Способ обезвоживания углеводородного сырья и устройство для его осуществления



Способ обезвоживания углеводородного сырья и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2539653:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт технических систем "Пилот" (RU)

Группа изобретений относится к нефтедобыче и нефтепереработке. Изобретение касается способа обезвоживания углеводородного сырья, включающего высокочастотную магнитную обработку углеводородного сырья сигналом в формируемом им импульсном магнитном поле. Импульсное магнитное поле формируют вдоль вектора поступательного движения потока. Управление процессом обработки углеводородного сырья осуществляют путем изменения частоты и амплитуды импульсов в зависимости от степени обводненности углеводородного сырья. Изобретение также касается устройства для обезвоживания углеводородного сырья, содержащего индуктор, генератор импульсов и анализатор с чувствительным элементом для определения обводненности углеводородного сырья. Технический результат - повышение качества добываемого углеводородного сырья и эффективности его обезвоживания при минимальных энергетических, временных и аппаратных затратах. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

 

Изобретение относится к нефтедобыче и нефтепереработке и может быть использовано при добыче, сборе и подготовке нефти на промыслах в процессе глубокого обезвоживания углеводородного сырья.

Известен способ магнитной обработки жидкости и устройство для его осуществления [патент №2311942, МПК B01D 17/06, опубл. 10.12.2007], заключающийся в том, что магнитную обработку ведут в одну или несколько ступеней. Перед каждой ступенью из трубопровода предварительно удаляют свободный газ и выделившуюся воду. Устройство для магнитной обработки жидкости включает электромагнит в виде обмотки на корпусе из диамагнитного материала, блок питания и управления. В корпусе каждого электромагнита перед его обмоткой установлены патрубки для отвода свободного газа и выделившейся воды из нефтяной эмульсии. Недостатками способа являются дополнительные временные затраты в связи с необходимостью предварительного экспериментального подбора режима для конкретного объекта. Недостатком устройства является сложность осуществления его монтажа.

Известен способ обезвоживания и обессоливания нефти [патент №2160762, МПК C10G 33/00, опубл. 20.12.2000], заключающийся в высокочастотной магнитной обработке нефти сигналом в формируемом им магнитном поле. Сигнал формируют с набором спектральных компонент как результирующий сигнал системы не менее трех источников СВЧ суммированием их выходных сигналов и управлением взаимной связью между ними. Недостатком способа является ограничение его применения границами обводненность нефти не более 10%, что делает невозможным применение его на большинстве месторождений, где обводненность может достигать значения до 90%. Способ предусматривает предварительный подбор значений интегральной мощности экспериментальным путем для каждого типа обрабатываемого образца углеводородного сырья, что требует дополнительных ресурсов. Кроме того, способ невозможно применять непосредственно в процессе добычи углеводородного сырья в скважине. Таким образом, ограниченные функциональные возможности способа отражаются на эффективности обезвоживания добываемого углеводородного сырья. Данное техническое решение принято за прототип способа.

Известно устройство [а.с. №191728, МПК С10, опубл. 26.01.1967] для разрушения нефтяных эмульсий при помощи переменного магнитного поля, состоящее из рабочей камеры с рубашкой, на корпус которой надеты электромагнитные катушки, снабженной шнековым завихрителем. Недостатком этого устройства является невозможность его расположения непосредственно внутри трубы в скважине, отсутствие возможности управления частотой и величиной тока в зависимости от обводненности углеводородного сырья и, как следствие этого, снижение эффективности обезвоживания и качества углеводородного сырья.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является повышение качества добываемого углеводородного сырья и эффективности его обезвоживания при минимальных энергетических, временных и аппаратных затратах.

Техническим результатом группы изобретений является эффективное обезвоживание углеводородного сырья в непрерывном потоке с помощью создания условий для управляемого ускоренного разделения фаз нефть-вода непосредственно в процессе добычи.

Поставленная задача решается способом обезвоживания углеводородного сырья, включающим высокочастотную магнитную обработку углеводородного сырья сигналом в формируемом им магнитном поле, в котором в отличие от прототипа формируют импульсное магнитное поле, а управление процессом обработки углеводородного сырья осуществляют путем изменения частоты и амплитуды импульсов в зависимости от степени обводненности углеводородного сырья.

Согласно изобретению импульсное магнитное поле формируют вдоль вектора поступательного движения потока.

