вод в поле силы тяжести осуществляется в отстойниках, резервуарах и емкостях различных типов, включающих элементы, реализующие различные методы очистки, такие как фильтрование (кварцево-песчаные или патронные фильтры из коалесцирующих материалов), флота-

цию. Все они имеют свои особенности, недостатки и являются объектом постоянного совершенствования.

Для повышения эффективности очистки и увеличения ресурса коалес-цирующего фильтра отстойника предложено установить продольную перегородку трапецеидальной формы, которая снабжена патрубком, расположенным под каждым патронным фильтром и перепускным устройством. Это переводит уловленную крупнодисперсную нефть в верхнюю камеру, минуя патронные коалесцирующие фильтры, увеличивая их рабочий ресурс.

Для очистки сточных вод в водосборниках, где на поверхности накапливается пленочная нефть, предложено использовать инертную пыль в качестве гидрофобного материала, нанося ее на входе в водосборник на водную поверхность. Этим достигаются адсорбция нефти и очистка поверхности воды по всей площади водосборника.

Предложено устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод, изображенное на рисунке 8.

1 - П-образное перепускное устройство; 2, 7, 9 - задвижки;

3 - вентиль; 4 - клапан; 5,6,10 - манометры;

8 - сепаратор для разделения газоводонефтяной смеси

Рисунок 8 - Установка для реализации метода вакуумной флотации

Технологические принципы процесса, реализованные в предлагаемом устройстве, имеют признаки, сходные с флотационными, предусматривающий предварительное газонасыщение нефти, дозируемой затем в капельном состоянии в объем очищаемой воды. Суть реализации процесса заключается

в создании и локальном кратковременном воздействии глубокого вакуума на поток очищаемой воды, провоцирующем мгновенное зарождение пузырьков газа на твердых частицах, а также на поверхности и в объеме капелек нефти, формирующих тандемные флотационные пары. Получение вакуума происходит при преобразовании кинетической энергии потока в работу, производимую падающим столбом жидкости, действующим как непрерывный жидкий поршень.

Предложено усовершенствованное устройство для флотационной очистки сточных вод, в котором путем установки герметичной конической перегородки, сливного патрубка при интенсификации процесса вакуумированием происходят усиленное отделение нефтяной фракции, всплытие ее и удаление через отсасывающий патрубок.

Предложен метод интенсификации выделения газа и активации флотационного механизма удаления из воды диспергированной нефти путем воздействия на газожидкостную смесь пульсирующего давления при циклической подаче газа в сепаратор.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Современные научные представления о действующих механизмах разделения продукции скважин и очистки ее компонентов (естественное гравитационное или поле центробежных сил, эффект флотации или микрофлотации) подтверждают обоснованность применяемых методов и оборудования в действующих технологических схемах и указывают пути их совершенствования. Степень очистки, достигаемая в технологических схемах очистки сточных вод, на некоторых месторождениях с осложненным геологическим строением не соответствует современным требованиям для использования в системе ППД. Технологические схемы и оборудование, используемое в системе подготовки продукции скважин, нуждаются в совершенствовании, которое включает как разработку новых методов и оборудования, в том числе гидроциклонов, так и совершенствование существующих.

няющийся компонентный состав газожидкостной смеси в процессе прохождения по технологической цепи допускают применение гидроциклонов различных типов от простых и эффективных при сепарации и стабилизации нефти до сложных конструкций мультигидроциклонов и гидроциклонных установок, таких как ступенчатый гидроциклон в системах подготовки нефти и очистки воды.

3. В результате экспериментальных исследований разделительной способности гидроциклонов исследованных типоразмеров установлено:

- циркуляционные токи и градиенты скоростей между восходящим и нисходящим токами жидкости ускоряют разрушение агломератов сложных дисперсий нефти и механических примесей;

- удлинение цилиндрической части гидроциклона усиливает циркуляционные процессы в гидроциклоне, способствуя разрушению агломератов. Форма сливных патрубков, меняя конфигурацию рабочей камеры, влияет на структуру потоков и разделяющую способность гидроциклона;

- уменьшение диаметра цилиндрической части гидроциклона и его рабочей части за счет увеличения внешнего диаметра сливного патрубка, увеличение давления питания увеличивают разделительную способность аппарата;

- эффективность отделения механических примесей и нефтяных частиц возрастает до некоторого предела с погружением сливной трубки в цилиндрическую часть гидроциклона, а затем уменьшается;

- наклон винтовой части вводного устройства и уменьшение площади его сечения повышают разделительную способность гидроциклона;

- в центральной части гидроциклона и сливной трубки происходит образование газовоздушного столба. Форма, размеры и величина разрежения в газовоздушном столбе зависят от величины давления питания, соотношения диаметров сливного патрубка и шламового отверстия, формы сливного патрубка и величины подпора. Предложены эмпирические зависимости для определения степени разрежения в центре закрученного потока от давления для цилиндрической и конической формы сливного патрубка;

