2&нистерство нефтяной промышленности ШИИСПТнефть

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ "РУЧЕЙКОВОЙ" KDPP03W В СИСТЕМАХ НЕФТЕГА ЭОСБОРА

РД 39-0147103-347-86

1906

Министерство нефтяной промышленности

ВНИИСПТнефгь

ТПШ&Ш залетителеьв министра С.М.Топяовыи 14 июня 1986 года

РУК0В0ДЯШ1 документ

ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕДОТЕРАШШЯ "РУЧЕЙКОВОЙ" КОРРОЗИИ В СИСТЕМАХ НВФТЕГА30СБ0РА

РД 39-0147103-347-86

1986

10

6.1.6. Определяется расходное объемное гаэосодеркание при транспортировании нефтегазоводяных смесей по трубопроводам :

_1_

РТ. '    <    6    )

!>T-lO~WXQ-SIH-Qrr-%-)K

¹    С/#

w

%

4?

(f

@rr

газовый фактор, приведенный к нормальным условиям;

коэффициент растворимости, м^э/м®; Па ; обводненность в долях единицы; коэффициент сжимаемости газа; соответственно средние давления и температура на участке;

давление и температура при стандартна условиях;

Q*

V

к

объемный расход раза на газлифт для подъема единицы объема жидкости, приведенный к нормальным условиям; объемный расход неф»; расход жидкой фазы;

процент отбора газа трубчатым устройством предварительного отбора раза ПУПСГ-ом) в

долях единицы.

При m работаоцеи ВШОГ-е - K-I Ори отсутствии гаалифта - ^«0 6.1.7. Критерий Йруда смеси

(.1.6. Скорость смеси

6,1.9. Объемный расход нефтегазоводяной смеси в коллек

торе

QerfQ'+Q*    <    ⁹    >

6.1.10. Объемный расход газовой фазы в рабочих условиях

⁽¹⁰>

6.2. Устранить ⁴ручейновую" коррозию в коллекторах можно одним из нижеследующих мероприятий,

6.2 Л о При заданном внутреннем диаметре коллекторов, подверженных разрушениям, cC_f I

-    увеличить расход жидкой фазы    при    неизменном

расходе газовой фазы Q ;

-    увеличить расход газовой фазы    при    неизменном

расходе жидкой фазы Q ;

-    увеличить одновременно расход и жидкой и газовой фаз»

6.2,2* При заданных расходах жидкой и газовой фаз уменьшить внутренний диаметр аварийных коллекторов путем их реконструкции.

Последнее мероприятие наиболее перспективное и реальное для устранения "ручейковой* коррозия а нефтесборных коллекторах, находящихся в эксплуатации.

внутренний диаметр коллектора после реконструкции определяется по Доштле:

12

В формуле ( II ) значение истинной средней скорости жидкой фазы U согласно л. 6Л.2. принимается равным С,65 м/с. При проектировании новых нефтяных месторождений диаметру кефте-сборных коллекторов следует определять также по формуле ( II ).

?. ТРЕБОВАНИЯ ШЗОПАШОСПМ И ВЛИЯНИЕ НА (КРУЖАЩУЮ СРЕДУ

7Л. В целях обеспечения охраны труда * безопасного выполнения работ, соблюдения экологических требований при работе по предлагаемой технологии должны соблюдаться "Правила безопасности в нефтедобывающей промышленности" утвержденные Госгортехнадзором СССР 31 января 1974 г, (М. Недра, 1975 ).

7.2. Технология не требует разработки дополнительных мер по безопасности и охране окружающей среды сверх положений указанных выше правил и гарантирует безопасность, удобство и безаварийность системы, где внедряется технология*

7,3* Поскольку для внедрения предлагаемой технологии не требуется дополнительного оборудования к тому, которое установлено для обычной (базовой) технологии, неисправности работы оборудования и способы их устранения осуществляются по действующим инструкциям эксплуатации нефтепромыслового оборудования»

13

8. РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ НА ЭШ1

8Л. Подготовка исходных данных

Икодн&н информация заносится на специальные бланка.

S исходным данным относятся: число участков ( М ) ;

признак PRP . Если ввести PRP⁹ /    ,    то вводится £

и Р_к ,если ввести РРР - либое другое число, то вводится Р ; названия участков; диаметр трубы (мм) ; расход жидкой фазы ( т/сут ) ; обводненность ( % ) ; толкуна стенки трубы ( мм ) ; значение истинной скорости жидкой фазы смеси объемный расход газа ( м³газа / м*нефги ); динамическая вязкость жидкой фазы ( сП ) ; газовый фактор, приведен»** к нориахьмм условием ( М*/иГ>5 атмосферное давление { ат ) ; стандартная температура ( °С ) ; средняя температура нефти ( °С );

«снамическал вязкость газовой фазы ( cff ) ; коэффициент сжимаемости ; коэффициент растворимости ( м*/м* Да ); процент отбора газа трубчатш устройством * плотность нефти ( кг/м* ) ; плотность вода ( кг/м* ) ;

14

8.2,    Выходная информация

Для контроля заданных исходных данных и правильности их перфорации распечатывается вся исходная информация. Данные, общие для всех участков, печатается перед таблицей. В таблице распечатывается исходные данные для каждого участка.

8.3.    Описание прграммы

Для реализации данной методики составлена программа_#^^4 Она написана на алгоритмическом языке Фортран ” N . Подготовка исходных данных для расчета выполняется на перфокартах. Каждая строка на отдельной перфокарте. Программа позволяет за одну прогов ку рассчитать до 100 участков.

В таблице I приведены основные условные обозначения, принятые при описании алгоритма расчета, и юс идентификации в программ.

На рис. I представлена укрупненная блок-схема программы, которая показывает процесс организации счета*

Ниже в приложении приведен текст программы, а также результаты расчета контрольного примера.

6*4, Контрольный пример

Для иллюстрации расчета по программе ₉ $НША    ж данной

методики ниже дается описание контрольного примера*

•    KtJ* 5

•    т*з

HU. KOI. К - 89 ( КСП-3 )

САМОГПОРНи. К, ДВС - 2

к. ев. к. т. V- дас- г выдою». к зов - гсп и

СП. 9 до Т.ВР. X 0 0

10

15

! 20

25

' I I

!5i

И £!рМк 0|л{.

15

Пример перфорации

ЛЧ\у колонок

ТО

40

45

55 I |

; i i

I*»

tn

* ) «

T 5

! !

I ■ I

lull

ГП I

J__I JJ._.

I • I !J.

Лил.    Полаис»    a    uri    I    Bum.    пив,    M    i    Инг*    iv&j»    Подпись    и    «та

i

C

К

Б

C

!(: die

«■JA

■Jjjr

3_e|p|h 0 .

Ж

eWo

Id.

|5i3 _

~WTi

jJO_:|4|S I J 0 ±

. iii:_

Г in-!?‘6H I iinsj

ТГГ

.rld'l-^Hlc

ф|.

T i. B P

I!

HIL

• i

J3_!0 H io

nf-J3 i

н ic I-|i!

-ur

iH<

ol I

6 '0j‘ • J 0 • i 615

1

*1

f I .j

el-11

M "

I и ¹

14 0 HH i|

Г life' 0 V 1

|И6 '6

f J

i

i !

И 4 |V

i I

161J

"jj

«|5|

• I

i Iw<ML I2> V'3 H«l

vir* J

!o':*W

j 1H.

^:4 о of о j *!

Vi 76,-i

!    •    'i    6>

•    |’l

llfl03|j_______

i ! p J I i

| !0'-i6

!з о V

i ,i •!

I и I

i?*6i-U

lioi*:

11 i;

I M '

1TJV

1'i]

I

ij_

iJJJ

I !

MJ J _ [Mj_f Ijlo.. left

1Г.ТС

'■.nrr

MM

Г!

>    i

j__■

it.

< I

T7o

I ;

• jj?i

JJJj.

I i i • i

TT7'i t

71 Г гг

i;

i (

i ,

jj„u.

j £lL

II

I

i

Бховдхет программу

18

-d* 53 0мм; d_t³d_}-SZfjMH, dfdfWMM.

“ QfM32r/_c^ QfSWfr/yr, (?/^а/&/Щ$г/уг Ц'^Щбт/аут, &2/ЦЗт/еуг.

-    %*&%, Wf6oX_t W_s*63%, ц^5%, %^ЛЩ

-    &i^s&₃^aAq*A?* 8mm, a,* 8,5mm

~ и^>я p. 65    только    пре    расчете диаметра

-О =П”1[Ш-

^^{rr U} М³НВ!рТИ

-    ц/м³/^

~ Pliant,

-    Ts£0'C

-    r-30'C ~jl*” 12,65m

-£Чм*/м³ЛА

-    К-1

~ р_н~Й6 кг/м*

-    j>t^u iOOO кг/м³

~ Pf 8,5am, Р_х^аР₃*Нвм, Р^бт, P_s^a10(wi,

8.5. Принятые обозначения

Таблица

Назначение параметров в алгоритме 1Смысл идентифицируемого 1 Идентифи-! параметра ! катор ! t • ____1__ 1 Размерность I ! * ...... I i г ? 3 i 4 ь газовый фактор , приведенный к нормальным условиям &р м3/м* 4 внешний диаметр трубы # мм А толщина стенки трубы Ш ш Q' расход жидкой фазы <? т/сут Qrr объемный расход газа QG м3гаэа/мэмефти У динамическая вязкость жидкой фазы / СП Я атмосферное давление Рр ат Рш начальное давление PH ат Рк конечное давление РК ат р среднее давление Р ат % содержание нефти в жидкой фазе (доли ед.} WH без размеры* Wg обводненность (доли ед.) W8 безр&змери* W обводненность (%) W % Z коэффициент сжимаемости Z бевразмерм.

Руководящий документ предназначен для инженерно-технических работников, занимавшихся проектированием, обустройством и эксплуатацией однотрубных систем сбора нефти и газа на нефтяных месторождениях.

РД "Технология предотвращения "ручейковой" коррозии в системах нефтегазосбора" разработан сотрудниками БНИИСПТнефть Корниловым Г.1\, Армейским Е.А., ЗУрьяновой В.А., Галимовой Г.30., Евстигнеевой А.И.» Иоаше Г Н, и сотрудником ЦЕШ ПО "Нижневар-товскнефтегаз" Кондратш О.П.

I	\ г \	3	1 4
s	коэффициент растворимости	S	M3/V Па
i	средняя температура нефти	т	°С
	стандартная температура	Т<р	°с
к	процент отбора газа трубчатым устройством	К	%
Qh	расход нефти	QH	т/сут
f	ускорение свободного падения	О	м/сек
f»	плотность нефти	R.H	кг/мэ
ft	плотность воды	RB	кг/м3
fi <r	расходное газосодеркание	V	безразмерн.
	расход газа	qq	м3/сек
Qom	объемный расход смеси	qcM	мэ/сек
	скорость смеси	иом	м/сек
	число Фруда смеси	FR	безразмерн.
eC	истинное газосодеркание	AL	безразмерн.
a'	истинная скорость жидкой фазы U1		м/сек
r	кинематическая вязкость жидкой фазы	VI	м^/сек
Rl	число Рейнольдса	RE	безразмерн.
<k	расчетный диаметр трубя	В	мм
/	динамическая вязкость газа название приемного пункта	ИИ	сП
-	номер участка	л/а/
u*	скорость газовой фазы	W	и/ сек

РУКОВОДЯЩЕЙ ДОКУМЕНТ

Технология предотвращения "ручейковой" коррозии в системах нефтегазосбора

РД 39*014?1и3-347-86    Вводится    впервые

Срок введения установлен с 14 июня 1986 г.

Срок действия до 14 июня 1989 г.

Настоящий РД является руководством для специалистов, занятых проектированием и эксплуатацией систем однотрубного нефте-газосбора.

Регламент устанавливает необходимые технологические режимы перекачки гаэоводонефтяной смеси, при которых повышается эффективность работы системы.

I. ОБЩЕ ПОЛОШВД

1.1.    Применение предлагаемой технологии в системах однотрубного нефтегаэосбора позволит:

повысить сроки службы и безаварийной эксплуатации трубопроводов;

снизить расход дорогостоящих ингибиторов коррозии до минимума;

исключить локальную "кан&вочную" коррозию;

уменьшить металлоемкость;

улучшить общие технико-экономические показатели работы систем.

1.2,    Предлагаемая технология распространяется на системы, гае

4

1)    нефти обладают ньютоновскими свойствами,а режим работы систем - непрерывный;

2)    содержание воды и газа в продукции скважин ограничивается величиной расходного объемного газосодержания не менее 0,4 и не более 0,9 при обводненности 30 % - 70 %_%

2,    ТРЕБОВАНИЯ, ПЩЪЯВЛЯЕМЫЕ К ШНОЛОГИЧЕСКШУ процессу

2.1,    Технологический процесс способствует обеспечению:

1)    определенных гидродинамических условий движения ющкой фазы с целью предотвращения "ручейковой^жкоррозии и перевода ее

в общую коррозию, которая в среднем на 4 лорадка ниже.

2)    степени защиты внутренней поверхности трубопроводов не ниже 88 %_% исходя из сроков их службы.

3.    ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И МАТЕРИАЛЫ,

ШОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ОСУЙ^СТВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ЗЛ. Для осуществления предлагаемого технологического процесса используются стандартные средства и оборудование, применяемые при транспорте газоводонефтякых смесей по обычной (базовой) технологии, дополнительного оборудования и средств не требуется.

3.2.    Предлагаемая технология не изменяет способов ввода в поток газоводонефтяюй смеси химических реагентов по обычной (базовой) технологии.

5

4, МЕХАНИЗМ ВЫРАБШИ МЕТАЛЛА В СТЕНКЕ ТРУБОПРОВОДА ПО ЕГО НИЖНЕЙ ОБРАЗУЮЩЕЙ

В оснору преклатаемой технологии положен следующий механизм разрушения стенок трубопровода.

4.1.    При движении маловязкоЯ обводненной нефти вместе с газом вода выделяется в третью свободную фазу. Наличие слоя воды под слоем нефти вызывает при определенных технологических условиях и режимах движения специфическую выработку металла стенки трубопровода по его нижней образующей в виде канавок, так называемую "ручейковую" коррозию.

4.2.    Такая выработка вызвана кавитационным и усталостным разрушениями, абразивным износом и электрохимической коррозией. Причиной возникновения первых трех факторов является волнообразование на границе раздела фаз, которое возникает вследствие их относительного движения.

4.3. При обтекании и разрушении волн потоком наблюдаются вторичные, обратные течения,с которым связано подрезание волк, отрыв, вращение капель, образование вихревых дорожек.

4.3.1.    Поверхность, прилегающая к восходящему и нисходящему участкам волны имеет пограничный слой, толщина которого по сравнению с размерами волны весьма мала. Но на этой толщине скорость по нормали к поверхности резко изменяется от скорости обтекания на границе раздела фаз до нуля на некотором расстояния от этой границы.

4.3.2.    Частицы жидкости, находящиеся вне пограничного слоя, в симметричных точках на восходящей и нисходящей ветвях волны имеют одинаковую скорость.

Частица жидкости внутри пограничного слоя в непосредственной близости к границе раздела кв-в* повшемия давления на

в

нисходящем участке ветви волны может остановиться и под воздействием распределения давления внешнего течешея двигаться в обратном направлении, оторваться и получить значительное вращение,

4-3.3, Вихри образуются в результате резкого изменения направления движения слоя жидкости от вертикального к горизонтальному в основании волда и в результате закрутки и срыва некоторого объема жидкости на гребне волны. Вихри образуются также в результате относительного обтекания газом капель жидкости, а также при обтекании и относительном сдвиге жидкостью мехпркмесей ( песок, окислы железа и другие взвешенные части-цы).

4.3.4,    В зависимости от скорости движения слоя воды, размеров мехпримесей одна их часть выпадает в осадок, другая находится во взвешенном состоянии.

Первые способствуют абразивному износу стенки трубы поскольку сами подвержены вращению по причине их относительного обтекания и образования вихрей.

А.3.5. Во всех случаях вихри группируются в более или менее правильный ряд, образуя вихревые дорожки.

4.4.    В результате вращения вихря внутри его образуются полости низкого давления (каверна), заполненные парами жиакоо-ти или же растворенными газами.

4.4.1. При входе "пустотных⁴ каверн в зоны с более высоким давлением или прекращении действия сил, способствующих образованию таких каверн, последние разрушаются вследствие перепада внешнего давления и давления внуврм каверны. При этом жидкость с большой скоростью заполняет гусготдае кАверны, что вызывает гидравлический удар с возникновением точечных давлений, доходящих до 30 Ша и более*

7

4.5.    Перекрытие волнами жидкости канала газа и их разрушение (так называемый процесс "захлебывания* трубопровода), а также кавитационные явления, связанные с образованием вихрей, вызывая)? вибрацию трубы.

4.5Л. При этом стенки трубопровода испытывают знакопеременные нагрузки, амплитуда колебаний которых направлена по вертикали. Б связи с этим знакопеременные нагрузки в основном приходятся на нижнюю, контактирующую с водой, и верхнюю,испытывающую воздействие газа, образующие трубопровода.

4.6.    Исходя из вышесказанного, с целью предотвращения *ру-чейковой*коррозии, необходимо предотвратить образование волн

и вихрей в особенности на границе раздела фаз "жцдкость--жидкость*. При этом локальная "ручейковая" коррозия сведется к общей, равномерной коррозии, которая по сравнению с "ручейко-вой* в среднем на 4 порядка ниже. К тому же методы и средства борьбы с общей коррозией известны.

5. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРВДОТВРАЩЕИШ "РУЧЕЙКОВОЙ* КОРРОЗИИ

5.1.    Исключить условия выделения воды в третью свободную фазу, т.е. исключить сацу базу образования воли. Эго условие выполняется в период добычи и транспорта безводной нефти при эксплуатации нефтяного месторождения в таи называемый безводный период.

5.2.    При транспорте маловязкой обводненной нефти исключать "ручейковую" коррозию можно:

1)    глубоким обезвоживанием и сбросом вцдехкшейся воды в начальном пункте;

2)    созданием в начальном пункте етойкой ведонефтяной эмульсии.

8

В практических условиях эксплуатации систем сбора укапанные выше методы трудоемки и не всегда выполнимы.

5.3.    Необходимо путем создания нужного режима ~ри обтеканхх волн уйти из области образования устойчивых вихревых дорожек.

Из экспериментальных исследований следует, что образование вихрей происходит в определешюй области турбулентного режима. Эту область режима необходимо всклочить путем обеспечения нужной скорости и режима двиг :*ия жидкой фазы в трубопроводе.

5.4.    В каждом конкретном случае способы реализации нужных режимов работы будут свои, т.е.при этом необходимо учесть ряд специфических требований, вытекающих из конкретных условий эксплуатации.

6. ПЕРЕВОД СИСТЕМ ПРОМЫСЛОВОГО СВОРА И ТРАНСПОРТА ПРОДУКЦИИ СКВШН НА ПРЕДЛАГАЕМУЮ ШНОЛОПШ

6.1. Для расслоенной структуры потока:

6.1 Л. Перевод системы промыслового сбора я транспорта продукции скважин на предлагаемую технологи» осуществляется для действующих трубопроводов и вновь проектируемых.

6.1.2.    В целях реализации технологии необходимым услови -ем, при котором локальные разрушения труб по их нижней образующей в виде канавок можно свести к общей коррозии» является обеспечение нужной истинной средней скорости движения жидкой фазы

И числа Рейнольдса.

Значение первого параметра должно быть не менее 0»65 м/с» а второго - не менее 10000.

6.1.3.    Истинная средняя скорость движения жидкой фазы равна

где Q - объемный расход жидкой фазы» ы³/с ; Cf_f - внутренний диаметр трубы, м ; о* - ист и woe газосодерж&ние смеси, 6,1.4, Число Рейнольдса жидкой фазы равно

где 9 - кинематическая вязкость жидкой фазы, м^/с,

6Л*5. Истинное газосодержание смеси о< определяется по формулам;

при

при

Г <4.0 я У<1.0 * КГ* Па ' с

*-м    J

't-w-jh-exfi-vKZi ^(:

р <4 и    1,0    ‘ИГ®    Па    -о

^ье»    «'

В (4) значение При

Па *е

( 5»

где

*- абсодитнал вязкость жидко* а газово!

-    критерий !руда смеси;

-    расходное объята» газоспдврааиив.

Ф«;