[go: up one dir, main page]

RU2768664C2 - Method of ultrasonic dispersion of demulsifier in oil-water emulsion - Google Patents

Method of ultrasonic dispersion of demulsifier in oil-water emulsion Download PDF

Info

Publication number
RU2768664C2
RU2768664C2 RU2020130445A RU2020130445A RU2768664C2 RU 2768664 C2 RU2768664 C2 RU 2768664C2 RU 2020130445 A RU2020130445 A RU 2020130445A RU 2020130445 A RU2020130445 A RU 2020130445A RU 2768664 C2 RU2768664 C2 RU 2768664C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ultrasonic
water
pipe
demulsifier
emulsion
Prior art date
Application number
RU2020130445A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020130445A (en
RU2020130445A3 (en
Inventor
Александр Владимирович Афанасьев
Владимир Сергеевич Вербицкий
Андрей Александрович Геталов
Алексей Викторович Деньгаев
Станислав Алексеевич Ильичев
Андрей Владимирович Куршин
Николай Валерьевич Невзоров
Борис Викторович Саргин
Михаил Александрович Черевко
Иван Викторович Грехов
Михаил Ильич Мигунов
Сергей Алексеевич Тарасевич
Виктор Владимирович Хрущев
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Славнефть-Мегионнефтегаз"
Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Объединение "Волна"
Общество с ограниченной ответственностью "Газпромнефть Научно-Технический Центр" (ООО "Газпромнефть НТЦ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Славнефть-Мегионнефтегаз", Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Объединение "Волна", Общество с ограниченной ответственностью "Газпромнефть Научно-Технический Центр" (ООО "Газпромнефть НТЦ") filed Critical Публичное акционерное общество "Славнефть-Мегионнефтегаз"
Priority to RU2020130445A priority Critical patent/RU2768664C2/en
Publication of RU2020130445A publication Critical patent/RU2020130445A/en
Publication of RU2020130445A3 publication Critical patent/RU2020130445A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2768664C2 publication Critical patent/RU2768664C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G33/00Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils
    • C10G33/02Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils with electrical or magnetic means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G33/00Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils
    • C10G33/04Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils with chemical means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to treatment of water-oil emulsions, in particular to methods providing separation of water-oil emulsions using dispersion of demulsifier under action of ultrasonic action. Invention relates to a method for ultrasonic dispersion of a demulsifier in an oil-water emulsion, involving supply of a demulsifier and treatment of the emulsion with ultrasound. Multi-frequency spectrum of the acoustic wave in the water-oil emulsion after the demulsifier introduction is created by the formation of forced oscillations of the cylindrical main pipe through which the oil-water emulsion flows, and to create forced vibrations of the pipe, the wetting perimeter is preliminarily determined by the liquid phase, the frequency spectrum of the pipe with the flowing oil-water emulsion, selecting resonance frequencies of the pipe and the corresponding vibration modes of the pipe in the wetting perimeter zone, determining the location of antinodes on the wetting perimeter, in which ultrasonic oscillation sources are installed, having operating frequency equal to resonance frequency, and the length of the ultrasonic action pipe section is determined by the formula: Lp=υ×tUS, where: Lp is the length of the pipe section, m; υ is the average actual flow rate of the water-oil emulsion at the ultrasonic treatment section, m/s; tUS is the empirically derived time of ultrasonic action, determined by the given water separation index for the given type of emulsion and the type of the demulsifier used with the input rate, s. Invention also relates to an apparatus for implementing the method.
EFFECT: reduced fraction of introduced demulsifier, reduced effect of emulsion temperature on oil-water separation process and reduced time of phase separation.
5 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки водонефтяных эмульсий (ВНЭ), в частности к способам, обеспечивающим разделение водонефтяных эмульсий с использованием диспергирования деэмульгатора при помощи ультразвукового(УЗ) воздействия.The invention relates to the field of processing water-oil emulsions (WOE), in particular to methods for separating water-oil emulsions using dispersion of a demulsifier using ultrasonic (US) exposure.

Деэмульгаторы широко применяются для разделения водонефтяных эмульсий, в частности, в сочетании с нагреванием и перемешиванием, для улучшения распределения деэмульгатора в объеме эмульсии. Во многих областях техники для смешивания и диспергации веществ в жидкой фазе широко используется ультразвук, одним из наиболее эффективных и широко используемых является режим акустической кавитации.Demulsifiers are widely used for the separation of water-oil emulsions, in particular, in combination with heating and stirring, to improve the distribution of the demulsifier in the bulk of the emulsion. In many areas of technology, ultrasound is widely used for mixing and dispersing substances in a liquid phase; one of the most effective and widely used is the acoustic cavitation mode.

Известен способ «Способ ультразвукового обессеривания ископаемых топлив в присутствии диалкиловых эфиров» (патент на изобретение RU № 2287551, опубликован 20.11.2006 г. МПК: C10G 29/22 и G 32/00), согласно которому обрабатываемую многофазную среду пропускают через ультразвуковую камеру в непрерывном проточном режиме в которой ультразвук воздействует на многофазную реакционную среду в течение времени, достаточного для того, чтобы вызвать превращение сульфидов в содержащем сульфиды жидком ископаемом топливе в сульфоны.There is a method "Method of ultrasonic desulfurization of fossil fuels in the presence of dialkyl ethers" (patent for invention RU No. 2287551, published on November 20, 2006, IPC: C10G 29/22 and G 32/00), according to which the processed multiphase medium is passed through an ultrasonic chamber in continuous flow mode in which ultrasound acts on a multi-phase reaction medium for a time sufficient to cause the conversion of sulfides in liquid fossil fuel containing sulfides to sulfones.

Анализ материалов данного аналога показывает, что для получения эффективной реакции требуются относительно высокие температуры (от 50 градусов и выше), достаточно точную дозировку смешиваемых химических реагентов, присутствие катализаторов. Для обработки больших объемов воднефтяных эмульсий в условиях месторождений применение данного способа весьма затруднительно и требует больших капитальных и стоимостных затрат.An analysis of the materials of this analog shows that in order to obtain an effective reaction, relatively high temperatures (from 50 degrees and above), a fairly accurate dosage of mixed chemicals, and the presence of catalysts are required. For processing large volumes of water-oil emulsions in field conditions, the use of this method is very difficult and requires large capital and cost costs.