Согласно изобретению обработку проводят в трубе скважины непосредственно в процессе добычи.

Поставленная задача решается также устройством для обезвоживания углеводородного сырья, включающим индуктор в виде однослойной катушки, размещенной на каркасе из немагнитного материала, с плоским ферромагнитным сердечником в форме шнека внутри катушки, генератор импульсов, состоящий из высоковольтного разрядника, блока конденсаторов переменной емкости, выпрямителя напряжения, высоковольтного трансформатора, преобразователя напряжения, системы управления, и анализатор с чувствительным элементом для определения обводненности углеводородного сырья, закрепленным на каркасе индуктора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена функциональная схема устройства для обезвоживания углеводородного сырья.

Устройство содержит индуктор 1, размещенный в трубе 2, генератор импульсов 3 и анализатор 4 с чувствительным элементом для определения обводненности углеводородного сырья 5. Индуктор 1 в виде однослойной катушки выполнен на каркасе из немагнитного материала (не показан). На этом же каркасе находится чувствительный элемент 5 анализатора 4 в виде катушки индуктивности. Внутрь индуктора 1 помещен плоский ферромагнитный сердечник в форме шнека 6. Индуктор 1 электрически соединен с генератором импульсов 3, который включает в себя высоковольтный разрядник 7, соединенный с индуктором 1, блок конденсаторов переменной емкости 8, соединенный с индуктором 1 и с разрядником 7, выпрямитель напряжения 9, связанный с блоком конденсаторов 8, высоковольтный трансформатор 10, вторичная обмотка W2 которого соединена с выпрямителем напряжения 9, преобразователь напряжения 11, связанный с первичной обмоткой W1 высоковольтного трансформатора 10, и систему управления 12, первым выходом которая соединена с преобразователем напряжения 11, вторым выходом - с блоком конденсаторов 8, а входом - с анализатором 4.

Способ осуществляется следующим образом.

Добываемое в скважине углеводородное сырье выкачивается из пласта на поверхность, проходит по трубе 2 через размещенный в ней индуктор 1 и подвергается воздействию импульсного магнитного поля индуктора 1. После включения (подачи электропитания) устройства запускается чувствительный элемент 5 анализатора 4 для определения степени обводненности добываемого углеводородного сырья. Чувствительный элемент 5 анализатора 4 представляет собой катушку индуктивности, находящуюся на каркасе индуктора 1, питающуюся переменным током заданной частоты от анализатора 4. Ток в цепи катушки индуктивности и соответственно потери энергии Pa в катушке зависят от степени обводненности углеводородного сырья и являются информационными параметрами для формирования сигнала, который подается с анализатора 4 в систему управления 12. В зависимости от этого сигнала в системе управления 12 формируется команда управления, которая корректирует величину тока, длительность разряда и периодичность последующих разрядов для передачи на индуктор. С первого выхода системы управления 12 на преобразователь напряжения 11 подается управляющий сигнал, корректирующий напряжение на первичной обмотке W1 высоковольтного трансформатора 10. Высокое напряжение с вторичной обмотки W2 подается через выпрямитель напряжения 9 на блок конденсаторов 8. Со второго выхода системы управления 12 на блок конденсаторов 8 подается управляющий сигнал, изменяющий энергию разряда путем подключения необходимого количества конденсаторов. После полной зарядки подключенных конденсаторов происходит пробой в высоковольтном разряднике 7, и далее в индукторе 1 формируется импульсное магнитное поле, которое непосредственно воздействует на протекающее по трубе 2 углеводородное сырье. Таким образом, изменение величины напряжения и соответственно изменение величины тока на чувствительном элементе 5 анализатора 4 в зависимости от степени обводненности углеводородного сырья являются основой для формирования импульсного магнитного поля индуктора 1, вызывающего обезвоживание обрабатываемого углеводородного сырья. Для усиления эффекта обезвоживания углеводородного сырья в индукторе 1 закреплен плоский ферромагнитный сердечник в форме шнека 6. Режимы работы устройства для обезвоживания углеводородного сырья различаются по количеству подключенных в цепь конденсаторов в блоке 8 в зависимости от степени обводненности углеводородного сырья. При высокой степени обводненности напряженность поля падает по причине поглощения электромагнитного поля (возникновения токов Фуко) индуктора 1 водной частью углеводородного сырья. С целью повышения эффективности работы и поддержания эффективного уровня обезвоживания производится корректировка энергии разряда в контуре разрядника 7. В результате в зоне индуктора 1 поддерживается наиболее эффективное для данного уровня обводненности углеводородного сырья электромагнитное поле. Режим воздействия на углеводородное сырье выбирается в соответствии с полученным на анализатор 4 значением потери энергии Ра с чувствительного элемента анализатора 5 следующим образом.

Потери энергии в чувствительном элементе 5 на вихревые токи, возникающие в водной части углеводородного сырья, определяются по известной формуле [Электротехника: Учебно-методический комплекс. / И.М. Коголь, Г.П. Дубовицкий, В.Н. Бородянко, В.С. Гун, Н.В. Клиначев, В.В. Крымский, А.Я. Эргард, В.А. Яковлев; Под редакцией Н.В. Клиначева. - Offline версия 2.2. - Челябинск, 2008]:

P a = k в * f a 2 * B m 2 * d 2 / ρ ,

где kв - коэффициент, определяемый экспериментально;

fa - частота воздействия;

Bm - максимальная магнитная индукция;

d - толщина листа электротехнической стали сердечника;

ρ - удельное сопротивление материала сердечника.

В роли сердечника в чувствительном элементе 5 выступают глобулы воды, содержащиеся в углеводородном сырье. Поэтому потери энергии, которая поглощается глобулами воды углеводородного сырья, рассчитывают, принимая величины d и ρ как средний диаметр капель воды в углеводородном сырье и удельное сопротивление воды с растворенными в ней солями соответственно.

После того как чувствительный элемент 5 анализатора 4 начинают питать током от анализатора 4 с заданной частотой fa, анализатором 4 считываются потери энергии Ра, возникающие при прохождении тока через чувствительный элемент 5. Для заданной частоты fa 1 кГц и тока 1А замеряемые анализатором 4 потери энергии будут указывать на процент обводненности углеводородного сырья, проходящего по трубе 2 через чувствительный элемент 5 анализатора 4. Согласно проведенным исследованиям:

1) при Ра от 0,001 до 0,22106 минимальное содержание воды в углеводородном сырье находится в диапазоне от 1 до 15% от общего объема сырья, выбирается режим работы с одним включенным в цепь конденсатором (С1);

2) при Ра от 0,22106 до 0,3509 содержание воды в углеводородном сырье находится в диапазоне от 16 до 30% от общего объема сырья, выбирается режим работы с двумя включенными в цепь конденсаторами (С1+С2);

3) при Pa от 0,3509 до 0,55703 содержание воды в углеводородном сырье находится в диапазоне от 31 до 60% от общего объема сырья, выбирается режим работы с тремя включенными в цепь конденсаторами (С1+С2+С3);

4) при Pa от 0,55703 до 0,7778 содержание воды в углеводородном сырье находится в диапазоне от 61 до 99% от общего объема сырья, выбирается режим работы с четырьмя включенными в цепь конденсаторами (C1+С2+С3+С4).

В зависимости от количества подключенных в цепь конденсаторов блока конденсаторов 8 изменяется частота и амплитуда импульсов подаваемого на индуктор 1 сигнала и осуществляется управление процессом обработки в зависимости от степени обводненности поступающего в трубу 2 углеводородного сырья.

Примеры конкретного выполнения

1. В качестве углеводородного сырья использовалась эмульсия Бариновско-Лебяжинского месторождения (УПСВ Утевская, скв. №8) обводненностью 60% от общего объема сырья. Сырье обрабатывалось предложенными способом и устройством. В результате опытов было выявлено, что наиболее эффективное обезвоживание углеводородного сырья происходит в режиме работы трех конденсаторов (С1+С2+С3) при указанном значении обводненности и составило 61,1% от общего объема содержащейся в углеводородном сырье воды.

2. В качестве углеводородного сырья использовалась эмульсия Боровского месторождения обводненностью 30% от общего объема сырья. Сырье обрабатывалось предложенными способом и устройством. В результате опытов было выявлено, что наиболее эффективное обезвоживание углеводородного сырья происходит в режиме работы двух конденсаторов (С1+С2) при указанном значении обводненности и составило 77% от общего объема содержащейся в углеводородном сырье воды.

В известных авторам источниках патентной и научно-технической информации не описано способов обезвоживания углеводородного сырья, позволяющего с минимальными временными и энергетическими затратами и минимальным аппаратным вмешательством осуществить отделение воды в процессе добычи непосредственно в скважине, не нарушая и не прерывая его.

Таким образом, предлагаемая группа изобретений реализуема практически и обладает следующими преимуществами.

1. Способ позволяет осуществить выбор режима воздействия в зависимости от степени обводненности углеводородного сырья непосредственно в процессе его добычи.

2. Устройство для обезвоживания углеводородного сырья обладает возможностью формирования импульсного магнитного поля с различными параметрами в автоматическом режиме посредством системы управления.

3. Размещение индуктора непосредственно в потоке углеводородного сырья позволяет существенно повысить эффективность процесса обезвоживания углеводородного сырья в связи с увеличением интенсивности воздействия.

Предлагаемая группа изобретений обеспечивает эффективное обезвоживание углеводородного сырья в непрерывном потоке с помощью создания условий для управляемого ускоренного разделения фаз нефть-вода непосредственно в процессе добычи.

1. Способ обезвоживания углеводородного сырья, включающий высокочастотную магнитную обработку углеводородного сырья сигналом в формируемом им магнитном поле, отличающийся тем, что формируют импульсное магнитное поле, а управление процессом обработки углеводородного сырья осуществляют путем изменения частоты и амплитуды импульсов в зависимости от степени обводненности углеводородного сырья.

2. Способ обезвоживания углеводородного сырья по п.1, отличающийся тем, что импульсное магнитное поле формируют вдоль вектора поступательного движения потока.

3. Способ обезвоживания углеводородного сырья по п.1, отличающийся тем, что обработку проводят в трубе скважины непосредственно в процессе добычи.

4. Устройство для обезвоживания углеводородного сырья, включающее индуктор в виде однослойной катушки, размещенной на каркасе из немагнитного материала, с плоским ферромагнитным сердечником в форме шнека внутри катушки, генератор импульсов, состоящий из высоковольтного разрядника, блока конденсаторов переменной емкости, выпрямителя напряжения, высоковольтного трансформатора, преобразователя напряжения, системы управления, и анализатор с чувствительным элементом для определения обводненности углеводородного сырья, закрепленным на каркасе индуктора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки нефтепродуктов. Изобретение касается способа обезвоживания водонефтяной эмульсии с использованием сверхвысокочастотной (СВЧ) энергии, подающейся через волновод, выполненный в виде металлической трубы, и системы коалесценторов, в волноводы подают помимо СВЧ энергии в диапазоне от 100 МГц до 3000 МГц и с плотностью потока мощности от 50 до 200 Вт/см2, ультразвуковую (УЗ) энергию, интенсивностью от 1 до 10 Вт/см2 и с частотой от 300 кГц до 2000 кГц, а в коалесценторах используют УЗ энергию, интенсивностью от 0,8 до 1,2 Вт/см2 и частотой от 18 до 40 кГц.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам обезвоживания нефти. Изобретение касается способа разрушения водонефтяной эмульсии с применением ультразвукового воздействия, включающего процесс обработки эмульсии деэмульгатором, ультразвуком и процесс отстаивания, при этом предварительно определяется оптимальный уровень удельной акустической мощности ультразвука, позволяющий достичь минимальной доли воды в нефти, а отстаивание эмульсии осуществляют в процессе обработки ультразвуком.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к установке атмосферной вакуумной трубчатки для подготовки и первичной переработки нефти.

Изобретение относится к способам подготовки нефти к переработке в условиях НПЗ и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение касается способа, включающего дегазацию сырой нефти, разделение ее на две части, нагрев первой части до температуры, близкой к температуре электрообессоливания и обезвоживания, за счет охлаждения легких продуктов (бензинов, керосинов) до температуры транспортировки.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение относится к электрообессоливающей установке, состоящей из дегазатора, рекуперационных теплообменников нагрева дегазированной нефти продуктами переработки нефти, сепаратора, электродегидраторов, оснащенных струйными насосами подачи циркулирующей дренажной воды и струйными насосами подачи балансовой дренажной воды.

Изобретение относится к области подготовки нефти к переработке. .

Изобретение относится к области нефтехимии. .

Изобретение относится к технике разрушения водонефтяных эмульсий и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности в процессах обезвоживания нефти и нефтепродуктов.

Изобретение относится к энергосберегающим и экологически безопасным технологиям и устройствам нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при переработке и транспортировке нефтепродуктов.

Изобретение относится к обезвоживанию водонефтяных эмульсий и может быть использовано при промысловой подготовке нефти к переработке. .

Изобретение относится к смесителям-электрокоалесценторам и может использоваться для получения водонефтяных эмульсий на установках электрообессоливания нефти. Смеситель-электрокоалесцентор представляет собой вертикальный заземленный корпус, выполненный в виде трубы Вентури, соосно которому размещен электрод.

Изобретение относится к способам подготовки нефти к переработке в условиях НПЗ и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение касается способа, включающего дегазацию сырой нефти, разделение ее на две части, нагрев первой части до температуры, близкой к температуре электрообессоливания и обезвоживания, за счет охлаждения легких продуктов (бензинов, керосинов) до температуры транспортировки.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение относится к электрообессоливающей установке, состоящей из дегазатора, рекуперационных теплообменников нагрева дегазированной нефти продуктами переработки нефти, сепаратора, электродегидраторов, оснащенных струйными насосами подачи циркулирующей дренажной воды и струйными насосами подачи балансовой дренажной воды.

Изобретение относится к электродегидраторам и предназначено для обезвоживания и обессоливания нефти. Электродегидратор содержит электроды и снабжен распределительными устройствами, представляющими собой открытые снизу и перфорированные сверху распределительные короба, которые в рабочем состоянии имеют куполообразную форму и выполнены из гибкого диэлектрического материала, прикрепленного к раме.

Изобретение относится к области обработки материалов посредством электромагнитной энергии. Описаны способ и устройство, содержащее множество электромагнитных резонансных структур, связанных с общим объемом для проведения процесса или реакции таким образом, что поддерживается резонанс каждой структуры, наряду с тем, что объем для проведения процесса или реакции является частью каждой резонансной структуры.

Настоящее изобретение относится к устройству для регенерации отработанного трансформаторного масла, характеризующемуся тем, что оно включает волновод, на торцах которого размещены упорные кольца и полый конус с отверстием в вершине с возможностью перемещения его между упорными кольцами стержнем, соединенным с основанием полого конуса через скользящее кольцо.

Изобретение относится к процессам подготовки нефти и может быть использовано для обезвоживания нефти в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к устройству для разделения водонефтяных эмульсий в электрическом поле и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области подготовки товарной нефти и может быть использовано на производствах нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности для создания аппаратов сверхвысокочастотной (СВЧ) обработки водонефтяных смесей.

Изобретение относится к разделению двух- или трехфазных потоков жидкостей и может быть использовано в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу электрохимического разделения несмешивающихся жидкостей и дисперсных систем, включающему: a) электрокоагуляцию-переполяризацию с использованием Al-анода и Cu-катода с размещением катода в зоне с минимальным жидкостным протоком и прохождением основного жидкостного протока через анод, с последующей электродеполяризацией с использованием C-анода и Cu-катода с размещением катода в зоне с минимальным жидкостным протоком и прохождением основного жидкостного протока через анод, с размещением каждой электродной пары в отдельных корпусах с межкорпусным соединительным устройством, выполненных из электроизоляционных материалов, с последующим гидродинамическим или гидростатическим разделением на фракции, причем допускается замена материала электродных пар и их конструкции, с изменением соотношения площадей анод/катод; b) управление электрокоагуляцией-переполяризацией осуществляется посредством задаваемой на электродной паре разности потенциалов подаваемой на электродную пару от источника постоянного тока или источника тока, работающего в импульсном режиме, при которой основная часть мощности расходуется не на инициирование электролизных процессов сопровождающихся анодным растворением, а на переполяризацию поверхностных зарядов; c) управление электродеполяризацией осуществляется с начальным повышением разности потенциала на электродной паре с помощью источника постоянного тока или источника тока, работающего в импульсном режиме, до значений, характеризующихся началом электролизных процессов с последующим отключением от источника питания и подключением к электродной паре нагрузки, соответствующей накапливающемуся на электродной паре заряду, и все управление осуществляется в режиме жидкостного протока. Использование настоящего способа позволяет повысить эффективность разделения несмешивающихся жидкостей, золей, суспензий, уменьшить энергозатраты и снизить материалоемкость. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх