Способ восстановления ядра вязкой нефти в трубопроводе

 

Изобретение относится к способам восстановления ядра из вязкой нефти в потоке после длительного простоя. Согласно изобретению на вход трубопровода подают маловязкую жидкость и постепенно увеличивают скорость подачи до достижения кольцевого режима течения в соответствии с зависимостью Q = (Q<SB POS="POST">макс</SB>/T<SB POS="POST">0</SB>)<SP POS="POST">.</SP>T, где Q - увеличение скорости потока массы маловязкой жидкости

Q<SB POS="POST">макс</SB> - максимальная скорость потока массы маловязкой жидкости в установившемся состоянии

T<SB POS="POST">0</SB> - время, затраченное на формирование ядра в потоке

T - время, прошедшее после восстановления ядра в потоке T<SB POS="POST">0</SB> = K<SP POS="POST">.</SP>T<SB POS="POST">S</SB>, где T<SB POS="POST">S</SB> - время простоя

K - постоянный коэффициент, а затем после достижения установившегося состояния во входной участок подают поток вязкой нефти. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 17 D 1/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4356436/29 (22) 20.09.88 (31) 116480 (32) 02. 11.87 (33) US (46) 07.07.91. Бюл. N 25 (71) Интевен С.А. (VE) (72) Константин Загустин (US), Эмилио Гевара и Густаво Нунес (VE) (53) 621.643 (088.8) (56) Патент США У 3886972, кл. F 17 D 1/16, 1975. (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЯДРА ВЯЗК0А НГФТИ .В ТРУБОПРОВОДЕ (57) Изобретение относится к способам восстановления ядра из вязкой нефти в потоке после длительного простоя. Согласно изобретению на

Изобретение относится к способу восстановления ядра вязкой нефти в потоке, проходящем по трубопроводу, после прерывания и может применяться в области транспортировки жидких .матерйалов с повышенной вязкостью, таких как сырая неочищенная нефть, битум или смола.

Сначала в трубопровод при помощи насоса закачивают жидкость с низкой вязкостью, обычно воду, постепенно в линейной зависимости увеличивая поток до тех пор, пока скорость движения воды не достигнет значения, при котором поток становится стабильным и приобретает форму кольца. Затем начинается подача в трубопровод вязкой нефти, поток которой регулируется скоростью вращения нефтяного

„SU„„1662357 A 3

2 вход трубопровода подают маловязкук жидкость и постепенно увеличивают скорость подачи до достижения кольцевого режима течения в соответствии с зависимостью Q = (Ч „ /Тс)"Т, где Q — увеличение .скорости йотока . дкости1 Q м0 кс максимальная скорость потока массы маловязкой жидкости в установившемся состоянии; Т вЂ” время, затраченное на формирование ядра в потоке;

Т - время, прошедшее после восстановления ядра в потоке Т = К-Т, где ((2 о

Т вЂ” время простоя; К вЂ” постоянный коэффициент, а затем после достижения установившегося состояния во вход ной участок подают поток вязкой нефти. 5 s.ï. ф-лы, 5 ил. насоса или клапаном, установленным на байпасной линии нефтепровода. Для снижения пиковых нагрузок при возобновлении прерванного потока в жидкость с низкой вязкостью добавляют тензоактивное вещество. Для воды, например, чтобы уменьшить, пиковые нагрузки до мининмума, достаточно

500 мг унлажняющего агента на 1 л воды. . Было установлено, что прн такой последовательности пусковое давление получается значительно меньшее, чем при подаче вязкой нефти и маловязкой жидкости одновременно, а также если нефть начинать подавать сразу большим потоком. Преимуществом способа является исключение больших перепадов давления в системе, возмож1662357

15 тов потока и после длительного простоя бывает трудно. восстановить

50 ядро в потоке. Например, если подача маловязкой жидкости и вязкой нефти происходит одновременно, то на выходе насосов могут появляться большие пиковые нагрузки. Эти нагрузки могут привести к поломке насосов и трубопровода, что еще более задержит восстановление процесса перекачность восстанавливать ядро потока после длитсльнык перерывов в работе, вплоть до одной недели, и сравнительно быстрое формирование ядра в потоке.