Так же известен способ разрушения водонефтяной эмульсии с применением ультразвукового воздействия (патент RU № 2535793, опубликован 20.12.2014 г, МПК: C10G 33/02), который включает процесс обработки эмульсии деэмульгатором, ультразвуком, процесс отстаивания, а также предварительное определение оптимального уровня удельной акустической мощности ультразвука. Общими с заявляемым способом признаками является обработка водонефтяной эмульсии деэмульгатором и ультразвуком. Однако применение способа требует первоначального определения ряда частот, которые действуют на разные по размерам водяные глобулы и последовательная обработка водонефтяной эмульсии на найденных частотах, при этом отстаивание эмульсии происходит при УЗ-воздействии, что приводит к существенному увеличению общего времени обработки, и недостаточно эффективно при обработке больших объемов водонефтяных эмульсий.Also known is a method for the destruction of an oil-water emulsion using ultrasonic exposure (patent RU No. 2535793, published on December 20, 2014, IPC: C10G 33/02), which includes the process of processing the emulsion with a demulsifier, ultrasound, the settling process, as well as a preliminary determination of the optimal level of specific acoustic power of ultrasound. Common features with the claimed method are the treatment of the water-oil emulsion with a demulsifier and ultrasound. However, the application of the method requires the initial determination of a number of frequencies that act on water globules of different sizes and the sequential processing of the water-oil emulsion at the found frequencies, while the settling of the emulsion occurs during ultrasonic exposure, which leads to a significant increase in the total processing time, and is not effective enough when processing large volumes of water-oil emulsions.

Важным доказанным результатом данного способа является обоснование эффективности многочастотного воздействия для разделения эмульсий, но поскольку при обработке используются стержневые УЗ возбудители колебаний, являющиеся линейными (то есть работающими на одной частоте приборами) резонансными системами [4, 5, 8], требуется последовательная обработка эмульсии на разных частотах. Увеличению времени до 120-240 мин способствует то, что УЗ воздействие происходит на этапе гравитационного отстаивания. Это требует наличия в технологической цепи отстойников типа РВС большого объема.An important proven result of this method is the substantiation of the effectiveness of multi-frequency exposure for the separation of emulsions, but since the processing uses rod ultrasonic vibration exciters, which are linear (that is, devices operating at the same frequency) resonant systems [4, 5, 8], sequential processing of the emulsion is required for different frequencies. The increase in time up to 120-240 min is facilitated by the fact that the ultrasonic effect occurs at the stage of gravitational settling. This requires the presence in the technological chain of settling tanks of the RVS type of large volume.

Следовательно данное решение требует существенного увеличения затрат на оборудование и длительное время УЗ обработки, что ограничивает применение данного способа на практике.Therefore, this solution requires a significant increase in equipment costs and a long time of ultrasonic processing, which limits the application of this method in practice.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является Способ разделения водонефтяной эмульсии с применением УЗ воздействия (патент на изобретение № 2568980, опубликован 20.05.2015 г., МПК B01D 17/04, C02F 1/36, C10G 33/00), который включает в себя предварительное определение оптимальных частот ультразвукового воздействия в зависимости от размера капель воды в эмульсии, позволяющие достичь минимальной доли воды в нефти, а обработку эмульсии проводят с изменением оптимальной частоты ультразвукового воздействия в зависимости от изменения размера капель воды в процессе обработки.The closest to the claimed technical solution is a Method for separating an oil-water emulsion using ultrasonic exposure (patent for invention No. 2568980, published on May 20, 2015, IPC B01D 17/04, C02F 1/36, C10G 33/00), which includes preliminary determination of the optimal frequencies of ultrasonic exposure depending on the size of water droplets in the emulsion, allowing to achieve the minimum proportion of water in oil, and the emulsion is processed with a change in the optimal frequency of ultrasonic exposure, depending on the change in the size of water droplets during processing.

Данный способ является развитием патента-аналога RU № 2535793 в той части, что предварительный подбор оптимальных частот УЗ воздействия позволил сократить время отстаивания с ~120 мин до ~55 мин при поэтапной обработке эмульсии на разных частотах. Этапы обработки начинаются с высоких частот (~1000 кГц) и последовательно снижаются до частот (~32 кГц), что приводит к последовательному укрупнению и выпадению капель воды.This method is a development of the patent-analogue RU No. 2535793 in that the preliminary selection of the optimal frequencies of ultrasonic exposure made it possible to reduce the settling time from ~120 min to ~55 min with stage-by-stage processing of the emulsion at different frequencies. Processing steps start at high frequencies (~1000 kHz) and progressively decrease to frequencies (~32 kHz), which leads to successive enlargement and precipitation of water droplets.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разделения водонефтяной эмульсии и ускорению процесса сепарации водонефтяной эмульсии по сравнению с гравитационным отстаиванием.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the separation of the water-oil emulsion and accelerate the separation of the water-oil emulsion in comparison with gravity settling.

Недостатками данного способа является необходимость больших объемов резервуаров гравитационного отстаивания (резервуары РВС), высокие температуры нагрева водонефтяной эмульсии, большая доля вводимого деэмульгатора для получения эффекта. Последовательный процесс ультразвуковой обработки эмульсии (с более высоких частот до относительно низких), связанный с коагуляцией глобул воды, требует дополнительных аппаратурных (стержневые УЗ излучатели) и временных затрат.The disadvantages of this method is the need for large volumes of gravity sedimentation tanks (RVS tanks), high heating temperatures of the oil-water emulsion, a large proportion of the introduced demulsifier to obtain the effect. The sequential process of ultrasonic treatment of an emulsion (from higher frequencies to relatively low ones), associated with the coagulation of water globules, requires additional hardware (rod ultrasound emitters) and time.

Техническими проблемами, на решение которых направлено настоящее изобретение, является снижение доли вводимого деэмульгатора, уменьшение влияния температуры эмульсии на процесс разделения «нефть-вода» и сокращение времени разделения фаз.The technical problems to be solved by the present invention are to reduce the proportion of introduced demulsifier, to reduce the influence of the emulsion temperature on the oil-water separation process, and to reduce the time of phase separation.