- указаны оптимальные значения геометрических параметров трехпро-дуктового гидроциклона (площадь питающего отверстия составляет 2...3 % от площади поперечного размера цилиндрической части гидроциклона, с!сл-

диаметр сливной камеры составляет 0,227 D, коэффициент погружения сливного патрубка в цилиндрическую часть аппарата равен 0,5...0,6 Н, длина сливной камеры = 40. ..50 dc„);

- унос воды как с легкими фракциями (маслом, нефтью), так и с механическими примесями наблюдается при всех давлениях и с его ростом увеличивается. Оптимальное значение разделительной способности, составляющее по нефти до 20...40 %, а по механическим примесям до 50...70 %, с минимальным уносом воды для гидроциклонов исследованных типоразмеров и конструкций достигается при давлении от 0,10 до 0,12 МПа, определяя их как эффективное интенсифицирующее средство. Для более глубокой степени разделения необходимы гидроциклоны специальной конструкции -мультигидроциклоны.

4. Выполнена оценка гидродинамических условий, при которых происходит полное выделение газа при стабилизации нефти. Разработана методика расчета гидроциклонного сепаратора.

5. Разработана методика расчета эффективности выделения газовой компоненты в сливной камере ступенчатого гидроциклона.

6. Предложены:

- конструкция и формула для расчета производительности гидроциклона для отделения механических примесей в сточных водах;

- конструкция вихревого сепаратора для стабилизации нефти и очистки воды от легких фракций;

- усовершенствованная технологическая схема предварительного сброса воды с использованием гидроциклона.

7. Предложен ряд технологических приемов, устройств, конструктивных усовершенствований и дополнений, повышающих эффективность работы традиционного оборудования (отстойников, флотаторов и др.).

Основные результаты работы опубликованы в следующих научных трудах:

1. Костилевский В.А., Ахсанов P.P., Колесников А.Г. Расчет гидроциклонного сепаратора для стабилизации нефти // Проблемы освоения труд-ноизвлекаемых запасов нефти и газа. Матер, научн.-практ. конф. - Уфа, 2008. -ВыпУ.- С. 307-313.

2. Костилевский В.А., Караченцев В.Н., Колесников А.Г., Ахса-нов P.P. Механизм разделения неоднородных систем в гидроциклонах // Роль науки в развитии топливно-энергетического комплекса. Матер, научн.-практ. конф. 24 октября 2007 г. в рамках VII Российского энергетического форума. - Уфа, 2007. - С. 14-15.

3. Бийбулатов A.M., Рамазанов А.Г., Костилевский А.Г. Расчет эффективности выделения сероводорода в сливной камере гидроциклона // Проблемы освоения трудноизвлекаемых запасов нефти и газа. Матер, на-учн.-практ. конф. - Уфа, 2008. - Вып V. - С. 301-306.

4. Костилевский В.А., Ахсанов P.P. Силы, действующие в вихревом аппарате // Проблемы нефтегазового комплекса Западной Сибири и пути повышения его эффективности. Матер. Второй научн.-практ. конф. - Когалым,

2006.-С. 351-352.

5. Ахсанов P.P., Бийбулатов A.M., Рамазанов А.Г., Колесников А.Г., Костилевский В.А. Система предварительного сброса пластовой воды на месторождениях // Проблемы освоения трудноизвлекаемых запасов нефти и газа. Матер, научн.-практ. конф. - Уфа, 2008. - Вып V. - С. 307-313.

6. Костилевский В.А., Карамышев В.Г., Караченцев В.Н. Отстойник для очистки нефтесодержащих вод // Роль науки в развитии топливно-энергетического комплекса. Матер, научн.-практ. конф. 24 октября 2007 г. в рамках VII Российского энергетического форума. - Уфа, 2007. - С. 239-241.

7. Костилевский В.А., Карамышев В.Г., Караченцев В.Н. Очистка нефтесодержащих сточных вод в электрическом поле // Роль науки в развитии топливно-энергетического комплекса. Матер, научн.-практ. конф. 24 октября 2007 г. в рамках VII Российского энергетического форума. -Уфа, 2007. -С. 242-243.

8. Карамышев В.Г., Костилевский В.А., Баямирова Р.У. Устройство для флотационной очистки сточных вод // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. - Уфа, 2008. - Вып. 1 (71). - С. 16-18.

9. Карамышев В.Г., Костилевский В.А., Колесников А.Г., Бронштейн А.И. Очистка нефтесодержащих сточных вод // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. - Уфа,

2007.-Вып. 4 (70).-С. 99-101.

