Г.С. СТЕПАНОВА, Г.Н. ЯГОДОВ, Т.Л. НЕНАРТОВИЧ
ОАО«ВНИИ нефть»
В.Н. НИКОЛАЕВСКИЙ
ИФЗ РАН
Рис. 1.
Изменение давления во времени для мольной доли пропана 0,091 при температуре 26,5°С
Рис. 2а.
Изменение давления во времени для мольной доли пропана 0,091
В последние годы все чаще на нефтяных промыслах пытаются применить акустические колебания для повышения производительности нефтяных скважин. При этом отмечается, что эти колебания вызывают преждевременное разга-зирование нефти. Еще в 1974 году в работе [1] было показано, что ультразвуковые колебания повышают давление насыщения нефти и над излучателем появляются пузырьки газа. Однако до настоящего времени этот процесс практически не изучался. Вместе с тем преждевременное раз-газирование нефти, увеличивая кратковременно ее приток, может затем вызвать снижение подвижности за счет повышения вязкости нефти.
щью вентилей подсоединялись баллон с жидким пропаном и пресс для подачи рабочего агента. Выпуск продукции производится через верх сосуда в ловушку для сбора жидкости, соединенную с газовой бюреткой для сбора газа.
Для установки был разработан составной излучатель на основе пье-зокерамики (типа ЦТС-23) с объемным (продольно-поперечным) резонансом. По предварительным измерениям, он имеет электроакустический КПД более 0,7, что позволило резко уменьшить тепловые потери и поддерживать режим на уровне комнатной температуры. Без учета фактора разгазирования излучатель позволил развивать акустическое дав-
В ходе экспериментов амплитуда сигнала не превышала 2,5 кПа для сильного воздействия, что соответствовало 0,65 максимальной выходной мощности генератора и 1,0 кПа для слабого воздействия, что соответствовало 0,35 максимальной выходной мощности генератора. При этом в процессе сильного воздействия в течение 2 — 3 минут амплитуда сигнала уменьшалась до 1,3 кПа и затем не изменялась, что свидетельствовало о начавшемся процессе разгазирования.
Изменение температуры при проведении воздействия контролировалось с помощью термопары цифровым вольтметром В7-38.
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ НА ПРОЦЕСС РАЗГАЗИРОВАНИЯ НЕФТИ
Для изучения влияния ультразвуковых колебаний на процесс разга-зирования нефти была создана установка. Она включала в себя вертикально расположенный сосуд объемом 360 см3, снабженный излучателем ультразвука, его приемником, термопарой, манометром и вентилями. К нижней части сосуда с помо-
ление Р ак.тах. на приемнике с амплитудой до 5 кПа.
От генератора типа УЗДН-1 через согласующее устройство излучатель возбуждался напряжением на выходе до 1 кВ в диапазоне частот 10-100 кГц. Приемник ультразвука подсоединялся к осциллографу.
11
♦ Слаб< ♦ РЯД 2 е воздествие п >и 26-27° С
А Силы А Ряд 4 ое воздействие при 26-27° С
10
12 14
Время, мин
16
В качестве модели нефти в эксперименте использовалось трансформаторное масло, газовым компонентом служил сжиженный пропан с объемной долей 99,8%.
Эксперименты проводились при комнатной температуре.
В сосуде, заполненном маслом, с помощью пресса было создано давление, соответствующее упругости пропана при комнатной температуре, которое составило 0,82 МПа для температуры 220С. После этого производился выпуск масла в ловушку при одновременном поступлении жидкого пропана в нижнюю часть сосуда. Насыщение масла продолжалось до появления газа в выходящей продукции, при этом в сосуд было введено 12 см3 жидкого пропана. После этого давление в сосуде подняли путем ввода дополнительной порции масла из пресса до 1,82 МПа для того, чтобы ускорить процесс растворения пропана в масле.
По истечении двух суток определили давление насыщения масла пропаном путем снижения давления в пласте при выпуске из него продукции (рис. 1). По перелому кривой на рисунке было установлено, что давление насыщения составило 0,59 МПа при температуре 26,50С.
Затем давление в сосуде подняли до 1,82 МПа. После установления равновесия провели замер газового фактора при снижении давления в
сосуде от 1,82 до 1,37 МПа (выше давления насыщения) , который составил 10,6 см3/см3 при мольной доле пропана в масле 0,091. Снова подняли давление в пласте до 1,82 МПа и установили равновесие.
Было произведено слабое ультразвуковое воздействие в течение 7 мин. При этом давление в сосуде возросло с 1,82 до 2,06 МПа. Подъем давления, по-видимому, был обусловлен небольшим ростом температуры вблизи излучателя (на 0,50С) и появлением вокруг него пузырьков газа, что фиксировалось по уменьшению амплитуды сигнала приемника. После снятия воздействия определили новое значение давления насыщения, которое оказалось равным 0,64 МПа (рис. 2а).
После установления равновесия в сосуде производили сильное ультразвуковое воздействие в течение 2 мин. Новое значение давления насыщения составило 0,8 МПа (рис. 2а).
Затем в сосуд вводили дополнительное количество жидкого пропана и после установления равновесия определяли газовый фактор и мольную долю пропана в трансформаторном масле.
Было проведено четыре серии экспериментов при мольных долях пропана 0,091, 0,172, 0,210 и 0,240, соответствующих газовым факторам 10,6, 21,0, 28,0 и 33,0 м3/м3.
Все эксперименты проводились по схеме, описанной выше. После определения нового значения давления насыщения при растворении очередной порции жидкого пропана в трансформаторном масле производили поочередно слабое и сильное ультразвуковое воздействие, а после его снятия определяли новое значение давления насыщения.
Результаты экспериментов приведены на рис. 2а, 2б, 2в, 2г. Следует отметить, что при слабом ультразвуковом воздействии перелом на кривой давление-время был небольшим, и это свидетельствовало о небольшом выделении газа в виде микропузырьков. При сильном ультразвуковом воздействии перелом был более резким, а при мольной доли пропана 0,24 он был выражен в виде минимума кривой, так как давление начинало возрастать, по-видимому, из-за бурного выделения газа.
В качестве примера аналогичное по силе ультразвуковое воздействие производилось в стеклянном сосуде, заполненном водным раствором карбоната аммония с небольшой добавкой пенообразующего вещества. Карбонат аммония начинает разла-
Е 2
го ¡2
Й1
♦ ■ л Слабое в Ряд2 оздействи ! при 26-2 ГоС
А Ряд4
! Г—
10
12 14 Время, мин
16
18
♦ СИЛЬНО! воздествие 1ри 29-30° С
♦иильное ■ Слабое Слабое зоздеиствие оздействие юздействие при 29-31)" С |ри 26-27° С при 26-27° С
10
12 14 Время, мин
0 2 4
10 12 14 Время, мин
16
О 0,1 0,2 0,
0,7 0,8 0,9
Состав, мол. доли
гаться с выделением аммиака и двуокиси углерода при комнатной тем-
пературе. В данном случае при слабом воздействии наблюдался про-
Рис. 26.
Изменение давления во времени для мольной доли пропана 0,172
Рис. 2в.
Изменение давления во времени для мольной доли пропана 0,21
Рис. 2г.
Изменение давления во времени для мольной доли пропана 0,24
Рис. 3.
Диаграмма давление-состав
7-8/ 2003
37
Рис. 4.
Приращение давления насыщения при ультразвуковом воздействии
♦ Сш ■ Сл* пьное воздействие ибое воздействие
Газовый фактор, м3/т
цесс разложения раствора с выделением мельчайших пузырьков газа. При сильном воздействии наблюдался бурный процесс разложения с образованием большего числа пузырьков, которые, сливаясь, образовывали большие пузыри с выделением из них газа.
Результаты эксперимента по влиянию ультразвукового воздействия на давление насыщения представлены на рис. 3 и 4. Диаграмма давление
— состав (рис. 3) демонстрирует изменение давления насыщения под воздействием ультразвука. На рис. 4 показано приращение давления насыщения под воздействием ультразвука. Следует отметить влияние содержания пропана в масле и, как следствие, газового фактора на рост давления насыщения. Чем больше мольная доля пропана в смеси и выше газовый фактор, тем интенсивнее возрастает давление насыщения.
Следует также сказать, что восстановление равновесия требует при увеличении газового фактора все большего времени, т.е. эффект последействия при снятии ультразвука может длиться достаточно долго.
Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод о том, что при значениях газового фактора выше 30 м3/м3 даже кратковременное ультразвуковое воздействие на нефтяной пласт может вызвать в нем достаточно интенсивный процесс разга-зирования с его долгим и постепенным затуханием. Естественно, это может привести к потере больших количеств газа и значительному увеличению вязкости нефти.
Литература
Степанова Г.С., Мирзаджанзаде А.Х., Кузнецов О.Л., Петросян Л.Г., Ягодов Г.Н., Дмитриева Т.М. Эффект изменения давления насыщения пластовых жидкостей при акустическом воздействии. М., «Нефтяное хозяйство», №2, 1974 г.
Д ПОДШИПНИК 2003
подшипник 2-я международная специализированная выставка
3 ■ О ноября 2003 г.
МОСКВА Экспоцентр нл Красной Пресне
При поддержке Министерства промышленное! и, науки и технологий РФ, Ассоииаими производителей подшипников РФ и ВНИИ подшипниковой промышленности
ОРГАНИЗАТОРЫ:
• НОВЕЙШИЕ КОНСТРУКЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ
• ИНСТРУМЕНТ, СТАНКИ И ОБОРУДОВАНИЕ
• ЗАГОТОВКИ И МАТЕРИАЛЫ
• КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА
• НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ КОНФЕРЕНЦИИ;
"НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПОДШИПНИКОЕ ■НОВЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА, КОНСТРУКЦИИ, СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЙ и КОНТРОЛЯ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
В РАМКАХ ВЫСТАВКИ "ПОДШИПНИК 2003
Международный Салон
ООО "Глобад Экспо": 119019, Москва, Гоголевский бульвар, 23, офис 16-17 Тел.: +7 (095) 101 2274 Факс: +7 (095) 291 2175 www.bearing-expo.ruinfo@giobal-expo.ru info@bearing-expo.ru
Вторая специализированная выставка с международным участием
Криоген
Криогенное оборудование
Гелиевое оборудование Ш Криотермовакуумное оборудование
Изделия микрокриогенной техники Холодильное и компрессорное оборудование
Применение криогенных технологий в промышленности и медицине
Москва ВВЦ
пав. № 70 (Центр "Москва")
18-21 ноября
2003
l] ¡1
ПТТГПГПГ
Круглые столы научно-практические семинары презентации фирм участников
При содействии Министерства промышленности, науки и технологий РФ
Генеральный информационный спонсор:
¡15533, Мосш
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.