Способ восстановления ядра вязкой нефти в трубопроводе

(5)5 Р ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ПАТЕНТ тин (ПБ), во Нунес ( 697 ПЕНИЯ ЯДРА ВЯЗ спосо- язкой ит ра из длит ел брете ьног о ию на насо на б восста потоке вязко руетс ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(72) Константин ЗагусЭмилио Гевара и Густа(54) СПОСОБ ВОССТАНОВКОИ НГФТИ .В ТРУБОПРОВ(57) Изобретение отнобам восстановления яднефти в потоке послепростоя. Согласно изо Изобретение относится к способуновления ядра вязкой нефти впроходящем по трубопроводу, после прерывания и может применяться в области транспортировки жидких матерйалов с повьппенной 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 трубопроводй нефти, поток которой регулия скоростью вращения нефтяного 801662357 вход трубопровода подают маловязкук 1 жидкость и постепенно увеличивают скорость подачи до достижения кольцевого режима течения в соответствии с зависимостью Я = (ч,/Т) Т, где 0 - увеличение, скорости йотока, массы маловязкой жидкости; Ц , максимальная скорость потока массы маловязкой жидкости в установившемся состоянии; Т - время, затраченное на формирование ядра в потоке; Т - время, прошедшее после восстановления ядра в потоке Т = К Т , где(2оТ - время простоя; К - постоянный коэффициент, а затем после достижения установившегося состояния во вход ной участок подают поток вязкой нефти. 5 з,п. ф-лы, 5 ил. са или клапаном, установленным айпасной 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 при 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 спосо баявляется исключение больших перепадов давления в системе, возмож"ность восстанавливать ядро потокапосле длитсльнык перерывов в работе,вплоть до одной недели, и сравнительно быстрое формирование ядра в потоке,На фиг.1 схематично изображенасистема для формирования ядра извязкой нефти в потоке, проходящемпо трубопроводу; на фиг.2 - то же,вариант; на фиг.3 - график давленияна входе трубопровода при осуществлении способа; на фиг.4 - графикдавления на входе трубопровода приповторном осуществлении известногоспособа; на фиг.5 - график давленияна входе трубопровода при повторномосуществлении способа,В системе создания Идра в потокев трубопроводе 1 вязкая нефть поступаОет во входной участок трубопроводачерез впускной инжектор 2, Поток неф"ти, проходящий через инжектор 2, регулируется насосом 3, производительность которого определяется скоростью 25вращения двигателя 4. Инжектор 2 может иметь произвольную форму.Как уже отмечалось, вокруг ядрапотока образуется наружный слой изжидкости меньшей вязкости, которыйявляется прослойкой между стенкойтрубы и ядром потока, Этот слой обра- сзуется путем впрыскивания маловязкойжидкости, например воды, во входнойучасток 5 трубопровода в районе выпускного отверстия нефтяного инжектора 2. Маловязкая жидкость поступаетв трубопровод через насос. Производительность насоса 6, а следовательно, и поток маловяэкой жидкости могут регулироваться с помощью соответствующих устройств (не показаны) . Принеобходимости регулировать поток маловяэкой жидкосги можно с помощью клапана, который устанавливается на тру-бопроводе, подающем эту жидкость.При нарушении подачи нефти илималовязкой жидкости в трубопроводепроисходит расслоение двух компонен 15. тов потока и после длительного простоя бывает трудно, восстановить50 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 перекач(ч макс йо ) Т ф (1) увеличение объемной скорости маловязкой жидкости;максимальное значениеобъемной скорости маловязкой жидкости в установившемся состоянии;время, необходимое наформирование ядра в потоке;продолжительность потокапосле его возобновленияили время, прошедшее после восстановления ядра впотоке.То можно определить из где Я(2) Тф 1где Т - время простоя, ч, К - постояннйй коэффициент, зависящий отпараметров нефти и качества поверхки. Избежать эти трудности позволяетпроцесс запуска, описанный в данном1изобр етении.Согласно данному изобретению длявосстановления ядра потока сначаланеобходимо через насос 6 подать маловязкую жидкость, например воду, втрубопровод 1. Затем поток воды постепенно увеличивают и, регулируя подачу насоса 6, доводят до устойчивого состояния. В таком состоянииобъемная скорость потока маловяэкойжидкости должна быть равной объемнойскорости потока до прерывания. Этоустоявшееся состояние со временемне 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 вязкаянефть блокирует все сечение трубы,создавая большие пиковые нагрузки .Скорость нарастания потока зависитот вязкости нефти, продолжительностиостановки, длины трубопровода, концентрации маловяэкой жидкости в установившемся состоянии и наличия вней добавок, диаметра трубы,Необходимое значение скорости увеличения потока можно определить изследующего уравнения;2357 35 0 = (0 ,/т,) т 55 То 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 выпопнеиие 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 давленияпотока 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 используется вода, то можно добавлять до 0,047 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.П р и м е р 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 6нормальной температурой составлял3,785 л/мин. Затем скорость потокаводы увеличили до максимального значения 61 л/мин, Скорость увеличенияпотока составила 7,571 л/мин за1 мин. Доля воды на входе трубы составила 47 После установления стабильного состояния начали подачу неочищенной нефти, у которой плотностьоколо 1,01 в кость кол 100000 П,Ядро было восстановлено в потоке за11 мин. На Фиг .3 показан график изменения во времени статического давления на вводе трубыНасос, подающий нефть, бып включентолько через 30 с после того, какводяной насос достиг максимальнойподачи 42 л/мин.20 Сравнивая фиг.З и 4, видно, чтопроцесс, описанный в предлагаемомизобретении, носит более плавный характер, с меньшим значением максимального давления на вводе трубы.П р и м е р 2. Дпя восстановленияядра использовали тот же процесс иту же трубу, как в примере 1, Времяпростоя составило 97 ч, Нефтянойнасос включили через 3 мин после дос тижения максимальной подачи воды90,85 л/мин, Процесс имеет опять сравнительно плавный характер (фиг .5). Формула и з о б р е т ения 1. Способ восстановления ядравязкой нефти в трубопроводе, предусматривающий формирование кольцевого маловязкого пристенного слоя, 40 отличающийся тем, что,с целью повышения эффективности, скорость подачи маповязкой жидкости вовходной участок трубопровода постепенно увеличивают до достижения кольце вого режима течения в соответствиис зависимостью 50 где Я - увеличение скорости потока массы маловязкой жидкости- максимальная скорость потока массы маловязкой жидкости в установившемся состояниивремя, затраченное наформирование ядра в потоке;. восстановления ядра в потоке,где Т - время простоя, К - 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 ющ и й с я тем, что скорость потока вязкости нефти регулируют с помощью двигат еля .3. Способпоп.1, отличающ и й с я тем, что регулирование подачи нефти производят с помощью регулирующего клапана на байпасной линии.4, Способ по п,1, отличающ и й с я 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 щ и й с я тем, что маловязкая жидкость содержит воду с содержанием силиката натрия не более 0,043,6. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я 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.РРМ) д 2 Ри Составитель И. ПетояТехред М,Моргентал Н. Ревска Редактор Е, Папп ек аказ 2139 Тираж ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 и ГКНТ СССР 10 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гаг