На фиг.1 схематично изображена система для формирования ядра из вязкой нефти в потоке, проходящем по трубопроводу; на фиг.2 - то же, вариант; на фиг.3 - график давления на входе трубопровода при осуществлении способа; на фиг.4 — график давления на входе трубопровода при повторном осуществлении известного способа; на фиг.5 — график давления на входе трубопровода при повторном осуществлении способа.

В системе создания Идра в потоке в трубопроводе 1 вязкая нефть поступа- О ет во входной участок трубопровода через впускной инжектор 2. Поток неф" ти, проходящий через инжектор 2, регулируется насосом 3, производительность которого определяется скоростью 25 вращения двигателя 4. Инжектор 2 может иметь произвольную форму.

Как уже отмечалось, вокруг ядра потока образуется наружный слой из жидкости меньшей вязкости, который е является прослойкой между стенкой трубы и ядром потока, Этот слой обрасзуется путем впрыскивания маловязкой жидкости, например воды, во входной участок 5 трубопровода в районе выпускного отверстия нефтяного инжекто- 35 ра 2. Маловязкая жидкость поступает в трубопровод через насос. Производительность насоса 6, а следовательно, и поток маловяэкой жидкости могут регулироваться с помощью соответствующих устройств (не показаны) . При необходимости регулировать поток маловяэкой жидкосги можно с помощью клапана, который устанавливается на тру- „ бопроводе, подающем эту жидкость.

При нарушении подачи нефти или маловязкой жидкости в трубопроводе происходит расслоение двух компонен(q„акс То)Тэ . (1) где Я увеличение объемной скорости маловязкой жидкости, максимальное значение объемной скорости маловя экой жидк ос ти в установившемся состоянии; время, необходимое на формирование ядра в потоке; продолжительность потока после его возобновления или время, прошедшее после восстановления ядра в потоке, Тр можно определить иэ (,иакс

Т о

Значение уравнения

1/2

КТ (2) I где Т вЂ” время простоя, ч, К вЂ” постояннйй коэффициент, зависящий от параметров нефти и качества поверхки. Избежать эти трудности позволяет процесс запуска, описанный в данном

1 изобр етении.

Согласно данному изобретению для восстановления ядра потока сначала необходимо через насос 6 подать маловязкую жидкость, например воду, в трубопровод 1. Затем поток воды постепенно увеличивают и, регулируя подачу насоса 6, доводят до устойчивого состояния. В таком состоянии объемная скорость потока маловяэкой жидкости должна быть равной объемной скорости потока до прерывания. Это устоявшееся состояние со временем не изменяется и соответствует тому, которое было до прерывания.

Большое значение имеет скорость, с которой идет нарастание потока маловязкой жидкости, так как при внезапном увеличении потока вязкая нефть блокирует все сечение трубы, создавая большие пиковые нагрузки .

Скорость нарастания потока зависит от вязкости нефти, продолжительности остановки, длины трубопровода, концентрации маловяэкой жидкости в установившемся состоянии и наличия в ней добавок, диаметра трубы.

Необходимое значение скорости увеличения потока можно определить из следующего уравнения:

2357

q (qN0Ke /T o) Т о

166 ности стенок трубопровода. В данном случае К=(/65.

Данный расчет делается с целью определения критической скорости на границе между слоями вязкой нефти и маловязкой жидкости, при которой нефть, нарушая линию раздела, начинает частично вытеснять маловязкую жидкость и вызывает некоторое боковое смещение кольцевого слоя потока.

Согласно данному процессу давление на выходе насоса 6 постепенно доводится до максимального значения, а затем со временем снижается и доводится до установившегося состояния.

Величина максимального давления и время, необходимое на выполнение данной стадии процесса, также зависит от скорости увеличения потока насосом 6.

После получения установившегося кольцевого потока через насос 3 и инжектор 2 начинают подавать в трубопровод поток вязкой нефти. Подачу можно регулировать скоростью вращения двигателя 4 насоса 3 (фиг .1) или с помощью регулирующего клапана

7 на байпасной линии 8 (фиг .2) . Увеличение давления после включения насоса 3 зависит о т скорости подачи нефти насосом 3. Его величина намного меньше, чем значение пикового давления потока маловязкой жидкости и зависит от длины и диаметра трубы и параметров вязкой нефти.

Установлено, что снизить пиковое давление можно с помощью естественных поверхностно-активных веществ, присутствующих в нефти, добавляя в маловязкую жидкость щелочи. Когда в качестве маловяэкой жидкости исполь.зуется вода, то можно добавлять до

0,04Х силиката натрия.

Установлено, что с помощью процесса.-, описанного в предлагаемом изобретении, особенно легко восстанавливать ядро из потока битума и тяжелой нефти с плотностью 0,96

1,02 г/мм и вязкостью до 2000000 сП

Кроме того, данный процесс позволяет исключить большую пульсацию давления в системе и значительно снизить давление на выходе насосов 3 и 6.

Пример 1. Для восстановления ядра в потоке согласно предлагаемому изобретению использовали трубу диаметром 20,32 см и длиной 1 км после

121 ч простоя. Сначала расход воды с

6 нормальной температурой составлял

3, 785 л/мин. Затем скорость потока воды увеличили до максимального значения 61 л/мин, Скорость увеличения потока составила 7, 571 л/мин за

1 мин. Доля воды на входе трубы составила 47.. После установления стабильного состояния начали подачу неочищенной нефти, у которой плотность около 1,01 и вязкость около 100000 cII.

Ядро было восстановлено в потоке за

11 мин. На фиг .3 показан график изменения во времени статического дав15

Насос, подающий нефть, бып включен только через 30 с после того, как водяной насос достиг максимальной подачи 42 л/мин.

Сравнивая фиг.3 и 4, видно, что процесс, описанный в предлагаемом изобретении, носит более плавный характер, с меньшим значением максималь ного давления на вводе трубы.

Пример 2. Для восстановления ядра использовали тот же процесс и ту же трубу, как в примере 1. Время простоя составило 97 ч. Нефтяной насос включили через 3 мин после дос30 тижения максимальной подачи воды

90,85 л/мин. Процесс имеет опять срав нительно плавный характер (фиг .5).

Формула и зобр ет ения

1. Способ восстановления ядра вязкой нефти в трубопроводе, предусматривающий формирование кольцевого маловязкого пристенного слоя, 40 отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, скорость подачи маповязкой жидкости во входной участок трубопровода постепенно увеличивают до достижения кольце45 вого режима течения в соответствии с зависимостью

50 где Q — увеличение скорости потока массы маловязкой жидкости — максимальная скорость

1 потока массы маловязкой жидкости в установившемся состоянии время, затраченное на формирование ядра в потоке, .1662357 т причем

T0 K T9

r/z

9 р

Фиг. 2 время, прошедшее после . восстановления ядра в потоке, где Т вЂ” время простоя; К вЂ” постоянный коэффициент, а затем после достижения установившегося состояния во входной участок подают поток вязкой нефти.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что скорость потока вязкости нефти регулируют с помощью двигат еля .

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что регулирование подачи нефти производят с помощью

РегУлирующего клапана на байпасной линии.

4. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что пусковое давление снижают введением в маловязкую жидкость силиката натрия.

5. Способ по пп.1 и 4, о т л и— ч а ю шийся тем, что маловязкая жидкость содержит воду с содержанием силиката натрия не более 0,04Х, 6. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что скорость потока маловязкой жидкости увеличивают до тех пор, пока доля этой жидкости и скорость ее потока не будут равны первоначальным значениям до остановки.

1662357

ЯО

6

Ю (Р ) РигЗ

50 (Psi ) 8

Рог, Ф

GQ

50 Ю зо

10

Риз.5

Составитель И. Петоян

ТехРед M.Морг ентал

Корректор Н, Ревская

Редактор Е. Папп

Заказ 2139 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государстве. ного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101