10. Карамышев В.Г., Костилевский В.А., Колесников А.Г. Улавливание нефти из потока пластовых вод // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. - Уфа, 2008. - Вып. 2 (72). -С. 7-10.

11. Патент на полезную модель № 72868, МПК В 01D 19/00. Устройство для очистки нефтесодержащих дренажных вод / А.Г. Гумеров, В.Г. Карамышев, В.А. Костилевский, В.В. Болотов, Ю.Г. Паламарчук. - 2006126019; Заявлено 17.07.2006; Опубл. 10.05.2008; Бюл. 13.-С. 1.

12. Патент на полезную модель № 67894, МПК В 04С 5/103. Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод / А.Г. Гумеров, В.Г. Карамышев, В.А. Костилевский. - 2007120418; Заявлено 31.05.2007; Опубл. 10.11.2007; Бюл. 31.-С. 1.

13. Патент на полезную модель № 64951, МПК В 04В 1/04. Вихревой сепаратор для очистки сточных вод от углеводородов / А.Г. Гумеров, В.Г. Карамышев, В.А. Костилевский, P.P. Ахсанов. - 2007106196; Заявлено 19.02.2007; Опуб. 27.07.2007; Бюл. 21. - С. I.

Фонд содействия развитию научных исследований. Подписано к печати 24.11.2009 г. Бумага писчая.

Заказ №. 706. Тираж 100 экз. Ротапринт ИПТЭР. 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Костилевский, Валерий Анатольевич

Введение.

1. Анализ методов подготовки компонентов продукции 9 скважин и пути их совершенствования.

1.1 Подготовка нефти.

1.1.1 Методы подготовки нефтей с высоким содержанием серы.

1.1.2 Методы подготовки нефтей с невысоким содержанием серы.

1.2 Очистка газа.

1.3 Очистка сточных вод.

1.3.1 Оценка современного состояния подготовки сточных вод.

1.3.2 Современные научные представления о механизмах разде- 15 ления газожидкостной смеси и необходимой степени очистки сточных вод на промыслах.

1.3.3 Методы очистки воды.

1.3.4 Методы очистки и конструкции для очистки сточных 23 вод на промыслах.

1.3.5 Технологические схемы, реализующие очистку 27 сточных вод на промыслах.

Выводы по разделу.

2. Экспериментальные исследования закономерностей процесса 34 разделения систем типа вода-механические примеси-нефть в трехпро-дуктовых гидроциклонах.

2.1 Устойчивость агрегативного состояния механических и неф- 34 тяных примесей в поле центробежных сил.

2.2 Гидродинамические характеристики закрученного потока 39 сплошной фазы.

2.3 Влияние конструктивных и технологических параметров 48 работы трехпродуктовых гидроциклонов на их расходные характеристики и величину разрежения в центре закрученного потока.

2.3.1 Влияние конструктивных особенностей гидроциклона на 48 структуру потока и его производительность.

2.3.2 Исследование разрежения в центре закрученного потока.

2.4 Анализ эффективности процесса разделения на искусственно приготовленных нефтесодержащих сточных водах в гидроциклонах различных конструкций.

Выводы по разделу.

3 Интенсификация процессов подготовки продукции скважин и ее 65 компонент гидроциклонированием.

3.1 Перспективы применения гидроциклонов в системе 65 подготовки скважин.

3.2 Интенсификация процессов подготовки нефти с применением 68 поля центробежных сил.

3.2.1 Влияние конструктивных параметров гидроциклона на 68 процесс стабилизации нефти.

Расчет гидроциклонного сепаратора для стабилизации 69 нефти.

3.2.3 Методика расчета гидроциклопного сепаратора для 74 стабилизации нефти.

3.2.4 Ступенчатый гидроциклон для подготовки нефти.

3.2.5 Расчет эффективности выделения газовой компоненты в 76 сливной камере ступенчатого гидроциклона.

3.3 Применение гидроциклонов в системе подготовки сточных 81 вод.

3.3.1. Вихревые сепараторы и гидроциклоны для очистки сточных 81 вод от углеводородов и механических примесей.

3.3.2 Оценка эффективности действия центробежных сил при 83 отделения твердых частиц в мультигидроциклоне.

Выводы по разделу.

4 Совершенствование методов и интенсификация процессов 89 очистки сточных вод при подготовке продукции скважин.

4.1 Пути совершенствования существующих схем и 89 интенсификации процессов очистки сточных вод.

4.2 Применение гидроциклонов, тангенциальных форм вводных устройств для интенсификации процесса очистки сточных вод.

4.2.1 Усовершенствованная система предварительного сброса пластовой воды на месторождениях.

4.2.2. Мультигидроциклоны в технологических схемах очистки сточных вод.

4.2.3 Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод.

4.3 Очистка сточных вод в поле естественной гравитации.

4. 3.1 Отстойник для очистки нефтесодержащих вод с коалесцирующими фильтрами.

4.3.2 Очистка нефтесодержащих сточных вод в резервуарах- 100 отстойниках и водосборниках с использованием гидрофобного материала.

4.4 Очистка сточных вод методом флотации.

4.4.1 Устройство для флотационной очистки сточных вод.

4.4.2 Улавливание нефти из потока пластовых вод.

4.4.3 Устройство для очистки нефтесодержащих дренажных вод.

4.5 Очистка нефтесодержащих сточных вод в электрическом поле.

Выводы по разделу.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Интенсификация процессов разделения продукции скважин и очистки ее компонентов"

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 нарастание 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 как к качеству подготовки целевой продукции (нефти, газа), так и 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. Поднимается вопрос о полной утилизации попутного газа. Ухудшение экологической обстановки в нефтедобывающих регионах во многом связано с ростом содержания сероводорода в продукции скважин. В ряде случаев оно настолько высоко, что серьезно осложняет разработку месторождений.

В промысловых условиях по существующей технологии сероводород обычно удаляется из нефти с газом при сепарации.

Попутный газ, как правило, сжигался на факелах на пунктах подготовки либо передается на подготовку на ГПЗ. Решение о полной утилизации газа требует реконструкции и совершенствования существующих технологических схем. Выбор способов подготовки попутного газа должен быть увязан в общей технологической схеме с подготовкой нефти.

Для удовлетворения требований охраны окружающей среды необходима полная очистка от сероводорода и меркаптанов попутного нефтяного газа и более глубокая стабилизация нефти.

Особой проблемой становится очистка сточных вод.

Очистка сточных вод является элементом общей системы подготовки продукции скважин как одной из ее возможных компонентов. Вода перед утилизацией подлежит очистке как от механических примесей, так и углеводородных соединений.

Требования к качеству подготовки воды диктуются не только экологией подземного водного бассейна, но и большой зависимостью нефтеотдачи пласта от содержания механических примесей в водах, закачиваемых в пласт.

Экологические, экономические и технологические требования определяют актуальность указанных проблем, решение которых может быть достигнуто как разработкой новых технических решений, технологий, средств, реагентов, так и совершенствованием существующих.

Цель работы - интенсификация процессов разделения продукции скважин и очистки ее компонентов до современных требований их утилизации.

Для решения поставленной цели сформулированы следующие основные задачи:

1. выполнить анализ схем, способов и средств подготовки продукции скважин и ее компонентов 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, конструктивных характеристик гидроциклонов на их разделяющую способность и формирование структур потока;

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

4. разработать: предложения по подбору гидроциклонов, их конструктивных параметров, выбору режимов, методики расчета производительности и оценки эффективности разделения компонент для использования в системе промысловой подготовки продукции скважин;

Методы решения поставленных задач

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

1. разработана методика расчета гидроциклонного сепаратора для стабилизации нефти;

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

На защиту выносятся:

2. методика расчета гидроциклонного сепаратора для стабилизации нефти;

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

4. обоснование принципа подбора и геометрии конструктивных элементов мультигидроциклона 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 процесс или осуществляющими их в зависимости от компонентного состава среды, качества разделения среды и места в технологической схеме.

2. Разработаны:

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

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 работы

Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на:

- методических советах, заседаниях секции Ученого совета и семинарах Института проблем транспорта энергоресурсов;

- Седьмом Российском энергетическом форуме, г. Уфа, 2007 г.;

- Второй научно-практической конференции «Проблемы нефтегазового комплекса Западной Сибири и пути повышения его эффективности» г. Ко-галым, 20-21 декабря 2006 г.

Публикации

Основное содержание работы опубликовано в 13 научных трудах, в том числе 3 патента на изобретение.

Структура и объем работы

Диссертационная работа общим объемом 125 страницы машинописного текста состоит из введения, 4 глав, заключения (основных выводов и рекомендаций) 4 таблиц, 30 иллюстраций. Список литературы включает 87 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений", Костилевский, Валерий Анатольевич

Основные выводы и рекомендации

1. Современные научные представления о действующих механизмах разделения продукции скважин и очистки ее компонент (естественное гравитационное или поле центробежных сил, эффект флотации или микрофлотаци) подтверждают обоснованность применяемых методов и оборудования в действующих технологических схемах и указывают пути их совершенствования. Степень очистки, достигаемая в технологических схемах очистки сточных вод, на некоторых месторождениях с осложненным геологическим строением не соответствует современным требованиям для использования в системе ППД. Технологические схемы и оборудование, используемое в системе подготовки продукции скважин, нуждаются в совершенствовании, которое включает как разработку новых методов и оборудования, в том числе гидроциклонов, так и совершенствование существующих.

2. Применение гидроциклонов и других вихревых аппаратов считается перспективным и рекомендуется в качестве элемента, интенсифицирующего технологический процесс на всех этапах в технологических схемах подготовки продукции скважин. Разнообразие гидродинамических условий, изменяющийся компонентный состав газожидкостной смеси в процессе прохождения по технологической цепи допускает применение гидроциклонов различных типов от простых и эффективных при сепарации и стабилизации нефти до сложных конструкций мультигидроциклонов и гидроциклонных установок, таких как ступенчатый гидроциклон в системах подготовки нефти и очистки воды.

- наклон винтовой части вводного устройства и уменьшение площади его сечения увеличивают разделительную способность гидроциклона;

- указаны оптимальные значения геометрических параметров трехпро-дуктового гидроциклона: F - площадь питающего отверстия составляет 2.3 % от площади поперечного размера цилиндрической части гидроциклона; dCJ1 - диаметр сливной камеры составляет 0,227 D; коэффициент погружения сливного патрубка в цилиндрическую часть аппарата равен 0,5.0,6 Н; длина L -сливной камеры ~ 40. .50 dCJT;

- унос воды как с легкими фракциями (маслом, нефтью), так и с механическими примесями наблюдается всех давлениях и с его ростом увеличивается. Оптимальное значение разделительной способности, составляющее по нефти до 20.40 %, а по механическим примесям до 50.70 % с, минимальным уносом воды для гидроциклонов исследованных типоразмеров и конструкций достигается при давлении от 0,10 до 0,12 МПа, определяя их как эффективное интенсифицирующее средство. Для более глубокой степени разделения необходимы гидроциклоны специальной конструкции - мультигидроциклоны.

6. Предложены:

- конструкция и формула для расчета производительности гидроциклона для отделения механических.примесей в сточных водах;

- конструкция вихревого сепаратора для стабилизации нефти и очистки воды от легких фракций углеводородов (защищенная патентом на изобретение Российской Федерации);

- усовершенствованная технологическая схема предварительного сброса воды с использованием гидроциклона.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Костилевский, Валерий Анатольевич, Уфа

1. Позднышев Г.Н., Миронов Т.П., Соколов А.Г. и др. Эксплуатация залежей и подготовка нефтей с повышенным содержанием сероводорода. // Нефтепромысловое дело, Обзор. Информ. / М.: ВНИИОЭНГ, вып.16.- 1984.- 84с.

2. Аслямов М. Р., Копылов А.Ю., Мазгаров A.M., Вильданов А. Ф., Хрущева И.К., Аюпова Н.Р. Новая технология промысловой очистки нефти от сероводорода. //Нефтяное хозяйство 2008.-№12.- С.93-95.

3. Лесухин С.П., Соколов А.Г., Позднышев Г.Н. Основные направления развития технологии очистки нефти от сероводорода. // Нефтяное хозяйство.-1989.- №8.- С.50-54.

4. Городнов В.П., Каспарьянц К.С., Петров А.А. Очистка нефти от сероводорода. // Нефтепромысловое дело.- 1972.- №7.- С.31-34.

5. Paul Е., Suresh С. Field production systems oil processing / «Oil, Gas and Pet-rochem Equipment» 1980, September, p.p. 8-11.

6. Применение аммиака в системах сбора подготовки и транспортирования продукции скважин, подготовки нефти, газа и сточных вод, содержащих сероводород. Инструкция. БашНИПИнефть. Уфа.

7. Авт. свид. № 202415, МПК ClOg 1/06. Способ очистки сырой нефти / И.С. Двалишвили-489537; Заявл. 09.11.53; Опубл. 14.09.67; Бюл. №19.- С. 106.

8. Авт.свид. № 413956, МПК BOld 1/06. Способ удаления сероводорода и сероуглерода из жидкости / А.Н. Семин, Ю.Н. Денисов 1757905; За-явл.10.03.72; Опубл. 05.02.74; Бюл. №5.- С.15.

9. Мавлютова М.З., Мамбетова Л.М. Совмещение обессоливания высоко-парафинистых нефтей с очисткой их от сероводорода. / Уфа, Тр. БашНИПИнефть,- 1972, вып XXXI, С.289-293.

10. Петров А.А. К вопросу смешения сероводород- и железосодержащих нефтяных эмульсий. Сб. «Техника и технология добычи нефти и бурения скважин» / Куйбышев. Труды Гипровостокнефть. Вып 35.- 1980.- С.104-120.

11. Борисов С.И., Петров А.А. Методика определения содержания сульфида железа в нефтяной фазе эмульсии. // «Нефтяное хозяйство».- 1981.- №10.-С.42-43.

12. Мерпемсов Х.С., Исиченко И.В., Коновалов А.В. Новая технология бесщелочной демеркаптанизации углеводородного сырья на основе катализатора MARC. // НТЖ Нефть и газ.- Алматы.- 2007.- № 2(38).- С. 84-87.

13. Бедел С., Пертл JI, Гриффин Дж. Улучшение растворимости меркаптанов в аминовых установках.// НТЖ Нефтегазовые технологии.- 2007.- №5.- С.68-70.

14. Колесников А.Г. Интенсификация процессов очистки продукции скважин от сероводорода и меркаптанов. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. ИПТЭР, Уфа.- 2009.

15. Крюков В.А., Бриль Д.М., Валеев М.Д., Баймухаметов Д.С., Рыгалов В.А. Новое в технологии предварительного сброса и очистки пластовых вод. // НТЖ Транспорт и подготовка нефти.- 1996.-№2,- С. 56-58.

16. Яковлев С.В., Пономарев В.Г. Механическая очистка сточных вод в гидроциклонах. М.: Стройиздат.- 1975,- 123 с.

17. Пушкарев В.В., Трофимов Д.И. Физико-химические особенности очистки сточных вод от ПАВ.- М.: Химия,- 1975.- 87 с.

18. Мещеряков Н.Ф., Кузнецов В.Н. Флотационные методы извлечения ценных компонентов из растворов и очистки сточных вод.- М.: Наука.-1972.-129 с.

19. Исследование особенностей процессов подготовки нефти и воды в условиях месторождений Тенгиз и Жанажол. Отчет о НИР, ВНИИСПТнефть, Уфа-1983.

20. Унифицированные технологические схемы сбора, транспорта и подготовки нефти, газа и воды. РД 39-0148311-605-86, Гипровостокнефть.- Куйбышев.- 1986.

21. Баширова Н.М., Ахсанов P.P., Пономарев В.Г. Трехпродуктовые гидроциклоны для интенсификации очистки нефтепромысловых сточных вод. // Серия «Машины и нефтяное оборудование» .- М.: ВНИИОЭНГ.- 1985.- 57 с.

22. Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. М.: Недра.- 1982.- 221 с.

23. Кирилов Г.А., Кудрявцев В.М. Экспериментальные исследования способа гидроциклонной сепарации нефти. // Нефтепромысловое дело. Тр. Гипровостокнефть, Куйбышев.- 1974,- вып.22.- С.131-141.

24. Ахсанов P.P., Баширов В.В. Промышленные испытания мультигидроци-клона НУР-3500 для очистки сточных вод./ НТ и П журнал Нефтяное хозяйство, М.: Недра, 1978, №3, С.49-52.

25. Шестов Р.Н. Гидроциклоны. Изд-во «Машиностроение», Ленинград.-1967.- 80 с.

26. Каспарьянц К.С., Кузин В.И., Григорян П.Г. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа. М.: Недра.- 1977.- 254 с.

27. Скирдов И.В., Пономарев В.Г. Очистка сточных вод в гидроциклонах. М.: Стройиздат.- 1975.

28. Ахсанов P.P., Муров В.М., Николаев H.A. и др. Исследование закрученного потока в трехпродуктовом гидроциклоне. // Нефтяное хозяйство.- М.: Недра.- 1981.-№5.- С.49-52.

29. Пустыльник Е.И. Стратегические методы анализа и обработки наблюдений. М.: Наука.- 1968.- с. 288.

30. Дубовик А.С. Фотографическая регистрация быстропротекающих процессов. М.: Химия.- 1975.

31. Мангушев К.И. Гидроциклонная обработка промывочных жидкостей в бурении.- Уфа: Башкирское книжное изд-во.- 1965.- 100 с.

32. Мустафаев A.M., Гутман Б.М. Гидроциклоны в нефтедобывающей промышленности. М.: Недра.- 1981.- с. 260.

33. Поваров А.Н. Гидроциклоны на обогатительных фабриках. М.: Недра.-1978.- 232 с.

34. Применение гидравлических расчетов при решении инженерных задач. Под редакцией М.Б. Суллы. Изд-во Тульского политехнического института. Тула.- 1971.

35. Мустафаев A.M., Гутман Б.М. Теория и расчет гидроциклона.- Баку. Маариф.- 1969.- 42 с.

36. А.с. СССР №1044339 МПК В0;С 5/26. Ступенчатый мультигидроциклон. P.P. Ахсанов, Н.А. Николаев, А.Г. Зарипов и др.- 3456654 Заявл. 23.06.82; Опубл. 30.09.83; Бюл. изобр №36.- С.4.

37. Патент 2230616. Россия. МКИ: В04С 5/00,7/00. Гидроциклон./ P.P. Ахса-нов, А.Г. Ахтареев. (Россия).- №2000112480/13. Бюл. Открытия. Изобретения.-2004 г. № 17. С. 3.

38. Тронов А.В. Аппараты очистки воды от эмульгированной нефти, использующие принцип активной коалесцирующей поверхности «газ-вода». // Нефтепромысловое дело.- 2001.- №7.- С. 26-37.

39. Ахсанов P.P., Лукманов Ю.Х., Пелевин Л.А. и др. / Техника и технология очистки нефтепромысловых сточных вод. // Сбор, подготовка и транспорт нефти и воды. Труды ВНИИСПТнефть, Уфа, 1876,- вып.17.-С. 57-63.

40. А.с. СССР. 566503 МПК В04С 5/28. Мультигидроциклон P.P. Ахсанов, И.Г. Астафьев, Н.М. Байков и др. Бюл. №20.-1982.- С.312.

41. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика.- М.: Физматгиз.- 1959.699 с.

42. Futnntn zweier Fliissigktiten im Hydrozyklon / Bohnet M. // Ingenieur Tech-nik.- 1969 -№ 5-6 .- S. 381-387.

43. Гольдштик M.A. Вихревые потоки.- Новосибирск: Наука.- 1981.- 366 с.

44. Иванов А.А., Кудрявцев Н.А. Расчет поля скоростей в гидроциклоне. // ТОХТ,- 1987.- Т.21.- №2.-С. 237-243.

45. Михайлов П.М., Роменский А.А. Влияние некоторых размеров гидроциклона на его гидродинамические характеристики. // Тр. Ленингр. Политехи. Ин-та.-Л.: Энергомашиностроение.- 1970.-№316.-С 113-118.

46. Кузнецов А.А., Кутепов A.M., Терновский И.Г. Гидродинамические параметры конического гидроциклона. // Исследование и промышленное применение гидроциклонов.- Горький.- 1981.- 113 с.

47. Костолевский В.А., Ахсанов P.P., Колесников А.Г. Расчет гидроциклонного сепаратора для стабилизации нефти // Проблемы освоения трудноизвле-каемых запасов нефти и газа. Матер, научн.- практ. конф.- Уфа, 2008.-Вып V-С. 307-313.

48. Бийбулатов A.M., Рамазанов А.Г., Костилевский А.Г. Расчет эффективности выделения сероводорода в сливной камере гидроциклона // Проблемы освоения трудноизвлекаемых запасов нефти и газа. Матер, научн— практ. конф.-Уфа, 2008.-Вып V.-C. 301-306.

49. Овчинников А.А., Николаев Н.А., Абдульманов С.Х. Закономерности движения капель жидкости в вихревых контактных устройствах с тангенциальным вводом газа. // Известия вузов СССР. Химия и химическая технология. 1,11 .-1987.- С.1689.

50. Щукин В.К., Халатов А.А. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах. М.: Машиностроение.-1987.-134 с.

51. Патент на полезную модель № 64951, МПК В 04В 1/04. Вихревой сепаратор для очистки сточных вод от углеводородов / А.Г. Гумеров, В.Г. Карамы-шев, В.А. Костилевский, P.P. Ахсанов 2007106196; Заявлено 19.02.2007; Опуб. 27.07.2007; Бюл. 21.- С. 1.

52. Модер И.И., Дальстром Д.А. Разделение в гидроциклонах мелкоизмель-ченных твердых материалов с близкими значениями удельных весов. // Химия и химическая технология.- М.: Изд-во ин. лит-ры,- 1953.- Вып.6.- С.39-40.

53. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии,-М.: Химия.- 1973.- 420 с.

54. Кухлинг X. Справочник по физике.- М.: Мир.- 1982.- 491 с.

55. Костилевский В.А., Ахсанов P.P. Силы, действующие в вихревом аппарате // Проблемы нефтегазового комплекса Западной Сибири и пути повышения его эффективности. Матер. Второй научн практ. конф - Когалым, 2006-С. 351 -352.

56. Поваров А.Н. Гидроциклоны. М.: Госгортехиздат.- 1961, 246 с.

57. Перекупка А.Г., Тарасов М.Ю., Семенов В.Н. Проектирование систем подготовки воды для закачки в низкопроницаемые пласты. // Нефтяное хозяйство. 2002. №7.- С.31-33.

58. Назаров В.Д., Русакович А.А. Подготовка воды для заводнения нефтяных пластов.// Нефть и газ.- 2003 №5.

59. Маринин Н.С. Концевая сепарационная установка для сброса воды. // Нефтепромысловое дело.- 1968.- №9.- С. 24-27.

60. Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти,- М.: Недра.- 1977.- 271 с.

61. Гумеров А.Г., Колпаков Л.Г., Бажайкин С.Г., Векштейн М.Г. Центробежные насосы в системе сбора, подготовки и магистрального транспорта.- М.: ООО «Недра-Бизнесцентр»,- 1999.- 295 с.

62. Муринов С.И., Ахсанов P.P., Карамышев В.Г. Оптимизация процесса разделения в гидроциклоне. /Труды УГНТУ.- 1999.-вып. 2.- С.245-249.

63. Патент на полезную модель № 67894, МПК В 04С 5/103. Устройство для очистки нефтесодержащих сточных вод / А.Г. Гумеров, В.Г. Карамышев, В.А. Костолевский- 2007120418; Заявлено 31.05.2007; Опубл. 10.11.2007; Бюл. 31-С.1.

64. А.с. 1542628 В04С 5/103. Каплеуловитель. / Г.А. Додик, В.Д. Назаров, Н.Ф. Портретный, В.Г. Коломойский -4318459 Заявл. 31.08.87; Опубл. 15.02.90; Бюл.- С.

65. Патент 275855 СССР, МПК Е 02 В 8/02. Устройство для улавливания поверхностных загрязнений потока. / И.Э. Мальберт (СССР).- 1229267/29-14; За-явл.01.04.68; 0публ.03.07.70; Бюл 22.- С. 194.

66. Заявка Великобритании №1330851 С02В 9/02, 1973.

67. Боровский А.И. и др. Защита внутренних водных путей от загрязнения.-М.: Транспорт.- 1981.- С. 112-120

68. Карамышев В.Г., Костилевский В.А., Колесников А.Г., Бронштейн

69. A.И. Очистка нефтесодержащих сточных вод // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. 2007.- Вып. 4(70).-С. 99-101.

70. Карамышев В.Г., Костилевский В.А., Баямирова Р.У. Устройство для флотационной очистки сточных вод // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. 2008 Вып. 1(71).- С. 16-18.

71. А.с. 1291547 СССР, МПК C02F 1/24. Устройство для флотационной очистки сточных вод. / И.Н. Мясников, Ю.А. Меншутин, Г.М. Мирончик, В.А. Цветков, М.З. Мельцер (СССР).- 3983867; Заявл. 16.10.85; Опубл. 23. 02.87, Бюл. 7. С.З.

72. А.с. 1178693 СССР, МПК C02F 1/40. Устройство для очистки воды. / А.Г. Южанинов, А.Ф. Никифоров, А.В. Мясников, В.В. Пушкарев, Б.И. Красилов (СССР).- 3708372; Заявл. 11.03.84; Опубл. 15.09.85, Бюл. 12.- С.2.

73. Патент 2036157 РФ, МПК C02F 1/24. Устройство для флотационной очистки сточных вод. / Д.Ф. Ихсанов, А.Г. Гумеров, Р.С. Гумеров, Б.З. Султанов,

74. B.Г. Карамышев (Россия).-5067710; Заявл. 04.09.92; Опубл. 27. 05.95, Бюл. 15.

75. А.с. 659166 СССР, МПК В01Д 17/00. Аппарат для совместной подготовки нефти. / А.Г. Соколов, П.А. Палий, А.А. Ермаков, Ю.М. Никитин, И.И. Редысин (СССР).-25583346/23-26; Заявл. 21.12.77; Опубл. 20.01.80; Бюл. 16.1. C.4.

76. Строительство очистных сооружений на нефтепромыслах. Обзорная информация,- М.- 1982.- Вып.9 (23).- С. 10-13.

77. Исакович Р.Я., Попадысо В.Е. Контроль и автоматизация добычи нефти и газа.- М.: Недра.- 1985 223 с.

78. Тронов В.П., Радин Б.М., Ли А.Д. Теоретические предпосылки совмещения процессов деэмульсации нефти и очистки сточных вод за счет эффектов жидкостной флотации. // Тр. ин-та/ ТатНИПИнефть.- 1974.- Вып. 29.- С.86-92.

79. А.с. 1560262 СССР, МПК В02Д 17/00. Способ удаления нефти из потока пластовых вод. / Б.М. Грошев, И.С. Бронштейн, В.А. Рыгалов, В.Г. Карамышев, Г.З. Эпштейн (СССР).- 4374193/25; Заявл. 14.12.87; Опубл. 30.04.90; Бюл. 34.-С.2.

80. Карамышев В.Г., Костилевский В.А., Колесников А.Г. Улавливание нефти из потока пластовых вод // НТЖ «Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов» / ИПТЭР. 2008.- Вып. 2(72).- С. 7-10.

81. Патент на полезную модель № 72868, МПК ВОЮ 19/00. Устройство для очистки нефтесодержащих дренажных вод / А.Г. Гумеров, В.Г. Карамышев, В.А. Костилевский, В.В. Болотов, Ю.Г. Паламарчук 2006126019; Заявлено 17.07.2006; Опубл. 10.05.2008; Бюл. 13.-С. 1.

Информация о работе

Костилевский, Валерий Анатольевич
кандидата технических наук
Уфа, 2009
ВАК 25.00.17

Диссертация

Интенсификация процессов разделения продукции скважин и очистки ее компонентов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы