Предотвращение образования стойких эмульсий

Для предотвращения эмульгирования нефти необходимо в ка­кой-то степени устранить или, по крайней мере, ослабить влияние перечисленных условий, при которых происходит образование нефтяных эмульсий в процессе добычи.

Главные из них:

1) совместное поступление нефти и воды из скважины;

2) интенсивное перемешивание, приводящее к диспергированию одной жидкости в другой;

3) присутствие в нефти природных эмульгаторов.

Для раздельного извлечения нефти и воды из скважин послед­ние оборудуют двумя колоннами НКТ: одной для нефти, другой для воды. Фильтр подъемника для воды должен быть опущен в зумпф (зумпф – нижняя часть эксплуатационной колонны) скважины, а для добычи нефти может быть использовано кольцевое пространство между эксплуатацион­ной колонной и колонной НКТ для добычи воды или же самостоятельная отдельная колонна НКТ, прием которой находится ниже кровли пласта.

В зависимости от величины пластового давления скважина может быть оборудована для извлечения как нефти, так и воды фон­танным способом или нефти фонтанным, а воды механизированным способом. В случае малых забойных давлений, когда естественное фонтанирование невозможно, оба подъемника оборудуют для извлечения нефти и воды механизированным способом.

При раздельном отборе неф­ти и воды из скважины очень трудно поддерживать уровень раздела нефти и воды на забое скважины в пределах вскры­той части пласта, разделение продукции скважины часто на­рушается: в подъемник для отбора нефти поступает вода или наоборот. По этой причине раз­дельный отбор нефти и воды не получил широкого распро­странения.

Чтобы ограничить поступ­ление воды, применяются различные способы изоляции, закупо­ривающие водопроницаемую зону (устанавливают це­ментные мосты, задавливают в пласт це­ментный раствор или реагенты, образующие при взаимодействии с пластовой водой гели и т. д). Однако все эти меро­приятия недостаточно эффективны.

В связи с тем, что работы по предотвращению поступления воды на забой скважины очень трудны и при этом невозможно пол­ностью предотвратить поступление воды в дальнейшем, наибольшее внимание на месторождениях должно быть уделено уменьшению перемешивания нефти и воды с целью снижения стойкости неф­тяной эмульсии.

Так как в фонтанных скважинах наибольшее перемешивание нефти и воды происходит в подъемных трубах и при прохождении нефтегазовой смеси через штуцеры, в некоторых случаях для сни­жения эмульгирования нефти штуцер устанавливают на забое скважины. При этом степень перемешивания нефти и воды в подъемных трубах уменьшается. Происходит это по следующим причи­нам: в забойных штуцерах из-за малого количества выделившегося газа (а если давление насыщения нефти меньше, чем давление в ство­ле скважины около забойного штуцера, то газ в продукции, прохо­дящей через штуцер, будет вообще отсутствовать) перепады давле­ний в штуцере значительно меньше, чем при установке его на по­верхности.

Это обстоятельство, а также довольно большая про­тяженность прямого участка подъемных труб после забойного штуцера способствуют уменьшению перемешивания потока, что предотвращает образование стойких эмульсий. Однако сложность спуска, замены и регулирования забойных штуцеров ограничивает возможность их широкого применения.

При штуцерах, устанавливаемых на поверхности, степень пе­ремешивания может быть уменьшена, если в сепараторах, рас­положенных после штуцера, поддерживать повышенные давле­ния. Этим достигается снижение перепада давления в штуцере и соответственно снижается степень перемешивания потока.

При выборе того или иного вида газлифтной добычи необхо­димо учитывать, что в скважинах, эксплуатируемых периоди­ческим газлифтом, перемешивание происходит в меньшей степени при подъеме столба жидкости в насосно-компрессорных трубах. Однако в результате изменения направления потока на устье скважины, при движении по выкидным линиям и при прохожде­нии через сепараторы смесь нефти и воды сильно перемешивается и эмульгируется. В отличии от периодического, при непрерывном газлифте наибольшее перемешивание происходит в насосно-ком­прессорных трубах и меньшее – в поверхностном оборудовании.

При эксплуатации скважин глубинными штанговыми насо­сами с целью предотвращения образования стойких эмульсий особое внимание должно быть уделено повышению к.п.д. глубиннонасосной установки. Чем выше ее к.п.д., тем меньше со­здается условий для перемешивания жидкости при подъеме. К.п.д. глубиннонасосной установки можно повысить соответ­ствующим подбором числа качаний и длины хода полированного штока, применением клапанных узлов большего диаметра, уст­ранением пропуска в этих узлах и особенно хорошей подгонкой плунжера к цилиндру насоса.

Для увеличения коэффициента заполнения насоса и ликвида­ции вредного влияния газа желательно предотвратить по воз­можности поступление газа в насос. С этой целью обычно на при­еме насоса устанавливают приспособление (газовый якорь), ко­торый обеспечивает более полное заполнение насоса и устраняет образование в нем газовых мешков.

Для уменьшения эмульгирования нефти в поверхностном оборудовании выкидные линии от скважин должны проклады­ваться по возможности без резких поворотов и иметь достаточный диаметр для сведения к минимуму турбулизации потока. В выкидных линиях и нефтесборных коллекторах должно устанавливаться минимальное число задвижек и клапа­нов, чтобы устранить перемешивание жидкости в результате изме­нения проходного сечения труб в этих местных сопротивлениях. Выкидные линии от скважин должны прокладываться с таким уклоном, чтобы не происходило скопления воды в пониженных ме­стах трубопроводов, так как это может создать благоприятные условия для эмульгирования нефти.

При выборе насосов для перекачки обводненной нефти пред­почтение должно быть отдано поршневым или винтовым насосам, которые, по сравнению с центробежными, имеют повышенные к.п.д. и меньше перемешивают перекачиваемую жидкость. Насосы должны поддерживаться в исправном состоянии, утечки в ра­бочих органах должны быть сведены к минимуму.

Экспериментально установлено, что в самотечных системах сбора нефти происходит меньшее эмульгирование продукции скважин по сравнению с напорными. Поэтому при проектиро­вании нефтесборных коллекторов должно быть обращено вни­мание на рельеф местности с максимальным использованием само­тека в нефтесборных коллекторах.

Все перечисленные выше способы для уменьшения поступле­ния воды вместе с нефтью и снижения степени перемешивания не могут полностью исключить образования нефтяных эмульсий. Поэтому наряду с мероприятиями по снижению образования эмульсий, большое внимание приходится уделять разрушению образовавшихся эмульсий с последующим отделением нефтяной фазы от воды.