Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru
  • Главная
  • Подготовка нефти и газа
  • Результаты лабораторных испытаний технологии разрушения ВНЭ равномерным электрическим полем, создаваемым электродом «САВЭЛ»

Результаты лабораторных испытаний технологии разрушения ВНЭ равномерным электрическим полем, создаваемым электродом «САВЭЛ»

Лабораторные испытания технологии разрушения водонефтяной эмульсии (ВНЭ) под воздействием равномерного электрического поля, создаваемого электродом «САВЭЛ», были проведены на образцах нефтесодержащей жидкости, добытой на объектах ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» и ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть».
В ходе испытаний был установлен эффект увеличения размера глобул воды в стойких эмульсиях, отмечено снижение содержания хлористых солей в нефти, подтверждена потенциальная эффективность применения технологии при обработке подтоварной воды и жидкости освоения скважин.

На базе электрода «САВЭЛ» изготовлена опытная установка подготовки нефти. По итогам ее ОПР, намеченных на 2017 год, будут определены перспективы промышленного внедрения данной технологии.

26.03.2017 Инженерная практика №12/2016
Бортников Александр Егорович Заместитель директора Филиала ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «КогалымНИПИнефть» в г. Тюмени по научной работе в области добычи нефти и газа
Кордик Кирилл Евгеньевич Начальник Отдела сбора, подготовки и транспорта нефти, газа и воды Филиала ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «КогалымНИПИнефть» в г. Тюмени
Савиных Алексей Васильевич Инженер Отдела сбора, подготовки и транспорта нефти, газа и воды Филиала ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «КогалымНИПИнефть» в г. Тюмени
Дурбажев Алексей Юрьевич Начальник отдела подготовки нефти Управления технологий добычи нефти и газа ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ»
Ибраева Елена Васильевна Главный специалист Отдела сбора, подготовки и транспорта нефти, газа и воды Филиала ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ПермНИПИнефть» в г. Перми
Бабий Василий Алексеевич Главный технолог – начальник отдела подготовки и реализации нефти и газа ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть»

В настоящее время Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «КогалымНИПИнефть» в г. Тюмени занимается апробацией уникальной технологии разрушения ВНЭ под воздействием равномерного электрического поля, создаваемого электродом «САВЭЛ». Электрод получил свое название от фамилии своего изобретателя Алексея Васильевича Савиных, сотрудника отдела сбора, подготовки и транспорта нефти, газа и воды Филиала.

С целью демонстрации возможностей электрода «КогалымНИПИнефть» в 2016 году были проведены лабораторные эксперименты по разрушению водонефтяных эмульсий, извлеченных на объектах ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» и ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть». Ранее, в 2014 и 2015 годах, принцип работы электрода был представлен на семинарах в г. Тюмени, проводимых совместно журналом «Инженерная практика» и профильной Сетевой группой специалистов ПАО «ЛУКОЙЛ» (руководитель – Кордик К.Е.) в рамках развития корпоративной системы управления знаниями.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДА

Рассматриваемая технология запатентована как «Способ разрушения ВНЭ равномерным электрическим полем» (Патент №2332746 РФ). В этой формулировке под понятием «равномерное» подразумевается характеристика электрического поля, обеспечивающая полный охват обрабатываемой эмульсии воздействием.

Через входное центральное отверстие ВНЭ поступает внутрь электрода и растекается там по всей поверхности приемной «тарелки» (рис. 1). Стержневые электроды внутри прибора расположены кольцами, причем по направлению от центрального отверстия к периферии диаметр колец увеличивается, а потенциал электродов снижается.

Рис. 1. Принципиальная схема электрода САВЭЛ
Рис. 1. Принципиальная схема электрода «САВЭЛ»

В процессе работы электрода «САВЭЛ» полярные молекулы воды выстраиваются вдоль линии, создаваемой силовым электрическим полем, а неполярные молекулы углеводородов – вытесняются. В результате происходит разрушение адсорбционной оболочки и формирование отдельных капель (глобул) диспергированной воды вокруг стержневых электродов, за счет чего и создаются предпосылки для разрушения ВНЭ (рис. 2). При работе электрода воздействию подвергаются незначительные по объему порции эмульсии, проходящие через электрод, что позволяет увеличить «глубину» и эффективность воздействия.

Рис. 2. Схема процесса разрушения ВНЭ под воздействием равномерного электрического поля
Рис. 2. Схема процесса разрушения ВНЭ под воздействием равномерного электрического поля
Результаты воздействия равномерного электрического поля на промежуточные слои
Рис. 3. Результаты воздействия равномерного электрического поля на промежуточные слои из РВС-1 УППН «Каменный Лог» в лаборатории «ПермНИПИнефть»

ИСПЫТАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ НА СРЕДАХ ОБЪЕКТОВ ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ»

В январе и феврале 2016 года демонстрационные лабораторные испытания технологии были проведены на образцах эмульсий с установки по подготовке и перекачке нефти (УППН) «Каменный Лог» ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ». Исследования проводились в лаборатории Филиала ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ПермНИПИнефть» в г. Перми, а также непосредственно на промысле. Обработке равномерным электрическим полем подвергались пробы промежуточных слоев – особо стойких эмульсий, формирующихся в технологических резервуарах на границе раздела фаз нефть – вода. В результате однократного прохождения промежуточного слоя с РВС-1 УППН «Каменный Лог» через электрод «САВЭЛ» зафиксировано выделение свободной воды и значительное сокращение объема однородной эмульсии (рис. 3, табл. 1).

Результаты воздействия равномерного электрического поля на промежуточные слои из РВС-1 УППН Каменный Лог
Таблица 1. Результаты воздействия равномерного электрического поля на промежуточные слои из РВС-1 УППН «Каменный Лог»
Микрофотографии, сделанные до и после воздействия равномерного электрического поля на промежуточные слои
Рис. 4. Микрофотографии, сделанные до и после воздействия равномерного электрического поля на промежуточные слои из РВС-2 УППН «Каменный Лог»

Кроме того, в процессе лабораторных испытаний были сделаны микрофотографии, которые подтвердили, что после обработки равномерным электрическим полем электрода «САВЭЛ» в эмульсиях наблюдается увеличение размеров глобул воды. Если на фотографии исходной эмульсии различимы лишь отдельные «вкрапления» воды незначительных размеров, то на снимках эмульсии, которая подвергалась воздействию электрического поля с напряжением сначала 110 В, а затем 220 В, хорошо различимы крупные глобулы (рис. 4).

Рис. 5. Результаты воздействия равномерного электрического поля на предварительно обезвоженную нефть
Рис. 5. Результаты воздействия равномерного электрического поля на предварительно обезвоженную нефть с УППН «Каменный Лог»

В ходе второго эксперимента, выполненного в лаборатории «ПермНИПИнефть», обрабатывалась предварительно обезвоженная нефть с содержанием воды менее 0,4%. В рамках опытов была поставлена задача по определению изменения содержания хлористых солей в нефти до и после обработки равномерным электрическим полем. Если до обработки концентрация хлористых солей в нефти превышала 800 мг/дм3, то после нее этот показатель на порядок снизился (рис. 5, табл. 2). Причем наиболее заметное, десятикратное снижение содержания хлористых солей произошло при обработке искусственно обводненной пробы нефти.

Результаты воздействия равномерного электрического поля на предварительно обезвоженную нефть
Таблица 2. Результаты воздействия равномерного электрического поля на предварительно обезвоженную нефть с УППН «Каменный Лог»

Также был проведен эксперимент по воздействию равномерного электрического поля на подтоварную воду УППН «Каменный Лог». Исходная проба воды была мутной, а по мере ее обработки в объеме пробы сформировалась вспененная пленка нефтепродуктов с хлопьями мехпримесей, представленными сульфидами железа. Через два часа хлопья опустились на дно, сверху осталась небольшая пленка нефти, а вода в мерных цилиндрах стала прозрачной (рис. 6).

Результаты воздействия равномерного электрического поля на подтоварную воду
Рис. 6. Результаты воздействия равномерного электрического поля на подтоварную воду УППН «Каменный Лог»

Таким образом, при проведении работ по воздействию равномерным электрическим полем на эмульсии с объектов ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» получены следующие результаты:

  • установлен эффект увеличения размера глобул воды в стойких эмульсиях, что служит основой для проработки дальнейших технических решений по созданию эффективной технологии разрушения промежуточных слоев;
  • в нефти, подвергнутой воздействию электрода «САВЭЛ», отмечено снижение содержания хлористых солей;
  • подтверждена эффективность применения технологии при обработке подтоварной воды.

ИСПЫТАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ НА СРЕДАХ ОБЪЕКТОВ ООО «ЛУКОЙЛ-НИЖНЕВОЛЖСКНЕФТЬ»

В апреле и сентябре 2016 года демонстрационные лабораторные испытания по разрушению ВНЭ с помощью электрода «САВЭЛ» были проведены на производственной базе ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть».

В ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть» обработке подвергалась жидкость освоения скважин – специфическая эмульсия, состоящая из нефти, воды и компонентов, входящих в состав бурового раствора. Данная эмульсия очень стойкая и не разрушается даже после длительного отстоя. В результате первого этапа экспериментов не удалось достичь желаемого качества очистки выделившейся воды (рис. 7), в связи с чем было принято решение о проведении дополнительных экспериментов с применением электрода «САВЭЛ» усовершенствованной конструкции.

Результаты обработки равномерным электрическим полем жидкости освоения скважин
Рис. 7. Результаты обработки равномерным электрическим полем жидкости освоения скважин на объекте КТПБ ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть» (первый этап исследований)

В конструкцию прибора был включен кольцевой электрод с полыми проходными отверстиями, выполняющий функцию катода. В качестве электрода-анода по-прежнему выступала приемная «тарелка», по которой растекалась эмульсия, поступающая на обработку. В результате жидкость, поступающая в «САВЭЛ», теперь обрабатывалась электрическим полем не только при прохождении через входное отверстие, но и сквозь многочисленные полые отверстия кольцевого электрода. Кроме того, в новой конструкции электрода была предусмотрена возможность подачи жидкости для повторной обработки. Эти дополнения позволили повысить эффективность разрушения эмульсий.

Применение усовершенствованной конструкции электрода «САВЭЛ» на втором этапе исследований позволило улучшить динамику отделения воды от нефтяной эмульсии, тем самым была подтверждена необходимость продолжения работ по совершенствованию электродов «САВЭЛ» для промыслового применения.

Еще одним моментом, заслуживающим отдельного рассмотрения, стало то, что после проведения обработки на поверхности электрода сформировался желеобразный осадок (рис. 8).

Результаты обработки равномерным электрическим полем жидкости освоения скважин
Рис. 8. Результаты обработки равномерным электрическим полем жидкости освоения скважин на объекте КТПБ ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть» (второй этап исследований)
Результаты рентгенофлюоресцентного анализа элементного состава желеобразного осадка
Таблица 3. Результаты рентгенофлюоресцентного анализа элементного состава желеобразного осадка

В результате рентгенофлюоресцентного анализа элементного состава образовавшегося осадка было установлено, что его появление связано с применением на месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть» бурового раствора Megadril. Данный буровой раствор содержит минеральное масло, которое и выделилось в виде густой гелеобразной массы. Белые вкрапления в осадке представляют собой кальций, который также входит в состав бурового раствора Megadril. Появление в составе осадка таких элементов, как цинк и магний (в буровой раствор не входят), обусловлено процессом растворения электрода в обрабатываемой среде (табл. 3, 4).

Типовая рецептура бурового раствора Megadril
Таблица 4. Типовая рецептура бурового раствора Megadril

Таким образом, рентгенофлюоресцентный анализ элементного состава осадка подтвердил отделение компонентов бурового раствора от жидкости освоения скважин под воздействием равномерного электрического поля, создаваемого электродом «САВЭЛ».

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ

На базе электрода «САВЭЛ» разработана и изготовлена малогабаритная опытная установка подготовки нефти РЭМ ПС-001 (рис. 9, табл. 5). На 2017 год запланировано проведение опытно-промышленных испытаний (ОПИ) данной установки на УППН «Куеда» ЦДНГ-2 ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ». В установку будет подаваться нефтесодержащая жидкость из аварийно-технологического амбара.

Краткие технические характеристики РЭМ-ПС-00
Таблица 5. Краткие технические характеристики РЭМ-ПС-00

В ходе ОПИ будет проведена апробация технологии разрушения ВНЭ под воздействием равномерного поля в промысловых условиях и оценена перспектива создания образцов оборудования промышленной производительности на основе того же принципа воздействия на ВНЭ. В случае получения положительных результатов ОПИ Компанией будет рассмотрен вопрос о промышленном внедрении данной технологии.

Функциональная схема установки подготовки нефти РЭМ ПС-001 на базе электрода САВЭЛ
Рис. 9. Функциональная схема установки подготовки нефти РЭМ ПС-001 на базе электрода «САВЭЛ»

По нашему мнению, технология разрушения ВНЭ под воздействием равномерного электрического поля, создаваемого электродом «САВЭЛ», в промышленных масштабах сможет применяться как альтернатива деэмульгаторам на входе в технологические объекты, а также для разрушения промежуточных слоев и при подготовке подтоварной воды перед подачей в систему ППД.

Показать выдержки из обсуждения

ВЫДЕРЖКИ ИЗ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос: Кирилл Евгеньевич, Вы представили эксперимент по воздействию равномерного электрического поля на подтоварную воду УППН «Каменный Лог», в ходе которого исходная проба разделилась на пленку нефтепродуктов, прозрачную воду и мехпримеси. Не могли бы Вы уточнить, в каком температурном режиме проводились эти работы и использовались ли при их выполнении деэмульгатор?
Кирилл Кордик: При проведении работ температура была комнатной, а проба эмульсии отбиралась с входной гребенки до подачи деэмульгатора. Отсутствие деэмульгатора было важнейшим условием эксперимента, и мы его строго соблюдали.
Вопрос: Вы перечислили несколько направлений промышленного внедрения данной технологии, можете ли выделить среди них одно приоритетное?
К.К.: На данном этапе, когда технология работает только на уровне лабораторных экспериментов, мы можем говорить лишь о предполагаемых направлениях промышленного внедрения. Расставить приоритеты и сосредоточиться на каком-то отдельном участке технологического цикла можно будет после того, как технология будет опробована в промысловых условиях и доведена до промышленного воплощения.
Вопрос: Планируете ли вы в промысловых условиях тестировать данную технологию в потоке жидкости, то есть в трубном исполнении?
К.К.: Да, мы планируем, что при проведении ОПИ электрод «САВЭЛ» будет расположен внутри подводящего трубопровода. Возможно, это будет даже «гирлянда» из нескольких электродов, последовательно установленных друг за другом. Поток будет проходить через них, подвергаться воздействию, а затем попадать в емкостные аппараты для отстоя.
Вопрос: Проводили ли вы предварительную оценку затрат электроэнергии на работу технологии в потоке жидкости?
К.К.: Да, такую оценку мы проводили, в частности, сравнивали финансовые затраты на работу электрода «САВЭЛ» и применение деэмульгатора. Мы пришли к выводу, что на тех объектах подготовки, где расход деэмульгатора невелик, предлагать данную технологию не имеет смысла. Но на объектах, где дозировки деэмульгатора достигают сотен грамм на тонну нефти и в связи с этим тратятся достаточно большие средства на подготовку, эта технология, безусловно, будет интересна как альтернативная.
Вопрос: Сможет ли данная технология применяться для подготовки подтоварной воды с высоким содержанием сульфидов железа? Ведь осажденные мехпримеси могут моментально забить фильтры, установленные в системе ППД…
К.К.: По идее этого не должно произойти, поскольку мехпримеси должны остаться в РВС.
Вопрос: В случае, если РВС отсутствует, не потребуется ли сооружение дополнительной установки для очистки воды?
К.К.: Безусловно, одной лишь установкой электрода «САВЭЛ» мы не сможем решить все проблемы очистки подтоварной воды, в связи с чем для внедрения этой технологии потребуется применение дополнительного емкостного оборудования.
Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Сепарационные установки для нефти с высоким газовым фактором
Система сбора, подготовки и транспорта высоковязкой нефти в ТПП «РИТЭК-Самара-Нафта»
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №09/2017

Инженерная практика

Выпуск №09/2017

Механизированная добыча. Трубопроводный транспорт
Эксплуатация осложненного фонда скважин: оборудование, реагенты, методики, ОПИМониторинг работы механизированного фонда скважин, одновременно-раздельная эксплуатацияОборудование и технологии для эксплуатации малодебитных скважин и скважин малого диаметраИспытания высокотемпературных систем погружной телеметрииПроизводство погружных вентильных двигателейДиагностика трубопроводов установками на основе ультразвуковых датчиков
Ближайшее совещание
Механизированная добыча
Осложненный фонд — 2017
Производственно-техническая конференция

Эксплуатация осложненного фонда скважин ‘2017

14-16 ноября 2017 г., г. Тюмень
Анализ опыта и определение наиболее экономически и технологически эффективных решений в области работы с фондом скважин, эксплуатация которых осложнена различными факторами (коррозия, солеотложения, мехпримеси, АСПО и гидраты, высокая вязкость продукции, высокий газовый фактор, технические ограничения и др.), работа с часто ремонтируемым фондом скважин, организационные решения.
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис — ноябрь 2017
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

20-24 ноября 2017 г., г. Пермь
ООО «Инженерная практика» проводит набор группы специалистов для прохождения производственно-технического тренинга по программе «Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах». Пятидневный тренинг - курс будет проводиться в г. Перми («АМАКС Премьер-отель») в рамках авторского курса С. Балянова.