автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Технология сепарации продукции скважин с использованием эффекта предварительного расслоения и раздельного отбора фаз

п о ил

2 к МАП 1323

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ОБЪЕДИНЕНИЕ БАШНЕЭТЬ .

Гашкнрскйй государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (ЕашШШИнефть)

На правах рукописи УМ 622.276.8

МАХМУДОВ РАФАЭЛЬ ХАБИРОВИЧ

' *

ТЕХНОЛОГИЯ СЕПАРАЦИИ ПРОДУКЦИЯ СКВАЖИН С ' ' . . ИСПШ ЬЗОВАНИЕМ ЭФФЕКТА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО '

РАССЛОЕНИЯ И РАЗДЕЛ 1ЛС ГО ОТБОРА ФАЗ

Специальность G5.I5.C6 - Скважинная разработка

нефтяных месторовденкй

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кавдздата т&хнячвскшс наук

Уфа, 1933 г.

Работа выполнена в Татероком государственном научно-исследовательском и проектном институте нефтяной промышленности (ТатНШИнефть).

Научный, руководитель: член-корресповдвнт АН Республики ■■

Татарстан, профессор, Заслуженный деятель науки и техники FCICP, ТССР, Заслуженный изобретатель PCKJP, док-

< тор технических наук В.П.Тронов

Официальные оппоненты: доктор технических наук Г.Н.Позднышев

кандидат технических наук, с.н.с, Д.С. Баймухеметов

Ведущее предприятие: Производственное ордена Ленина объединение "Татнефть"

t >

Защита состоится " 10 " кипя_ 1993 года на заседании

специализированного совета K.I04.CI.GI при 'Башкирском научно--исследовагельском и проектном институте нефтяной промышленности 45С077, г.Уфа, ул.Ленина, д.ЗЬ.

Ваши отэйвы на автореферат в двух экземплярах, заверенное гербовой печатью учреждения, просил направлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТатНИПЙнефт!

БашШПИнефть.

Автореферат разослан " 7 " мая_1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат геолого--ьшнералсгических наук '

Ю.В.Голубев

0Е:уи1 УДРДОЕИПЛШ 1'АГОТИ

-11'г; г. : пши.л а г: ¿»л«, «и

япплгатоа и позиысн'.та качества ксночнях продуктом мо~ с< тежтэгнчэчли схем и пронлолоного оборудования. К основным

' ! М >-1 К г-.П/т .'I М :Ц1Л'1 О'.-J.fi., 1 11 ' . А 11.1 --л А г ~ Г * ^ ---

;■•.■• чше-хле ю?ся..-:>ова1еяьивй неразрывная переход одного прэ-к-ч'г г, другой ирг взчдояон лрошч-'яояенли окончания одного нро--¡сса л начало другого, ми путем осуцастзлотш нескольку ор-вдодокк соен^стимь.х процессов в одшл к том жо аппарате, под-тг.уО^роиодг». Да^ренаяровеняе» пол процессы подготовки

удоу-жия. Боамохность ¡¿яогоиелэвого испольэопанил промысловых

ч, су;>.)'11ьп о:^'.01!ги у у .д. орненгировгнных на огЗзспечоиие

з;;!1П. обрг.С-ст.чу болнипс осьеков продуктов окиалкн ь ■оЗзлшй» нгс-ор& йлокг.н, лго, з сао'у: очередь, создчвт необходимо- гродшосулкк для "?ьч,!тт.£назАИ5»л" • охдельчьас процессов я 06:570

леяоч'У/ лромыслоЕых работ, отказа от строительства дорогостоящи: и ; еудсбных в эксплуатации автономных объектов и улучшения воох осншшх техшшо-эконеыических показателей промысловик технологии :С1(ЯХ процессов.

Цель. работ». Газработка технологических процессов и технических средств сепарации продукции скважин и использованием эффекта с;радеарительного расслоения и раздельного отбора фаз и режиме аягорегутерования.

- (-СНОБНЛО зядачу! ИОСЛРДПНГтКИЙ.

I» Анализ существующих методов сепарации продукции скважин с предварительный отбором газа.

2. Разработка физической и математической модели процессов сепаратши в концевом делителе '*аз.

3. Разработка методики, определение основных параметров и режимов работ концевого делителя фаз.

4. Исследование процессов сепарации на концевых участках сногку сбора нефти и газа.

5. Разработка новых технологических процессов и технических средств сепарации продукции скважин с использованием эффекта предварительного расслоения и раздольного отбора фаз.

б. Разработка вариантов принципиальных технологических ехам установок сепарации продукции скважин с использованием гффвета предварительного расслоения и раздельного отбора фаз.

Нагягяя новизна.В результате экспериментальных исследований - выявлена закономерности процоссов сепарации продукции скважин с использованием эффекта предварительного расслоения к раздельного отбора фаз;

- исследовали родимы движения продукции скважин в трубопроводах, влиящах ка формирование потока в разрабатываеьгых технических сродствах;

" ряз^бстыш ^н&Цчйокад й мй^еУйТйчебНМ МбДёЛ! прЦйбебВ

ьГа ГД.'1

- раз|уоот,ч1ш мотодики определении оеноенш: рёмеров (дм-■ра, длины и т.д.) технических средств сепарации продукции шжин;

- исследовани в про.-.'лслоиих условиях работа концевого дели-ш фаз и трубчатого газового коалесцентора, уточнены реальные псмнсэ параметры (скорость движения, высота потока), олредепе-общая эффективность;

- разраоотаиы реоурсосберегагацче функционально-структурные снологические схемы.

Практическая ценность. На основе выполненных исследований зработаны:

технологическая схе.'/.а сепяряции продукции скважин девонских '-изонтов;

технологическая схема сепарации продукции сгаажин верхних ризонтов;

- технологическая схема сепарации природных битумов;

- технология сепарации не^ти па концевых участках систем зра нефти и газа;

- технология промысловой подготовки нефтяного газа, обогнанного тяжелыми углеводородами;

- технические средства сепарации продукции скважин с пользованием зздекта предварительного расслоения и раздельного бора фаз;

- новые методы ментага при реконструкции действующих объек-

в.

Предложена физическая и математическая модель процесса се-

парации в кондовом делители фаз.

Предложена методика расчета основных параметров техниче® средств сепарации продукции скважин.

Реализация габот в ппошгаленнооти. Разработанные техноло и технические средства сепарации продукции с о алии нашли пгаро практическое применение на предприятиях нефтяной, газовой н нефтеперерабатывающей промышленности.' Кскцепой делитель фаз в количестве II комплектов, трубчатый газовый коалесцентор, пев гасители, отстойники, реээрвуарн, установки улавливания легга фракций, те-хнологчш подготовки, сепаращш продукции скважин * чиная с 1981 года широко внедрены на объектах производственш объединений "Татнефть", "Союзтормнефтъ", МНТК ""Нефтеотдача", 3 "Зарубежнефтестрой" для Иракской национальной нефтяной компа: которой продано две беспатентные лицензии, включающие семь и: бретеняй и четыре объекта, составляйте "ноу-хау" я "шдажяр: проектная документация подготовлена для семи сборных пунктов Экономический эффект от внедрения составил 53459,2 тыо.р Апробация работы. Результаты работы докладнвались и обсу дались па:1?, 18, 19 конференциях молодых ученых и специалис ТатИИПИнефти (г.Бугульма,- 1331, 1933,1985), выездом заседает секции НТО добычи нефти Миннефтеярома по вопросу "Методы с01 ния потерь нефти на пробелах". (г.Бугульма, 1936 г.), на п] димой ВДНХ СССР, Школы "Опыт работы в эксплуатации автомата: ванных систем обора и подготовке нефти, газа и воды" (г.Мои 1934 г.), на проводимом ВДНХ СССР, школы "Совершенствование техники и технологии сепарации нефти на промыслах" (г.Москв 1936 г.), Всесоюзном координационном совещании "Проблема до чи и яереработки природных битумов" (г.Бугульма, 1987 г.), Всесоюзном совещании представителей слудб горюче-смазочных териалов Министерства гражданского воздушного флота СССР (т ев, 1991 г.).

й£й£гкаогн. По tomo диссертанта опубликовано 20 работ, )лучено 25 авторских свадегелъста, в такка 6 полонителышх вдадкй по представпенным заявкам,

йтьукт-у^а ц объем сабот. Диссертация состоит из введения, эсти глав, основных выводов, списка литературы, приложения, »йота содержит 147 страниц машинописного -окста, g тай« ш, рисунка. Бпблиоггв'ТтоокиЛ список содержат 95 лите-гтурннх источника .. В работе имеется 15 приложений. Общий

с "нсвнсе содиташкЕ paecti:

Во введении обосновывается актуальность исследований по те-е диссертации, формируется цель -«следования и излагайтся крат-ое содержание работы:

В л виз о i! глазе дается краткий обзор сущеетвуадас методов еларют прсдуыда окдоют с предварительным от борой газа.

В результате & шиш за патентной и научно-технической гнфор-:ациz ус та но вл ено:

- до недавнего ¿романа оиааргаоса те "а осущестачялась нояос-здвтввпнс к аштвранах j» естественном гравитационном поле или юл* иен^роое^янх см;

- я последние годы рядом ведущих институтов страны в облао-гп сбор« и подготовке продукция скзакин ШШСПТнефть, СюЯШИНП, Гапровостокнефть, КБ Саратовкефтегап, ТатНИПИнефть и др.) вш иеин обширные работы по проблеме сепарации гааонефтяной смеси

с цель?.) макстсилыюго ислолъаоэония 9£фшт<'>й разделения гавояеф-тяиой смеси а аодаодявдх сСорн?« трубопроводах.

Максимальное использование аффектеа предварительного расслоения газонефтяной смеси в подводящих сборных трубопроводах перед сепарационкыми аппаратами и раздельный отбор расслоившихся фаз с послойным вводом из пил .а роответстаующую зону сепаратора • является наиболее порсяеятившм.

Одним из решающих факторов увеличения производительности объектов сепарации газэ, подготовки нефти и очистки пластовых вод является высокая степень подготовленности продукции скважин перед вводом в соответствующий аппарат (сепаратор, отстойник, резервуар) той ее части, которая подлежит отбору з качестве целевого продукта (газ, нефть, вода). Наиболее высокая производительность узлов подготовки нефти, газа и воды, очевидно, должна достигаться в тех случаях, когда на эти объекты посту-, лает предварительно расслоившийся поток нефти, газа и воды. Процессы разделения газоводонефтяного потока на отдельные фазы можно успешно осуществлять в концевом делителе фаз (КДФ).-конечном участке сборного трубопровода.

Во второй главе приведены результаты теоретических и лабораторных исследований процессов сепарации на концевых участках трубопроводов.

Переход от одной структуры течения газожвдкостной смеси к другой характеризуется сравнительно широкой зоной, поэтому положение границы варьирует по ординатевсередине переходной области. Формула для определения минимального диаметра КДО запишется из условия Рг_ ^ Рг следующим образом:

Пользование формулой (2) более целесообразно, поскольку в таком случав мы можем определять минимально необходимый диаметр и контролировать структуру течения непосредственно по жидкостному и газовому очетчикам.

Гранила перехода с полностью расслоенного течвния к течению с эмульсионной границей раздела определяется максимальной

КР

:КСрССГЫ ЙТОКОСТ« (гГ>и) 170 фор;

где; <э - поверхностное яятвжешв на границе фаз нэфть-вода,а др - разность плотностей этих фа«, рн - цлотгоочь

Т'К.

Таким образом, критерий устойчивости по Кутателадев равен •¿¡а; граяли.' р.'зс"ловнчо1ю к ацудьсзсспаго течений?

Следует иметь и виду, что под скороотью жадности понимается усредненная скорость нефти к воды, поскольку эти окоростн в принципе несколько различны. В этой же работе были приведены

ту/.ът 1т;; сксясрикечтэ, которыз показали достаточно хоропюэ .•уэтеетствие скоиеркл-:кт мьна« данных с приведенной выше формуле л ядя обАоднбниостй В то я© время при увеличений обвод-аеангстн до ЗС критерий устойчивости по Кутателадэе Еэдпв¥ до 2 ,ш.л даакенял смеси кероелв-яода. Такш образом, взяв К раз-пе.1! '4, п:.лу';уп максвыапиую скорость жидкости:

справедлива до оЗводяеиности 80$, ?о есть практически по инерции фаз. Для смесей ч-ранифордаторнсо масло-вода, трансфокаторное масло-водный раствор дисолвана критерий К в эксперимзнталь-'&:>: р&бо^аз: псяутояеяг нескоч^ко выше, то есть, ааяв К равнш ..., ук яоя^геа значение *йкоимал>,но« скорости о некоторым эела-со'ч. .¡да «алих расочиг. газовых факторов полегаем, что жидкость шгвы*&2 все сечена? труби. Стсюда получаем оценочна формулу для ышвпшльнсго диаметра трубы из условия необходимости полного расслоения аодокеатяной эмульсии:

•К « оу —п! и тах £' р„

1с

Будем считать, что на входч КДЗ распределение фаз однородно, т.е. нахоздеикв пузырька (капли) заданного размера в каад точке начального ооченая равновероятно (хфвдполагаом, что пуз! ри и капли имеют сферическую форму). Относительную скорость фаз (скорость сколккзиия) будем считать равной кулю, а средни скорость потока-ггостоянной величиной ( *Г«С0П$( ).

Кривая распределения яузкрьков (капель) но размерам хорош» описывается логарифмически корлальннм распределением, которое отличается от нормального Гауссова распределения тем, что в ю честве ерпмента поставлен вместо дикштра частиц В его логах?

г-

"Е^-Фа)»^]^ > .(7)

та« ' г-^-Цй^в (в)

0М- издиашш* диаметр, ирк «огород дашатр асах пузырьков (капель) больше кде меньше §50 составляв'1' 505?: стан

дарткоо отклонение вьличгпш ^ &; Щб - дисперсия величины Цб Медианный диаметр п дисперсии определяются из эксперимента.

В силу распределения (?) Я (с) - доля пузырьков (хадел диаметр которых не превышает В а гдешие объема сноси. При ьчои счввкдао, что доля пузых«ысой (капель), диада гш которых находятся ¿<5 -- очг.еотиоотг- В состаект:

.1 р. 1 { {X»

а.п=!!:аа6о (9)

Поскольку объем одиночного пузырька

- ^ («Г

то сбвий объем газовой цршодушйая не единиц/ оеьела

смэеи, составит* очьъщла,

г.

xvw: ; ^„ед, - шшкмалг-ный з максы'адишй posaepu

чу.- ырьк.оп, : омтатсгап^но,

Для объемного газосодврж&ния коайо а^алонти:

X »*—, т.о, чао,пенно оно ra\»T'¡ "i м

wyiBftar» бузтч описывать точно такал. ■

Лс'.г.о-л.чу ••¡г.оччшд (пузырьися? кяа клпэль) раанчх радаре?:? будут двигаться попоряк потока с рашшчннми скоростям, мадам 7JS. лан-чнЖч«^«) аьбли^а "сийпгралигуз sjsrys", jsprt»«v-лопэнпую по сечению ЬСД>1* (рис. I ). В начальном свчании ( 1*0 ; ? - длила КД2) это прямая, описиявгавдя тот доит, что положение частиц данного размера iío сечению КДЗ равновероятно. Густота линий описывает распределение пузиръкоз по размерам (на рис. 1а) , где D - диаметр КДО.

Иуз-.'рт.кн одного размера будут ксшш^ать с рджжсаоЗ скорость» в из ы>стерев рзоегг.яняк от т°»яя ЦДЬ "олоктрзлт-н^ч кркй.-1Я" будот aiwTb ыд ccrásmmuU на рис. 1*5. Этот тсулж

сг ё

пагл-.-ив::.'з-.\ '¡vo часть пузирс.коп (с дичуогрог» О 5

у::з иа^-шлпоь ы потока, цругва поднялись на w.»Korc-pysa т-соту ь. . j¡j;r чоотоянпой vkopooti! ol ,ов*ого hoyosa l5 , можно, очевидно, записать:

К > < ш)

газ: 1.1 (В) - о*-<ик.ч'г;. ^-лш'лаг аусярмег с дкямтр'«« §

íiiC. 10 "'3 ЯВЛЛОГСЯ ШЧШЫ, ПОСКОЛЬКУ Б sopxaoñ "-т-'ЗCTK -ЧЯО

со&ирабтгя газ г; зигота зсяштяя и^рько» с так сбито к г.жо диаметра Ад!-, 0

Уточненная картина предсязиленч на рас. In. Из рмсунка видно, что для любого значения продольной координаты £ мокло найти шкенмзлышй размор пузырьков,ссмкздхся ß погода.

Лдл этого достаточно подставить в выракепкш { fö ) К =н и расписать в явном виде скорости всшытяя.

Чтобы определить, как меняется глубина И "пс длине 1УП\ рассмотрим два близко-располодекних (на расстоякхи с!2 ) сечения КДФ (рис. 2а ). Если в сечений!длина спектральной лжно-: составляла ( Н-'п ), то в оеченки ( I Ш. ) она составит (H-h-M Таким образом."свектралышя линия" умельчилась ян величину ( dh+tlH ). Поскольку "плотность" зпектрглзноП лкчии эеличика постоянная, мояно записать:

. J- с' А+Ж js

После интегрирования по всем pasMäjaw, иояучягя

dw-^fweids

О •» J D

I wnin

tívV - -¿то объем выделяющегося rasa, отнесашшй j: единице объема смеси. Для того, чтобы подсчитать количество гаял, выделившегося иезду сечениями t и ( ü + di ), следу от домножить его на объем, заключенный между гшчп сечениями ( dw< ): (iw= divV-dl'' С другой стороны, этот объем следует псиговинт* к otfi.s'.ry dw , характеризующему дриращэнке rasoaolí фазы в взрхне!' части l'J'.î. Подсчитаем эти обюмы. Ка рис. 38 приведены продольный к поперечный .раэрези, нозволяювзо подсчитать объ-зш. Если обозначить площадь ВОЙ через 5 , s площадь АДГ, через S~ d$ , то кожно записать ClS-GuciH , С точностью до налети«, второго порядка малости: ,

ríwrsdí И Й-^аЦМНЙ

Приравнивая элементарные объомн, под;гчуги ï

í

о

SroiR

'^b^wms'jul (û)

В силу ссотношония (щ jj u CJj

"Сиектрааьныа кразне" по сачена» КДО

! б

mm

D

б.

m«i

i/

ö4 "Ö

'WM:

, РйО. I.

Сечения КДФ для олределеншз основных параметров

I

а

Г"

I

б

■Рис. 2.

■да рявенс

тяо (13)

перепишется:

лаии-ын •

Л Ото»

в-^ге',«

суда после интегрирования получается: 1Станта находится из того условия, что яри

5=50=|-5ГВа , Н-й

результате получается:

а1-1п(5/80)+ь(в-н)

трудно видеть, что

(»0

О*)

гда окончательно можно записать:

'отношение позволяет для лв<5ого?найти соответствующую

личину Н.

После того, как отали известнши I и Н, йогою по уравнено ((2) найти максимальный размер пузырьков С^ , сохранивших-I в потоке. Вычисление остаточного газосодерканая теперь не ютавляет труда и производится по формуле:

Л

<?П(П

Зависимость скорости всплытия ансамбля пузырьков от их диаметра (и(В)) подробно рассмотрена в литератур« как для ньютоновской, / 48 / так и для неньютоновской / 41 / нвдкостей при различных величинах Рейнольдса — ) где р>к^ц - плотность и Вязкость еццкостл, соответственно.

Расчет процесса осаждения эмульсии полностью аналогичен описанному вще о простой заменой , где - плот-

но зть дисперсной ф£.вы.

Описанный мэтод расчета процесса сепарации в позволяет но только вычислять остаточное газо-и водосодеркание в любом сечении аппарата, но к находить высоты, на которых должны быть установлены отборники разделившихся фаз.

В третьей главе приведены результаты промысловых исследований концевого дажиголя фаз.

Исследования концевого делителя фаз в реяима предварительного отбора газа. Для определения эффективности.процесса предварительного расслоения продукции скважин и последующего раздельного отбора фаз были проведены промысловые испытания КДФ на Павловском товарном парке НГДУ "Актюбанзфть". Сна включает в себя подео-дяздй 1'азонефтяную смесь от второй ступени сепарации трубопровод увеличенного диаметра (КДФ) длиной 140 метров, диаметром 500 мм. Подводящий трубопровод увеличенного диаметра выполняет функцию .

Вертикалыгыа газоотделнтали, резервуар РВС--5С1.С, соедишго-14И9 газопровода и нефтепроводы, ковденсатосборннк, компрессор, напорный газопровод, регуляторы давления, паиорометр сильфонный НС-Ш, вторичный прибор ГШ-10.

Величину газового фактора после второй ступени сепарации' определяли по известной меюдикв. Пробы нефти отбирали в специ-

не стеклянные пробсотборпякп-сепараторн. Разгазирование •к снижением давления до аттлосфорного проводилось в следую-поелодовятелмости, Стеклянный прсбо от борник-сепарат ср за-ялся балластной жидкостью (пластовой водой) до полного вы-ения из него воздуха. В пробоотборник-сепаратор подэвалаоь рубопровода порция нефти. Затем газоводонефтяную смесь яря-' -1:: в разновесное состояние, замеряли ее температуру и поолв ого расслоения жидкой и газовой фазы производили измерение бъемов при этом измеряли и барометрическое давление. Для , чтобы исключ1.: ь потери исларяицпхся фракций нефти при едуиадих лабораторных анализах, разгазирование выполняли ' температуре окружающего воздуха порядка 20 С. Нефть и гая робоотборника-сэпаратора отбирал л на хроматотрефичеокий

И'З,

Газонвфгян.ол смесь, с остаточным газовш фактором :е второй ступени сепарации поступает в КДФ, где при опредо-ой производительности происходит расслоение газонефтяной и на нефть и газ. Газ из верхней чао"ч КДФ, частично газонная смесь с средне!' части КДФ по отборным трубопровода« гунач) поступает в вертикальные газоотделители. Нефть чероя лиру&мую задатку по трубопроводу поступает в резервуар, тарированный газ из вертикальных газоотделителей по гаво-¡оду поступает в конденсатосборник и дальше - на прием комп о; ••.. Сяатый газ через регуляторы давления, счетчики газа ются а напорный газопровод. Режим движения газонефтяной • ;и ш фиксируется изменением пульсаций давления газа. Изме-1Я пульсаций давления в КДФ производятся иапорометрвми силь-щми НС-П1, работающими в диапазоне от С до 63 кг/м3. На са~ юцах вторичных приборов ПВ-10 производится запись изменений [виня ■ в 1'ЛТ>. режимы работ КДФ, представленные в виде диаграмм . ¡нения давленая, для различных производительноотей. При ваг-

рузке КДФ объемом жидкости, соответствующих расчетной величине, 4для расслоенного режима движения, изменения пульсаций давления практически отсутствуют, что фиксируется на диаграмме вторичного прибора ПВ-IO. Отдельные пики на диаграмме являются следствием плохой работы второй ступени сепарации. В КДФ поступают газовые пробки, объем которых можно определить по производительности компрессора. Газовые пробки, образующиеся в КДФ вследствие плохой работы сепараторов второй ступени, попадая в резер- _ вуары, приводят- к их разрушен™. Постепенно увеличивая загрузку КЦФ дополнительно жидкостью, достигая величины превышающей расчетную, для расслоенного режима движения, на диаграмме четко фиксируется характер пробкопого режима движения.

Теоретические расчеты, представленные выше, полностью подтверждаются промысловыми исследованиями. Для условий Павловского товарного парка при диаметре КД5 500 мм, длине 140 м, газовом факторе 1,05 мэ/м3 максимально доцустимая производительность соответствует 10000 м3/сут. Диаметр отборных струн для газа dr = 123,3 мм; для газожидкостной смеси drH = П5,1 мм; для нефти dH = 167,5 мм.

Установлено, что без предварительного расслоения газонефтяной смэси в КДФ с последующим отбором фаз, объем отбираемого газа уменьшается вдвое. Данные результаты были получены при сравнении режимов работы установки с включенными вертикальными газоотделителямк и без них.

Исследование процессов сепарации на концевом учаотко системы сбора нефтей верхних горизонтов. Низкое качество сепарации и производительность обусловлены незавершенностью таких медленно происходящих в них процессов, как коалесценция аародышей газовых пузырьков и их всплытие в объеме нефти, гашение пены, возникающей в результате перехода газовых пузырьков череь границу

1У

раздела нефть-газ, а также отсутствие условий для возврата в

нефть тяяалых компонентов газа и капелек жидкости, уплетенных ■ потоком газа.

В связи с этим сепарации газонефтяной смеси было предлоге-не осуществлять при наиболее благоприятных термодзшакячасжих и гидродинамических режимах для кавдого из происходящих процессов, при транспортировании продуетри скяяжш т конвчянх участках сборных трубопроводов с расчетными характеристиками, через концевые делители фаз (11Д1>). Расчетные параметры КДО приведены в главе ''Теоретические и лабораторные исследования". Промышленные испытания трехфазного концевого делителя фаз выполнены в ИГЛУ "лениногорскнефть" на Куакбашском ДОП. Продукция скважин: нефть верхних горизонтов - сернистая, высоковлзкая (60 сП.при :;0°С), содержание воды - до Ы%, средний газовый фактор - 13 м3т, температуря щодукщга сквакин зимой около - 5°С. летом 18-2С,уС. КД* представляет собой трубу диаметром 1000 мы и длиной 70 м, оканчивавшуюся расширяться -головкой с расположенным лотком внутри нее. Не^ть из лотка отводится по трубопроводу, вода по водоводу. Нефтепровод и водовод снабжены отбойными дисками для предотвращения образования воронок. КДФ имеет регулирующую и згло^ную арматуру. Для контроля качества воды применяется разработанный нами индикатор качества балласта. Газоводо-нефтяная смесь обводненностью до 31% от групповых замерных установок и докишш. насосных станций вводится в трубопровод, где происходит расслоение на газ,, нефть и воду. Нефть с оставшееся £ ней водой из корыта подается по трубопроводу на дальнейшую подготовку. Для исключения образования воронки выходной патрубок снабжен диском. Отделившаяся вода по трубопроводу, который такие снабжен отбойным диском, подается на очистные сооружения. На трубопровода установлен регулирующий клапан,

привод которого осуществляется от индикатора качества балласта. Он представляет собой комплекс из светильника ВЗГ и фотодатчика. Светильник установлен таким образом, что освещает смоГровое стекло» Луч света проходит через стекло и воду, йопадает на фотосопротквление и далее на электронную схему командного и сигнального приборов.

Характер расслоения потока на нэфть, газ и воду изучали о помощью 13 специальных пробоотборных устройств« установленных по длине ВДФ и позволяющее отбирать пробы нефти, газа, и вода послойно по его сечению.

Эффективность сепарации и количество газа, находящегося а нефти в оккЛвднрованноЯ форме, а такие в ввде всплывающих более крупных пузырьков, определяли анализом проб нефти иэ КДФ на уровне 30-{40 см от нижней образующей. Лаже при такой вязкой нефти, как нефть верхних горизонтов, поток расслаивается на нефть в газ, в основном, на расстоянии 20+30 метров от входа в КДФ. В дальнейшем завершается всплытие мелких пузырьков газа по длине КДФ. Дня определения содержания газа, находящегося в нефти в окклвдированном состоянии (в виде мелких пузырьков) использовался прибор У0СГ-100. Принцип действия У0СГ-100 основан на снатии пробы нефти до полного растворзния в иэй окклвдированного газа, объем которого замеряли в зависимости от изменения хода поршня прибора и давления в ном. Замеры приводились по измененной ието-дгаш. Прибор УОСГ-ЮО располагался вертикально. Стбор нефти иэ трубопровода проводили через оятислойный пробоотборник. Дополнительно на выкидной линии устанавливается манометр и 8адвЕжка, нефть после опытов сливается в канализацию. Задвижкой на выкидной линии устанавливается давленые равное давлению в трубопроводе, которое фиксируется манометром. Вертикальное расположение прибора У0СГ-100 позволяет избежать образования газовых мешков,

íí.lk>3:x большую погрешность иэмирО'Ий. До Кдо- сододоанпа окклю-

" гаг.ч л ччч.тк соотчкчч л о Г . Г: »^Дг', Ua nopaujr J0

•от^о.г оч'шдароваяного гаэ.ч ч Н'Уути С. 19 м3/»^, ч с^г-чт'Д'не .Г,> - i .10 м3/мв. не викквв ж. ГД1> - С,05 к3Д'!\ поело Кй® -• - Г,ГГЗ ".4/V. ?.<ков содерущ;«« очкяудар0''"лисi'o гпач п цс'.ч'ч .-члччч «плк^ичу поряд/ч ,t ччло дсп;'е* «ко"! чп.»и.ч:чч; д.-'-¡a "Рпяя негЬтью па пргсагятпрпя.- Анч.тия кята^ччча птЛягтемпго г?я *"Г fidú ПоМШИЛ, 41 о pj;í«yc yHOtín.vMi ПОТОКОМ КЬйолЬ Hin¿>'iH í'-Ь

ц-чвж-ет 15 микрон, а количество .их ничтожно (йильгровальная

5улага, /стансалетч'ая на пути газового потока, остается чистой), Зто свидетельствует о лротеняш'яя в КДО процессов сямоочистки за :i приближении условий сепарапдй к раяновоенш. ' дночгеменно при двдаонии но K,'"i> продукция окр-шин зф^октив-

■ ; ч-'олчлгчеи;;: -те только пн лаДь а ::с р ни опободчу'л •je¡V, . '•ЛК'-.ко, В состой п0сл0дн9й И"! оходяг только НВИбОЛПО Круп-Лис -'йпли, зегнйкчодив п уоииуникчюкх ща/исяошг систем сбсра

Ч Мр." К'" ЧЧЧСКР ПОЛНОСТЬЮ ОТДелШ-л í '■ ¡¡О-Ь'ГУ h.l КОНОЧНОМ yiP.i:":-4í; Длч í.Y: *точное с')Е,е].л:¡Kae вси;; я 1лД'гн чч впходй пч KPlI' даче

я г»,г.:;«1й iíííj иод, щ:я ni оязвудят«;/:,иосгл 5400 t/P/ayr, я сродна не превышает ¡¿С$.

прод.-талг^ш; ¡nr>¡;c. тих;;г>лопч;ост!ча пдчч.о-он и технические средства селарацли продукция с.чзашш к использование!/. эффекта предварительного расслоения' раздельного отбо' 1

u¡. ktrkí? ¡¡сказка, что идея предварительного рнослоеихя í:ovo~ чч -агукай и саак.Уйп на не;,?ь. гч:з и чаду я а холначчх учч трубопроводов прсш~слов их систем ссора, послойны« отбор и послойный авод расслоившихся фаз в сепараторы, без перепада, ядляются основой развития нового эффективного направления з сопор-панство-панки способов к конструкций, обоеиочизащих работу сепараторов

и КДФ е автомодельном ргшше.

В данной работе представлены способы и конструкции устройс: до расслоению гааонефтякой снеси в концоыоы делителе фаз с последующим раздельным отборов фаз, как для девонских нофтей, так и нефтзй верхних горизонтов. С ни включают в себя элементы, возводящие достаточно полно решить поставленную задачу, которая основана на предварительном расслоении газонефтяной смеси в концевом делителе фаз с последующим раздельным отбором (¡аз, с. различных по высоте уровней автономными потоками, и вводом в функциональные аппараты. Ст эффективности работы конструкций устройств по расслоению газонефтяно): смеси и отбору фаз отдельными потокам и ввода их в последующие аппараты зависит объем капитальных нлакениИ на сооружение внутрипромысловых систем сбора, технологических аппаратов, размеры технологических площадок, количество и качество получаемых продуктов.

В пнточ тлавз приведены разработки технологических схем сепарации продукции скваыш различных горизонтов.

Современные системы нефтегазообора- ато слонные комплексы объектов VI сооружений, технически связанных между собой. Наиболее совершенные из них - вто герметизированные напорные системы предусматривающие совместное транспортирование газонефтяной сме си по одному трубопроводу, Создание однотрубных напорных герме-тизирозаиннх систем привело к необходимости укрупнеш-ш и центра лизациа сепнр&ияончш: пунктов. Появилась реальная возможность полного использования энергии пласта и глубинных насосов для транспортирования продукции скважин по наземным трубопровода».!, облегчить управление процессом дегаз-щви. нефти.

Однако применение большого числа аппаратов усложняет обвязк; я уьсличивает расход ьаяорной и регулирующей арматуры. При совместен сборе нефти и газа продукция скважин часто поступает на сепарацЕоншй узел в лица га&огшдкосткых пробок. В результате

зтсго сепараторы работают с Зышваыя перегрузками. Пульсация

потока благоприятствует образованию пены, порождает механичео-г кую впбрадшо подводящих трубопроводов и задорной арматуры, ухудшается качество сопарачак. Кроме того, яря большой числе тарглзашго ряйотзяосс акгпратов в условиях расслоенного или Г'сооконогс течения осуществить равномерно» распределение нагрузки мезду сепаратора^ш практически невозможно, в результате "ого одня сапяраторн ояаэиэаптоя иерегружвчн'мми, н другие ~ -- недогруженными.

Перечисленные осложнения характерны в той или иной мере для всех ступеней сепарации. Разница заключается лишь в том, что лульсащш потока достигают наибольшей величины на первой отупэ-ни и.там, где .длина подводящих трубопроводов п перепад давлений

у -.инмой пгодидумй ступенями достаточно велики, ."равпз-.'кв прн-кпис: и тчосктс данных пока£«в--д»т, что на болышяат--5 е •*•.*• р'циопчи* узлов С1ед«яя нгоизподнтельность сепараторов ■ 'ор-Его ыоньшо проектной, тем не манер,- качество сепарации, в •звд,;/ указ'мянх зкшз причин, является неудовлетворительным. При работ» сеяьрьтсроа лабладезтек значительны!"- унос свободного газа о нефтью и капельной жидкости с потоком газа. Следствием не-<Ь"*мтаенной о ег; л рация ланязуся срыв подачи насосов для откачки яефти, загяеованяоеть территории товарных парков, аварийное отключение газопроводов Л большие потери нефти и газа и т.д.

РнСБПтке систем соамчсттего с<5ора и транспортяроватоя тяьо-(¡^ л л лй сиоск и высокой централизации технологических объвктои с^-икт конке прореки а сазряЛ>ткв конструкций для йрвдааримлп-аого рисслоыяш и послойного отбора фаз, компоновки евпчряшгоп-них систем н целом.

На основе выполненных теоретических, лабораторных, промысловых исследований, представленных з данной работа, разработала

технология сепарации продукции скважин девонских горизонтов и технология сепарации продукция скванин верхних горизонтов, технология сепарации природных битумов. Отдельные элементы технологий и технологически средств внедрены б производственном объединении '"'Татнефть", заложены в проектную документацию, ■ обустройство горизонта Мишриф" нефтяного месторождения Западна Курна в Иршсской республике. Разработанные технологии в 1991 г ду удостоены премии имени акрдемика И.М.Губкина, дипломами I степени, золотыми, себеряными и бронзовыми медалями ВДНХ.

В шестой главе приведен расчет экономического эффекта от внедрения технологии сепарации продукции скважпд с использованием аффекта предварительного расслоения и раздельного отбора фаз.

Применение технологии сепарации продукции скважин с использованием эффекта предварительного расслоения и раздельного стб! ра фаз позволяет увеличить производительность последующих аппаратов значительно упростить технологические схемы сбора, подготовки продукции сквадин. Экономический аффект от внедрения новой технологии образуется 'за счет вкономис капитальных вложен» и эксплуатационных затрат,

ОСНОВНОЕ В^ЛЮЩ

I. Показана технологическая возможность осуществления процесса сепарации продукции скважин на концевых участках систем сбора и использование для этгх целей эффектов предварительного расслоения нотиса, обводненностью до 99,?, газовым фактором до 1000 м3/ма, с последующим раздольным отбором расслоившихся фаз в функциональные аппараты и их секции через отводннэ коммуникации с параметрами:

6 1/

Г ,775 04 ; С,С41Б«;Е1^в 0,552Б| для газа;

~)2 - 1,13 Ц, ; П5= 1,41 ; 1,82 О, для жидкости.

2. Впервые осуществлен анализ процесса сепарации трехфазной водсне^тяной системы в КД5 и получены расчетные соотношения

дщ аз, позволяющие определить остаточное

содержание на выходе из КИ. В частности, показано, что для ;оствлекия процесса сепарашш нефтяного газа таи отделения товой воды, а также полного расслоения продукции скважин . з остаточное газосодерхсание, необходимое .для осуществления уемого технологического режима, определяют основные размеры ;у и диаметр ТГК.

I

3. На основании экспериментальных исследований разработаны

дики расчет:? параметров, диаметра и длины технических сред-сепарацип продукция скв шин для различных условий промысло-

систеы ссора: ШП, ГЬПУ, I ступени сепарации, П ступени се-

:щт. 3 частности, диаметры КД1», в зависимости от ключевого

[етного параметра определяются состватотвенно:

с1т.п - 0,96у 0ж __для газа;

с1гт(1** О.ЭбгОнгехрС'^а,) .для нефти;

с1ш!П~ 0,8 — ллл емульсии.

4. В лабораторных и промысловых условиях подтверкдены, полу-ше расчетным путем, оптимальнее режимы движения газожидко^ -смеси кондового делителя фаз, трубчатого газового коалесцен-1, обеспечивающего высокое качество сепарации я раздельный

зр расслоившихся фаз. Установлено, что устойчивое расслоение

происходит при скорости движения продукции скважин не пре-шцей величины 0,5 м/с.

5. Разработаны, испытаны и внедрены новые технологические

схемы,' установки и устройства сэпарацш продукций скважин о использованном эффектов предварительного расслсения и раздельного отбора фаз, в КДФ, ТГК, УР5, TIE',

6. Технология сепарации продукции скважин с Использованием аффекта предварительного расслоения и раздельного отбора фаз сдана'Ведомственной комиссии. Качество сепарации газоводонефтя-ной смеси в остаточное содержание газа в нефти C.CI3 м3/м3 остаточное содержание пластовой воды в нефти 0,5КД5 внедрен в девяти НГДУ. объединения "Татнефть".

* 7. Технология сбора сепарации и транспорта нефти с использованием ТГК, КДФ, Т1П? эффекта расслоения потока на фазы и их отбором в последуидие функциональные аппараты, в составе двух лицензий, в которые вошли семь изобретений, внедрена при проектировании объектов в Иракской Республике.

Общий экономический эффект от внедрения рассмотренных разработок составил 53439,2 тысячи рублей, доля автора составляет 10869,2 тысячи рублей.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Определение диаметра и рекгалов работы концевого делителя фаз /В.П.Тронов, В.Ы.Гревцов, Р.Х.Махмудов// Нефтяное хозяйство 1933.- К II.- С.55-58.

2. Махмудов Р.Х., Кривоножки« A.B., Шнедп В.Е. Разработка функционально-структурных схем технического оснащения установок отбора и комлримирования газа кз аппаратов низкого давления // Техника и технология бурения скважш к добычи нефти на нефтяных месторождениях TAGCP: Тр. ТатВШШнефть.- Куйбышев, 1983,- Ban.Б - C.I0I-II0.

3. Лабораторные исследования работы гкдродинашческого деля теля фаз F.X.Махмудов, Л.М.Калинина, A.C.Нурзэдкаева• Сб.докладов 19 научно-технической конференции молодых ученых и специал*

тов. ТатНШИяефть.- Е^гульма, Л965.

4. Технология и оборудование дифференциации фаз на концевых . участках систем сбора нефти и газа / Р.Х.Махмудов, В.А.Тронов// Нефтяное хозяйство.- 1985.- й I,- С.77-78.

5. Метельков В.П., Криаоноякпн A.B., Махмудов Р.Х., Рахимов И. В. Технологический схемы улавливания легких фракцкй // Еуроняе, добыча нефти п борьба в коррозией на нефтяных ыестороа-дениях ТАССР: Тр.ТатНИПИнафть.- Бугулыла, 1985.- Вып.57.

6. Оценка эффективности технологии улавливания легких фрак-. ций нофти на промыслах / З.П.Троноа, С.П.Лебедич, А.В.Кривояок-кин, В.П.Метельков, Р.Х.Махмудов, В.ФДегай // Нефтяное хозяйство.- I9C3.- Л I, - С.34-37.

7. Махмудов Р.Х.; Грибанов В.М. Устройство для рааыетки линий реза.- ВКИИОЭНГ, ;1нформационный листок, .4 9946, 4-79, 1979.

8. Махмудов Р.Х., Хамидуллин М.С. Технология сепарации продукции скважин на концевых участках оистом сбора нефти и газа.// Информационный листок. Татарский ЩПИ. № '42-86, Казань, 1986.-Зс.

9. Махмудов Р.Х., Ибатуллик K.P. Устройство для разрушения нефтяной доны // Инфоршционный лиоток. Татарский ЦНТИ. й 60-67, Казань, 1987.- Зс.

10. Махмудов Р.Х. Технология подготовки нефтяного газа на промысле.// Информационный листок. Татарский ЦНТИ. Я 2-68, Казань, IS88.- Зс.

11. Шаталов А.Н., Махмудов Р.Х., Амерхаиов И.И. Установка для исследования процессов сепарации газонефтяных смесой // Информационный листок. Татарский ЦНТИ. ü 61-83, Казань, I9S8.-2c,

12. Ибатуллин K.P., Махмудов Р.Х. Исследования по предварительному гашению пены високовязких нефтей // Молодежь 8а ускорение научно-технического прогресса: Тез. док. научно-технической конференции.- Пермь, 1986.- С.63-64.

13. йбатуллип K.P., Тронов В.П., Махмудов Р.Х. Новые методы оепарацки пенистых нефтей // Творческие возможности молодых нефтяников: Тез. док. научно-технической конференции.- Альметьевск, 1967.- С.121-122.

14. Ziагуллин K.P., Махмудов Р.Х. Исследования процесса разрушения пены при сепарации нефти // В кн. Исследование технологических процессов добычи нефти в Татгрии.- Труды ТатНИПИнефть. Вып.63, г.Вугульма, 1988.- С.85-91.

15. Махмудов Р.Х., Тронов В.П., ;йатуллик K.P. Устройства сепарации газобитушых систем // Комплексная переработка природных битумов й битумосодержаядах пород. ВыпДОЭ. М., I9G7.-

16. "етельков В.П., Кривоноккин-A.B., i ..¿1хмудов Р • X, | Рахимов И.В. Технологические схемы улавливания легких фракции нефти Ц В кн. Гурение добычй нефти и борьба с коррозией на нефтяных месторождениях Татарин.- Труды ТатПКПИнефть. Вып.5.', г.Вугульма, 1935.

17. Махмудов Р.Х,, Хашдуллин v.-J., Тронов В.П. Устройство для разрушения стойких нефтяных эмульсий угленосных горизонтов в НГДУ Джалильнефть // Информационный листок. Татарский ЩГГИ. Казань, Я 89-3, 1989.- 2с.

13. Махмудов Р.Х,, Хамидуллин Ф.2. и др. Промысловые исследования расслоения продукции скважин с осложненными реологическими и физико-химическими свойствами // Экспресс информация. Серия. Техника и технология добычи нефти и обустройство нефтя-. ных местороздений. Вып.4. ВНШСЗНГ. М., 1990.

19. Махмудов Р.Х., Хамидуллин Ф.Ф., Ибатуллин K.F. Технология сепарации природных битумов // Информационный листок. Татарский ЦНТЛ. »'лзань, .'к 90--2С, I99C.- Зс.

¿0. Сагбиев И.Р., Махмудов Р.Х. и др. Результаты промысло-

испытаний цзптробеяного дегазатора нефти в присутствии оса-| газового инура // ''ежвузоиокай тематический сборник, Тепло-ювый перенос в химической технологии. Казань, 1989. По тема диссертации подучены авторские свидетельства .56, 733137, К/93374, 1191737, 126СШ, 1321987, 13С8354, :938, 14ПС02, 1404090, 1489800, 1510052, 1535575, 1530304, '569, <683131. Т665773, 16С2452.'Ш0Э75, Т655536, 1669485, »06,1761192, 1761187, 1761193, а также положительные ¿/««¡е-по заявкам '{Л 4794051, 4727310, 4686080, 4940604, 4907761, ?С67. | '

Соискатель: Махмудов Р.Х