СПОСОБ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ СЛОЖНЫХ ДИСПЕРСИЙ
METHOD AND EQUIPMENT FOR DECREASING COMPLEX DISPERSIONS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается способа и оборудования для уменьшения или устранения сложных дисперсий в потоках жидкости, которые состоят из двух или более жидкостных компонентов с различными индивидуальными плотностями и вязкостями, в частности в потоках нефти и воды из различных нефтегазовых эксплуатационных скважин в месторождениях ниже поверхности земли или моря.
Предшествующий уровень техники
Все эксплуатационные скважины имеют различные содержания воды в нефти, так называемую обводненность, которая проявляется по-разному с течением времени. Когда смешивают несколько нефте-постоянных и/или водо-постоянных скважин, образуются сложные дисперсии, то есть дисперсии, в которых капли диспергированы внутри других капель, с образованием нескольких капельных слоев снаружи друг друга. Когда смешивают несколько нефте-непрерывных и водо-непрерывных скважин, могут образоваться весьма сложные (комплексные) дисперсии с большим количеством капельных слоев, которые крайне сложно, а иногда и невозможно, разделить.
Настоящее изобретение представляет способ и оборудование, целью которых является уменьшение или устранение образования таких комплексов сложных дисперсий с несколькими капельными слоями (несколько капель внутри друг друга),
По изобретению способ и оборудование характеризуются признаками, представленными в пунктах формулы изобретения.
Раскрытие сущности изобретения
Настоящее изобретение будет далее описано детально с помощью примеров и чертежей, которые иллюстрируют заявленный процесс:
Фиг.1 представлены фотографии дисперсий нефти и воды; a) одиночная дисперсия, b) сложная дисперсия, c) комплекс сложной дисперсии (капля в капле в капле);
Фиг.2 представлен график, иллюстрирующий эффект сложных дисперсий, когда смешаны два потока жидкостей с разным содержанием воды в нефти/нефти в воде;
Фиг.3 представлена схема системы транспортировки скважины для «Troll C» в Северном море;
Фиг.4-8 представлены примеры воплощений способа и оборудования по настоящему изобретению.
Как заявлено выше, все эксплуатационные нефтегазовые скважины имеют различное содержание воды в нефти, так называемую обводненность, которая проявляется по-разному с течением времени. В потоке нефти и воды в эксплуатационной трубе скважины, случаются ситуации, в которых воды больше, чем нефти, то есть водо-постоянный поток, или в которых нефти больше, чем воды, то есть нефте-постоянный поток. Изобретатели настоящего изобретения обнаружили, что когда смешивают несколько нефте-постоянных и/или водо-постоянных скважин, образуются сложные дисперсии, то есть дисперсии, в которых капли диспергированы внутри других капель, с образованием нескольких капельных слоев снаружи друг над другом. Когда смешивают несколько нефте-постоянных и/или водо-постоянных скважин, могут образоваться комплексные сложные дисперсии с большим количеством капельных слоев, которые может быть крайне сложно разделить. Фиг.1 демонстрирует примеры дисперсий воды в нефти; фотография a) демонстрирует одиночную дисперсию, b) демонстрирует сложную дисперсию, c) демонстрирует комплекс сложной дисперсии (капля в капле в капле).
Число переходов в непрерывной фазе, когда скважины смешивают, например, в трубопроводе, как показано, на Фиг.1 внизу, определяет число капельных слоев. Чем больше впускных отверстий из скважин (скважины 1, 2, 3), тем больше капельных слоев.
Испытания показали, что сложные дисперсии гораздо более трудны для разделения, чем одиночные дисперсии. График на Фиг.2 демонстрирует это, где вертикальная ось показывает обводненность из сепаратора в %, в зависимости от обводненности двух разных скважин, смешанных в разных процентных соотношениях. Как демонстрирует график, число сложных дисперсий увеличивается с увеличением разницы в обводненности двух скважин, и увеличивается экспоненциальным образом с 90/60% до 50/100%.
Обычно не удается дестабилизировать сложные дисперсии, используя деэмульгаторы (реагенты). Основной причиной является тот факт, что деэмульгатор может быть смешан только с внешней непрерывной фазой. Внутренние капельные фазы, следовательно, недоступны для деэмульгатора.
Основная идея настоящего изобретения - обеспечить способ, который позволит минимизировать или устранить чередующиеся смеси потоков с противоположной непрерывностью фазы (нефте-непрерывных или водо-непрерывных). Результатом является наименьшее из возможного числа капельных слоев в дисперсии после смешения скважин или отсутствие смешения перед разделением данной жидкости.
Типичная система транспортировки скважины с двойными трубопроводами, которые могут быть закругленными, применяется в Северном море в месторождении «Troll» («Troll Pilot») и она далее детально показана на Фиг.3. Нефть вырабатывают из скважин в «Troll Pilot» и снабжением, через буровые установки S1 и S2 на морском дне, платформы «Troll С».
Практическое воплощение идеи, основанной на трубопроводной системе на Фиг.3, показано на Фиг.4.
В примере, показанном на Фиг.4, все водо-непрерывные потоки, маркированные на фигуре "w/o", смешивают первыми, после чего добавляют все нефте-непрерывные потоки, маркированные "o/w".
Возможно использование каждой скважины, B1-B8, в зависимости от обводненности нефте/водного потока каждой из них, которые монтируют с концом трубопровода или ответвлением R1-R8, по которым нефте/водный поток перекачивают из каждой скважины в транспортный трубопровод T, восходящим или нисходящим потоком относительно трубопровода. Фиг.4а демонстрирует, что скважина с непрерывным водным потоком (water-continuous), w/o, например B4, снабжает трубу T нисходящим потоком, в то время как скважина с непрерывным нефтяным потоком (oil-continuous), o/w, например B2, снабжает трубу T восходящим потоком.
Система, показанная на Фиг.4, значительно лучше, чем традиционная система трубопроводов и скважин, в которой скважины построены беспорядочным образом.
Система с улучшенными показателями, чем показанная на Фиг.4а, представлена на Фиг.5. Все нефте-непрерывные скважины, o/w, и все водо-непрерывные скважины, w/o, соединенные через ответвления R1-R8, каждый в свой собственный транспортный трубопровод T1, T2, которые объединены для создания основной транспортной линии T, смешиваются перед тем, как они попадут в сепаратор, Н. Эта система смешивает только или нефте-непрерывные или водо-непрерывные потоки.
Система на Фиг.5 может быть улучшена конструированием трубопроводов вокруг узла смешения M, с таким большим диаметром, чтобы (см. Фиг.6) структура потока в обоих нефте-непрерывных и водо-непрерывных трубопроводах расслаивалась. Это значительно уменьшает риск образования сложных дисперсий в узле смешения, поскольку нефтяная и водная фазы в каждом трубопроводе, как правило, смешиваются раздельно.
Альтернативой является проложить оба трубопровода (нефте-непрерывная жидкость и водо-непрерывная жидкость) раздельно вплоть до сепаратора, где нефте-непрерывная жидкость смешивается с нефтяной фазой и водо-непрерывная жидкость смешивается с водной фазой (см. Фиг.7). Подходящее впускное отверстие в сепаратор может содержать, например, два циклона, один на каждый поток, сконструированное таким образом, чтобы газовое выпускное отверстие находилось в газовой фазе, водное выпускное отверстие из «водо-непрерывного циклона» находилось в водной фазе и нефтяное выпускное отверстие из «нефте-непрерывного циклона» находилось в нефтяной фазе. Эта система позволяет полностью устранить проблемы со сложными дисперсиями.
Равноценная система может включать применение двух нефтепроводных сепараторов, один для водо-непрерывного потока, RT1, другой для нефте-непрерывного потока, RT2, как показано на Фиг.8. Эта система также позволяет полностью устранить проблемы со сложными дисперсиями.