Для этого, в заявляемом способе, осуществляется формирование, в процессе транспортировки водонефтяной эмульсии, одновременного многочастотного ультразвукового воздействия после ввода деэмульгатора, в течение заданного времени, которое определяется опытным путем, что приводит к решению технических проблем, указанных выше.To do this, in the claimed method, the formation, in the process of transporting the water-oil emulsion, is carried out, simultaneous multi-frequency ultrasonic exposure after the introduction of the demulsifier, for a given time, which is determined empirically, which leads to the solution of the technical problems indicated above.

Указанные технические проблемы решаются за счет использования способа разделения водонефтяной эмульсии с применением ультразвукового воздействия, включающий подачу деэмульгатора и обработку эмульсии многочастотным ультразвуком с предварительным подбором спектра воздействия и необходимого временного интервала для получения оптимального размера капель воды, при этом многочастотный спектр акустической волны в водонефтяной эмульсии после ввода деэмульгатора создается за счет формирования вынужденных колебаний цилиндрической магистральной трубы, по которой протекает водонефтяная эмульсия, а для создания вынужденных колебаний трубы предварительно определяют периметр смачивания по жидкой фазе, частотный спектр колебаний трубы с протекающей водонефтяной эмульсией, выделяют одну главную и несколько боковых резонансных частот и соответствующие им формы колебаний трубы в зоне периметра смачивания, определяют местонахождение пучностей для установленных форм колебаний, где размещают источники ультразвуковых колебаний, имеющих рабочие частоты, равные частоте главной и боковых гармоник, а длину участка ультразвукового воздействия определяют заданным показателем водоотделения для данного типа эмульсии и деэмульгатора и определяется по установленной формуле, для набора необходимого времени коагуляции водяных глобул.These technical problems are solved by using a method for separating a water-oil emulsion using ultrasonic action, including the supply of a demulsifier and processing the emulsion with multi-frequency ultrasound with a preliminary selection of the action spectrum and the necessary time interval to obtain the optimal size of water droplets, while the multi-frequency spectrum of the acoustic wave in the water-oil emulsion after the introduction of the demulsifier is created due to the formation of forced vibrations of a cylindrical main pipe through which an oil-water emulsion flows, and to create forced vibrations of the pipe, the wetting perimeter for the liquid phase is preliminarily determined, the frequency spectrum of vibrations of the pipe with the flowing oil-water emulsion, one main and several lateral resonant frequencies are selected, and the corresponding vibration modes of the pipe in the area of the wetting perimeter determine the location of the antinodes for the established vibration modes, where the ultrasonic sources are placed. sonic vibrations having operating frequencies equal to the frequency of the main and side harmonics, and the length of the section of ultrasonic exposure is determined by the specified water separation indicator for a given type of emulsion and demulsifier and is determined by the established formula to set the required coagulation time of water globules.

Достигаемый технический результат заключается в создании вынужденных колебаний цилиндрической магистральной трубы, по которой протекает эмульсия, за счет формирования многочастотного спектра при нелинейных колебаниях магистральной трубы и необходимого времени ультразвукового воздействия.The technical result achieved is to create forced vibrations of a cylindrical main pipe through which the emulsion flows, due to the formation of a multi-frequency spectrum with nonlinear vibrations of the main pipe and the required time of ultrasonic exposure.

Предлагаемое изобретение позволяет проводить многочастотную ультразвуковую обработку эмульсии на внутрипромысловых и магистральных трубопроводах, трубопроводах объектов подготовки нефти, при этом набирается необходимый временной интервал для получения и выпадения (коагуляции) капель воды, а многочастотный спектр акустической волны в водонефтяной эмульсии создается за счет формирования вынужденных колебаний цилиндрической магистральной трубы, по которой протекает водонефтяная эмульсия, то есть в динамике, а не на этапе отстаивания, как это предложено в прототипе, при этом для формирования одновременного многочастотного спектра используются свойства нелинейных колебаний самой магистральной трубы при точечных вынужденных колебаниях /1-3/.The present invention allows for multi-frequency ultrasonic treatment of the emulsion on infield and main pipelines, pipelines of oil treatment facilities, while gaining the necessary time interval for the production and precipitation (coagulation) of water droplets, and the multi-frequency spectrum of the acoustic wave in the water-oil emulsion is created due to the formation of forced vibrations of the cylindrical the main pipe through which the oil-water emulsion flows, that is, in dynamics, and not at the settling stage, as proposed in the prototype, while the properties of nonlinear oscillations of the main pipe itself are used to form a simultaneous multi-frequency spectrum with point forced oscillations /1-3/.

Физическая основа данного патента заключается в эффективной диспергации вводимого деэмульгатора за счет действия многочастотного акустического поля в жидкой фазе эмульсии при ее транспортировке по трубопроводу. Амплитуда акустической волны, как и в прототипе, не должны превышать порога образования стойких прямых эмульсий.The physical basis of this patent lies in the effective dispersion of the introduced demulsifier due to the action of a multi-frequency acoustic field in the liquid phase of the emulsion during its transportation through the pipeline. The amplitude of the acoustic wave, as in the prototype, should not exceed the threshold for the formation of stable direct emulsions.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг. 1 представлен пример верификационных расчетов (программа SCAD) собственных колебаний незаполненной цилиндрической оболочки, свободно опертой на торцах (1 форма колебаний), на Фиг. 2 - расчетный и реальный многочастотный спектр нелинейных колебаний трубы, на Фиг. 3 - реальный многочастотный спектр колебаний трубы в диапазоне частот до 300 кГц (докавитационный режим колебаний), на Фиг. 4 - расположение возбудителей УЗ колебаний в зоне периметра смачивания магистральной трубы, на Фиг. 5 - зависимость кинетики выпадения воды W(%) от времени УЗ воздействия в лабораторных опытах при выходе на уровень разделения эмульсии W=>93% (В/Н=67%, Т=40°С, норма ввода ДЭ=50%), на Фиг. 6 - зависимость кинетики выпадения воды W (%) при действии УЗ обработки различной длительности и без УЗ обработки (В/Н=67%, ДЭ=50%, Т=35°С), на Фиг. 7 - этап работ, связанный с моделированием деэмульсации ВНЭ в магистральной трубе (одна из возможных моделей лабораторной установки), на Фиг. 8 - зависимости удельного расхода реагента-деэмульгатора Эмалсотрон R2601 (А) и DEM 0840 во время проведения ОПИ (ДНС-2 Тайлаковского месторождения ПАО «Славнефть-Мегионнефтегаз»).The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows an example of verification calculations (SCAD program) of natural vibrations of an unfilled cylindrical shell, freely supported on the ends (1 mode of vibration), in Fig. 2 - calculated and real multi-frequency spectrum of nonlinear vibrations of the pipe, in Fig. 3 - real multi-frequency spectrum of pipe oscillations in the frequency range up to 300 kHz (pre-cavitation mode of oscillations), in Fig. 4 - the location of the exciters of ultrasonic vibrations in the zone of the perimeter of the wetting of the main pipe, in Fig. 5 - dependence of the kinetics of water precipitation W (%) on the time of ultrasonic exposure in laboratory experiments when reaching the level of separation of the emulsion W \u003d 93% (W / H \u003d 67%, T \u003d 40 ° C, input rate DE \u003d 50%), in FIG. 6 - dependence of the kinetics of water precipitation W (%) under the action of ultrasonic treatment of various durations and without ultrasonic treatment (W/H=67%, DE=50%, T=35°C), in Fig. 7 - the stage of work associated with the simulation of WNE demulsification in the main pipe (one of the possible models of a laboratory installation), in Fig. 8 - dependences of the specific consumption of the reagent-demulsifier Emalsotron R2601 (A) and DEM 0840 during the pilot test (DNS-2 of the Taylakovskoye field of Slavneft-Megionneftegaz PJSC).

Для примера, на рисунке Фиг. 1 представлен верификационный пример расчета (программа SCAD) 1-й формы собственных колебаний незаполненной цилиндрической оболочки, свободно опертой на торцах (сталь, толщина стенки 2,5 мм, радиус трубы 76 мм, длина 305 мм). Диапазон частот для таких размеров цилиндрической оболочки лежит от ~354 Гц (1 форма колебаний), до ~2832 Гц (150 форма колебаний). Такой диаметр труб характерен для кустовых трубопроводов.For example, in Fig. Figure 1 shows a verification example of calculation (SCAD program) of the 1st eigenmode of an unfilled cylindrical shell freely supported at the ends (steel, wall thickness 2.5 mm, pipe radius 76 mm, length 305 mm). The frequency range for such dimensions of a cylindrical shell lies from ~354 Hz (1st mode) to ~2832 Hz (150 mode). This pipe diameter is typical for cluster pipelines.

Магистральные трубы на месторождениях и объектах подготовки нефти имеют, как правило, диаметр >400 мм, и заполненность жидкой фазой водонефтяной эмульсии ~50% по сечению трубы. Для таких условий теоретический расчет частот крайне затруднителен, учитывая реальную динамику движения жидкости. На практике наиболее достоверным является экспериментальный способ определения резонансов и частот колебаний. По аналогии с прототипом, можно выделить верхний диапазон частот до ~1 МГц. Проведенные исследования показали, что верхний диапазон частот существенно снижается в нижнюю часть спектра при увеличении обводненности до 60-80%. Для получения гармоник спектра колебаний (до ~500 кГц) необходимо использовать вынужденные точечные колебания магистральной трубы.The main pipes at the fields and oil treatment facilities have, as a rule, a diameter of >400 mm, and the filling of the liquid phase of the water-oil emulsion is ~ 50% over the pipe section. For such conditions, the theoretical calculation of frequencies is extremely difficult, given the real dynamics of fluid motion. In practice, the most reliable is the experimental method for determining resonances and vibration frequencies. By analogy with the prototype, you can select the upper frequency range up to ~1 MHz. Studies have shown that the upper frequency range significantly decreases to the lower part of the spectrum with an increase in water cut to 60-80%. To obtain harmonics of the oscillation spectrum (up to ~500 kHz), it is necessary to use forced point oscillations of the main pipe.

В качестве источников УЗ энергии могут быть использованы пьезоэлектрические или магнитострикционные возбудители колебаний и питающие генераторы [4, 5, 8].Piezoelectric or magnetostrictive oscillation exciters and supply generators can be used as sources of ultrasonic energy [4, 5, 8].

Так масса типового пьезоэлектрического возбудителя колебаний составляет 0,5-0,7 кг, что создает силовую нагрузку на частоте 22 кГц при амплитуде 5 мкм, равную ~6,8 килоньютон. Короткое действие силовой нагрузки не вызывает необратимых деформаций трубопровода, но в месте приложения силы возникают локальные прогибы с нелинейной зависимостью упругой восстанавливающей силы от прогиба, то есть возникают условия резонанса в нелинейных колебаниях [6, параграф 29].Thus, the mass of a typical piezoelectric oscillation exciter is 0.5-0.7 kg, which creates a force load at a frequency of 22 kHz with an amplitude of 5 μm, equal to ~6.8 kilonewtons. A short action of a force load does not cause irreversible deformations of the pipeline, but local deflections occur at the place of application of the force with a nonlinear dependence of the elastic restoring force on the deflection, that is, resonance conditions arise in nonlinear oscillations [6, paragraph 29].

В этом случае возникает многочастотный спектр колебаний магистральной трубы. На Фиг. 2 показан теоретический и экспериментальный спектр колебаний трубы в случае нелинейного локального резонанса в режиме малой амплитуды колебаний (1-2 мкм). При данной силовой нагрузке спектр ограничен частотой ~100-120 кГц.In this case, a multi-frequency spectrum of oscillations of the main pipe arises. On FIG. Figure 2 shows the theoretical and experimental spectrum of pipe oscillations in the case of nonlinear local resonance in the mode of small oscillation amplitude (1-2 μm). With a given power load, the spectrum is limited to a frequency of ~100–120 kHz.

Частота с максимальной амплитудой колебаний называется главной (основной), субгармоники - боковыми. Теоретический расчет соответствует кубической зависимости упругой силы от прогиба (возникают нечетные гармоники [6]). При квадратичном законе «сила упругости – прогиб» возникают четные гармоники. На практике, Фиг. 3, фиксируются спектры с достаточно широким диапазоном частот, что физически подтверждает реальную картину динамики деформаций во времени - по мере нарастания силы идет последовательный процесс перехода силы упругости от прогиба с аппроксимацией по линейному закону (Гука) к квадратичному, кубическому и т.д. Реальный экспериментальный спектр соответствует колебаниям трубы диаметром 426 мм (толщина стенки 7 мм) под действием силового воздействия частотой 20,8 кГц от пьезоэлектрического возбудителя УЗ колебаний с подаваемой мощностью 70 Вт. Колебания фиксировались с помощью аппаратуры Брюль и Къер на цифровой осциллограф VellemanPCSU1000, датчики акустической эмиссии имели линейную АЧХ в диапазоне частот до ~400 кГц. Для увеличения амплитуды боковых гармоник в диапазоне 100-300 кГц применяются дополнительные УЗ возбудители колебаний с необходимыми частотами.The frequency with the maximum amplitude of oscillations is called the main (main), subharmonics - side. The theoretical calculation corresponds to the cubic dependence of the elastic force on the deflection (odd harmonics appear [6]). With the quadratic law "elastic force - deflection", even harmonics arise. In practice, Fig. 3, spectra are recorded with a fairly wide frequency range, which physically confirms the real picture of the dynamics of deformations in time - as the force increases, a consistent process of the transition of the elastic force from deflection with approximation according to the linear law (Hooke) to quadratic, cubic, etc. takes place. The real experimental spectrum corresponds to vibrations of a pipe with a diameter of 426 mm (wall thickness 7 mm) under the action of a force with a frequency of 20.8 kHz from a piezoelectric exciter of ultrasonic vibrations with a supplied power of 70 W. Oscillations were recorded using Brüel and Kjær equipment on a VellemanPCSU1000 digital oscilloscope; acoustic emission sensors had a linear frequency response in the frequency range up to ~400 kHz. To increase the amplitude of side harmonics in the range of 100-300 kHz, additional ultrasonic vibration exciters with the required frequencies are used.

Если дополнительные УЗ возбудители боковых гармоник не применяются, то, на практике, 90-95% энергии колебаний сосредоточено в первых 3-4 гармониках, включая главную (Фиг. 2Б) при верхнем диапазоне частот ~100-120 кГц.If additional ultrasonic side harmonic exciters are not used, then, in practice, 90-95% of the oscillation energy is concentrated in the first 3-4 harmonics, including the main one (Fig. 2B) in the upper frequency range ~100-120 kHz.

Для оптимального размещения УЗ возбудителей колебаний используется следующая методика.For optimal placement of ultrasonic vibration exciters, the following technique is used.

Первоначально определяется профиль (периметр смачивания) течения ВНЭ в трубе, то есть определение границы раздела фаз «жидкость-газ».Initially, the profile (wetting perimeter) of the WNE flow in the pipe is determined, that is, the definition of the “liquid-gas” phase boundary.

Данная процедура необходима для того, чтобы обеспечить прохождение акустической энергии от возбудителя УЗ колебаний в жидкую фазу ВНЭ. При наличии с внутренней стороны трубы газовой шапки, в силу законов отражения и малой толщины трубы по сравнению с длиной волны, возникают интенсивные откольные явления, выводящие из строя возбудители колебаний. При прохождении акустической волны через стенку трубы в жидкую среду такие эффекты не наблюдались.This procedure is necessary in order to ensure the passage of acoustic energy from the exciter of ultrasonic oscillations into the liquid phase of the VNE. In the presence of a gas cap on the inside of the pipe, due to the laws of reflection and the small thickness of the pipe compared to the wavelength, intense spall phenomena occur, which disable the oscillation exciters. No such effects were observed when an acoustic wave passed through the pipe wall into a liquid medium.

Периметр смачивания определяется с помощью стандартных ультразвуковых расходомеров, например АКРОН-01, где в руководстве по эксплуатации данная процедура описана [7, параграф 13].The wetting perimeter is determined using standard ultrasonic flowmeters, for example AKRON-01, where this procedure is described in the operation manual [7, paragraph 13].

Оптимальный спектр частот УЗ воздействия определяется аналогично прототипу для получения минимального времени выпадения глобул воды (коагуляции). В полевых условиях дополнительно проводится проверка на лабораторной установке (представлен вариант), рисунок Фиг. 7. Набор частот определяется по спектру вынужденных колебаний и амплитуде главной и боковых гармоник. Для этого используют набор УЗ возбудителей колебаний с разной частотой воздействия и получают зависимость амплитуды A(f) колебаний главной гармоники в зоне периметра смачивания от частоты. Рекомендуется использовать нижний участок трубы, гарантированно имеющий наполнение жидкой фазой ВНЭ. Выбирается частота f (диапазон 15-25 кГц), где амплитуда А будет максимальна при фиксированной мощности, подаваемой на возбудитель УЗ колебаний. Измеритель вибрации располагается на расстоянии 20-25 см от возбудителя УЗ колебаний. Зона действия возбудителя УЗ колебаний оценивается по длине волны на выбранной частоте:The optimal frequency spectrum of ultrasonic exposure is determined similarly to the prototype to obtain the minimum time of precipitation of water globules (coagulation). In the field, an additional check is carried out on a laboratory installation (a variant is presented), figure Fig. 7. The set of frequencies is determined by the spectrum of forced oscillations and the amplitude of the main and side harmonics. To do this, a set of ultrasonic vibration exciters with different exposure frequencies is used and the frequency dependence of the amplitude A(f) of the main harmonic oscillations in the wetting perimeter zone is obtained. It is recommended to use the lower section of the pipe, which is guaranteed to be filled with the VNE liquid phase. The frequency f is selected (range 15-25 kHz), where the amplitude A will be maximum at a fixed power supplied to the exciter of ultrasonic vibrations. The vibration meter is located at a distance of 20-25 cm from the exciter of ultrasonic vibrations. The zone of action of the exciter of ultrasonic vibrations is estimated by the wavelength at the selected frequency:

Figure 00000001
Figure 00000001

где L - зона действия одиночного УЗ возбудителя колебаний, м;where L is the zone of action of a single ultrasonic vibration exciter, m;

С - скорость продольных волн в материале трубы, м/с;C is the velocity of longitudinal waves in the pipe material, m/s;

f - рабочая частота, Гц.f - operating frequency, Hz.

Так для частоты f=15000 Гц (главная гармоника), скорости продольных волн С=6000 м/с, длина зоны действия составит 0,4-1,2 м, что и составляет шаг расположения возбудителей УЗ колебаний, имеющих собственную частоту, совпадающую с главной. При этом в рассчитанной зоне будут наблюдаться и главная, и боковые гармоники. Для усиления амплитуды боковых гармоник, при необходимости, можно аналогичным образом рассчитать шаг установки УЗ возбудителей колебаний, имеющих частоты, совпадающие с боковыми гармониками. Их установку необходимо выполнять в места, определенные как пучности форм колебаний, имеющих равные частоты с боковыми гармониками. Для этого при работе УЗ возбудителя колебаний на основной гармонике используется контактный метод (широкополосный виброщуп) [8] и находят места с максимальной амплитудой колебаний, соответствующей выбранной боковой гармонике колебаний в зоне периметра смачивания магистральной трубы. Таким образом, делается разметка размещения возбудителей колебаний.So for the frequency f=15000 Hz (main harmonic), the velocity of longitudinal waves C=6000 m/s, the length of the action zone will be 0.4-1.2 m, which is the location step of the exciters of ultrasonic oscillations having their own frequency coinciding with main. In this case, both the main and side harmonics will be observed in the calculated zone. To amplify the amplitude of the side harmonics, if necessary, it is possible to similarly calculate the installation step of ultrasonic vibration exciters having frequencies coinciding with the side harmonics. Their installation must be carried out in places defined as antinodes of vibration modes that have equal frequencies with side harmonics. To do this, when the ultrasonic vibration exciter operates on the main harmonic, the contact method (broadband vibration probe) [8] is used and places with the maximum vibration amplitude corresponding to the selected lateral vibration harmonic in the wetting perimeter zone of the main pipe are found. Thus, the layout of the placement of vibration exciters is done.

На рисунке Фиг. 4 представлена практическая реализация размещения пьезоэлектрических УЗ возбудителей колебаний на магистральной трубе объекта ДНС-2 Тайлаковского месторождения компании ПАО «Славнефть-Мегионнефтегаз». Излучатели расположены в нижней полуокружности трубы диаметром 426 мм, которая идентифицирована с периметром смачивания.In Fig. 4 shows the practical implementation of the placement of piezoelectric ultrasonic vibration exciters on the main pipe of the BPS-2 facility of the Taylakovskoye field of PJSC Slavneft-Megionneftegaz. The emitters are located in the lower semicircle of the pipe with a diameter of 426 mm, which is identified with the wetting perimeter.

Для определения необходимого времени УЗ озвучивания, предварительно определяется диаграмма кинетики выпадения воды W(%) для конкретной ВНЭ, применяемого деэмульгатора, температуры, водосодержания и т.д. Можно использовать методы, описанные в прототипе.To determine the required time of ultrasonic sounding, a diagram of the kinetics of water precipitation W (%) is preliminarily determined for a specific VNE, the demulsifier used, temperature, water content, etc. You can use the methods described in the prototype.

На Фиг. 5 представлена зависимость кинетики водоотделения W(%) от времени УЗ воздействия в лабораторных опытах при выходе на уровень разделения эмульсии W=>93% (В/Н=67%, Т=40°С, ДЭ=50%). Показатель ввода деэмульгатора составляет ДЭ=50% от нормы ввода, когда ВНЭ не подвержена воздействию УЗ колебаний.On FIG. Figure 5 shows the dependence of the kinetics of water separation W(%) on the time of ultrasonic exposure in laboratory experiments when reaching the level of separation of the emulsion W => 93% (W/H=67%, T=40°C, DE=50%). The input rate of the demulsifier is DE=50% of the input rate, when the VNE is not affected by ultrasonic vibrations.

Это время было ограничено временем прохождения по отстойникам ДНС, то есть без использования резервуаров РВС, и составляет до 40 минут. Моделирование осуществлялось в модельных цилиндрических каналах с УЗ воздействием на основе реальных магистральных труб, рисунок Фиг. 8. Определено на реальной эмульсии с объекта, что при вводе 50% деэмульгатора от нормы (норма составляла 180 гр/тонну), при существующих показателях обводненности (В/Н=67%,) и температуре Т=40°С, время УЗ озвучивания должно быть ~60 сек. Аналогичные результаты получены на Приобском месторождении [9].This time was limited by the time of passage through the settling tanks of the BPS, that is, without the use of RVS tanks, and is up to 40 minutes. Modeling was carried out in model cylindrical channels with ultrasonic impact based on real main pipes, figure Fig. 8. It was determined on a real emulsion from the object that with the introduction of 50% of the demulsifier from the norm (the norm was 180 g / ton), with the existing water cut indicators (W / H = 67%,) and temperature T = 40 ° C, the time of ultrasonic sounding should be ~60 sec. Similar results were obtained at the Priobskoye field [9].

На рисунке Фиг. 6 показана зависимость кинетики выпадения воды W(%) при действии УЗ обработки различной длительности и без УЗ обработки (В/Н=67%, ДЭ=50%, Т=35°С). Сравнивая зависимости Фиг. 5 и Фиг. 6 видно, что снижение температуры ВНЭ с 40°С до 35°С практически не влияет на время водоотделения с порогом W(%)=>93%, при этом время разделения с вариантом без УЗ озвучивания сокращается в 3 раза, с 90 мин при 100% вводе ДЭ без УЗ), до 30 минут при времени действия УЗ 60 сек и норме ввода ДЭ=50%. Такие показатели позволяют кардинально пересмотреть структуру объектов подготовки нефти по показателям капитальных затрат, сделать их компактными и эффективными.In Fig. 6 shows the dependence of the kinetics of water precipitation W(%) under the action of ultrasonic treatment of various durations and without ultrasonic treatment (W/H=67%, DE=50%, T=35°C). Comparing the dependencies of Fig. 5 and FIG. It can be seen from Fig. 6 that a decrease in the WHE temperature from 40°C to 35°C has practically no effect on the water separation time with a threshold W(%) => 93%, while the separation time with the variant without ultrasonic sonication is reduced by 3 times, from 90 min at 100% input of DE without US), up to 30 minutes with the duration of US 60 seconds and the rate of input of DE=50%. Such indicators make it possible to radically reconsider the structure of oil treatment facilities in terms of capital costs, to make them compact and efficient.

Турбулентность потока ВНЭ в магистральной трубе улучшает показатели водоотделения и сокращает время УЗ озвучивания. При установленной скорости протекания ВНЭ в трубе ~1 м/с данный способ требует установки УЗ возбудителей на участке трубы Lтр длиной ~60 метров, что и было реализовано:The turbulence of the WNE flow in the main pipe improves water separation and reduces the time of ultrasonic sounding. At a set flow rate of WNE in a pipe of ~1 m/s, this method requires the installation of ultrasonic exciters in a pipe section Ltr ~60 meters long, which was implemented:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Lтр - длина магистральной трубы, м;where Ltr is the length of the main pipe, m;

υ - средняя фактическая скорость протекания водонефтяной эмульсии, м/с;υ - average actual flow rate of water-oil emulsion, m/s;

tУЗ - эмпирически полученное время УЗ-воздействия при протекании водонефтяной эмульсии, с.t US - empirically obtained time of US exposure during the flow of water-oil emulsion, s.

При реализации данного способа в ходе опытно-промысловых испытаний (ОПИ) на ДНС-2 Тайлаковского месторождения компании ПАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» получены следующие данные по снижению нормы ввода деэмульгатора рисунок Фиг. 8. Испытания были проведены на двух типах деэмульгаторов - Эмалсотрон R2601 и DEM 0840. Поскольку реальная работа объектов имеет периоды нестабильности, где приходилось отключать действие УЗ возбудителей, то такие периоды отмечены кругами.When implementing this method in the course of pilot field tests (PTI) at the BPS-2 of the Taylakovskoye field of PJSC Slavneft-Megionneftegaz, the following data were obtained on reducing the demulsifier input rate (Fig. 8. The tests were carried out on two types of demulsifiers - Emalsotron R2601 and DEM 0840. Since the actual operation of objects has periods of instability, when it was necessary to turn off the action of ultrasonic exciters, such periods are marked with circles.

Из представленных на Фиг. 8 данных видно, что использование заявленного способа диспергации деэмульгатора обеспечивает значительное сокращение нормы ввода деэмульгатора (-35%), что зафиксировано в Актах проведения ОПИ.Of those shown in Fig. 8 data shows that the use of the claimed method of dispersion of the demulsifier provides a significant reduction in the input rate of the demulsifier (-35%), which is recorded in the Test Report.

При использовании данного способа существенно снижено влияние температуры ВНЭ на процесс разделения «нефть-вода», полностью подтвердив лабораторные испытания. В момент начала проведения ОПИ и до периода середины октября 2019 года температура ВНЭ плавно понижалась с ~37°С до 32°С. При наступлении зимних условий эксплуатации, температура ВНЭ опускалась до ~23°С-25°С, однако это не привело к увеличению нормы ввода деэмульгатора. Лабораторные исследования также показали, что при УЗ воздействии длительностью 60 сек, допускается понижение температуры до 10°С от нормы (без УЗ воздействия) без ухудшения динамики разделения фаз, при этом дополнительно наблюдается снижение нормы ввода деэмульгатора на 25%-40%.When using this method, the influence of the WOE temperature on the oil-water separation process is significantly reduced, fully confirming laboratory tests. At the start of the pilot test and until mid-October 2019, the WHE temperature gradually decreased from ~37°С to 32°С. With the onset of winter operating conditions, the WHE temperature dropped to ~23°C-25°C, but this did not lead to an increase in the demulsifier input rate. Laboratory studies also showed that under ultrasonic exposure lasting 60 seconds, the temperature can drop to 10°C from the norm (without ultrasonic exposure) without worsening the dynamics of phase separation, while additionally there is a decrease in the demulsifier input rate by 25% -40%.

Увеличение времени УЗ-воздействия позволяет дополнительно снизить расход химреагентов, ускорить процесс фазоразделения при использовании заявленного способа ультразвуковой диспергации деэмульгатора.Increasing the time of ultrasonic exposure makes it possible to further reduce the consumption of chemicals, accelerate the process of phase separation when using the claimed method of ultrasonic dispersion of the demulsifier.

Таким образом, при использовании способа ультразвуковой диспергации деэмульгатора в водонефтяной эмульсии обеспечивается эффективное распределение деэмульгатора по всему объему эмульсии, что приводит к более эффективному и быстрому фазоразделению, а также позволяет сократить количество используемого деэмульгатора, снизить влияние температуры эмульсии на время разделения фаз.Thus, when using the method of ultrasonic dispersion of a demulsifier in a water-oil emulsion, an effective distribution of the demulsifier throughout the entire volume of the emulsion is ensured, which leads to more efficient and faster phase separation, and also allows to reduce the amount of demulsifier used, reduce the effect of the emulsion temperature on the phase separation time.

Источники информацииSources of information

1. Биргер И.А., Пановко Я.Г. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трех томах. Том 3. Москва. Машиностроение, 1968, стр. 437.1. Birger I.A., Panovko Ya.G. Strength, stability, fluctuations. Handbook in three volumes. Volume 3. Moscow. Mashinostroenie, 1968, p. 437.

2. Вольмир А.С. Оболочки в потоке жидкости и газа. Задачи гидроупругости. Москва, Наука, 1979.2. Volmir A.S. Shells in liquid and gas flow. Problems of hydroelasticity. Moscow, Nauka, 1979.

3. Бобков Г.В., Геталов А.А., Рухман А.А., Рухман Е.П., Саргин Б.В., Писарев В.Н. Технология ультразвукового кавитационного воздействия на жидкие среды. Международная научная конференция «Техническая акустика: разработки, проблемы, перспективы». Витебский Гос. Техн. Универ-т, сентябрь, 2016.3. Bobkov G.V., Getalov A.A., Rukhman A.A., Rukhman E.P., Sargin B.V., Pisarev V.N. Technology of ultrasonic cavitation impact on liquid media. International scientific conference "Technical acoustics: developments, problems, prospects". Vitebsk State. Tech. University, September, 2016.

4. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. Москва. Изд-во Иностранной литературы, 1957.4. Bergman L. Ultrasound and its application in science and technology. Moscow. Publishing House of Foreign Literature, 1957.

5. Агранат Б.А., Дубровин М.Н., Хаевский Н.Н., Эскин Г.И. Основы физики и техники ультразвука. Москва, Высшая школа, 1987.5. Agranat B.A., Dubrovin M.N., Khaevsky N.N., Eskin G.I. Fundamentals of physics and technology of ultrasound. Moscow, Higher School, 1987.

6. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. Том 1. Теоретическая физика. Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2019.6. Landau L.D., Lifshits E.M. Mechanics. Volume 1. Theoretical physics. Moscow, FIZMATLIT, 2019.

7. Расходомер ультразвуковой с накладными излучателями АКРОН-01. Руководство по эксплуатации. АЦПР.407154.011 РЭ. 2009 г.7. Ultrasonic flow meter with attached emitters AKRON-01. Manual. ATsPR.407154.011 RE. 2009

8. Хмелев В.Н., Сливин А.Н., Барсуков Р.В., Цыганок С.Н., Шалунов А.В. Применение ультразвука высокой интенсивности в промышленности. Бийск, Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, 2010.8. Khmelev V.N., Slivin A.N., Barsukov R.V., Tsyganok S.N., Shalunov A.V. Application of high intensity ultrasound in industry. Biysk, Altai State Technical University Publishing House. I.I. Polzunova, 2010.

9. Деньгаев А.В., Вербицкий B.C., Мищенко И.Т., Геталов А.А., Саргин Б.В., Грехов И.В., Богданов А.В., Тарасевич С.А. Перспективы использования ультразвукового воздействия в процессе подготовки нефти на Приобском месторождении / Нефтяное хозяйство, март 2020, стр. 28-30.9. Dengaev A.V., Verbitsky B.C., Mishchenko I.T., Getalov A.A., Sargin B.V., Grekhov I.V., Bogdanov A.V., Tarasevich S.A. Prospects for the use of ultrasonic treatment in the process of oil preparation at the Priobskoye field / Oil Industry, March 2020, pp. 28-30.

Claims (13)

1. Способ ультразвуковой диспергации деэмульгатора в водонефтяной эмульсии, включающий подачу деэмульгатора и обработку эмульсии ультразвуком, отличающийся тем, что многочастотный спектр акустической волны в водонефтяной эмульсии после ввода деэмульгатора создают за счет формирования вынужденных колебаний цилиндрической магистральной трубы, по которой протекает водонефтяная эмульсия, а для создания вынужденных колебаний трубы предварительно определяют периметр смачивания по жидкой фазе, частотный спектр колебаний трубы с протекающей водонефтяной эмульсией, выделяют резонансные частоты трубы и соответствующие им формы колебаний трубы в зоне периметра смачивания, определяют местонахождение пучностей на периметре смачивания, в которых устанавливают источники ультразвуковых колебаний, имеющие рабочую частоту, равную резонансной частоте, и определяют длину участка трубы ультразвукового воздействия по формуле:1. The method of ultrasonic dispersion of a demulsifier in a water-oil emulsion, including the supply of a demulsifier and sonication of the emulsion, characterized in that the multi-frequency spectrum of the acoustic wave in the water-oil emulsion after the introduction of the demulsifier is created due to the formation of forced vibrations of a cylindrical main pipe through which the water-oil emulsion flows, and for creating forced vibrations of the pipe, preliminarily determine the wetting perimeter in the liquid phase, the frequency spectrum of vibrations of the pipe with a flowing oil-water emulsion, select the resonant frequencies of the pipe and the corresponding vibration modes of the pipe in the area of the wetting perimeter, determine the location of the antinodes on the wetting perimeter, in which the sources of ultrasonic vibrations are installed, having an operating frequency equal to the resonant frequency, and determine the length of the section of the ultrasonic treatment pipe according to the formula: Lтр=υ×tУЗ, где:Ltr \u003d υ × t US , where: Lтр - длина участка трубы, м;Ltr is the length of the pipe section, m; υ - средняя фактическая скорость протекания водонефтяной эмульсии на участке ультразвуковой обработки, м/с;υ - the average actual flow rate of the water-oil emulsion in the area of ultrasonic treatment, m/s; tУЗ - эмпирически полученное время ультразвукового воздействия, определяемое заданным показателем водоотделения для данного типа эмульсии и типа используемого деэмульгатора с нормой ввода, с.t US - empirically obtained time of ultrasonic exposure, determined by a given indicator of water separation for a given type of emulsion and the type of demulsifier used with the input rate, s. 2. Способ ультразвуковой диспергации деэмульгатора по п. 1, в котором периметр смачивания определяют с помощью стандартных ультразвуковых расходомеров.2. The method of ultrasonic dispersion of the demulsifier according to claim 1, in which the wetting perimeter is determined using standard ultrasonic flow meters. 3. Способ ультразвуковой диспергации деэмульгатора по п. 1, в котором выделяют главную и несколько боковых резонансных частот.3. The method of ultrasonic dispersion of the demulsifier according to claim 1, in which the main and several side resonant frequencies are distinguished. 4. Способ ультразвуковой диспергации деэмульгатора по п. 3, в котором источники ультразвуковых колебаний имеют рабочие частоты, равные частоте главной и боковых гармоник.4. The method of ultrasonic dispersion of the demulsifier according to claim 3, in which the sources of ultrasonic vibrations have operating frequencies equal to the frequency of the main and side harmonics. 5. Установка для осуществления способа по п. 1, которая представляет собой участок магистральной трубы, на котором в местонахождениях пучностей резонансной частоты магистральной трубы на периметре смачивания установлены ультразвуковые излучатели, имеющие рабочую частоту, равную резонансной частоте трубы, при этом длина участка трубы определяется по формуле:5. The installation for implementing the method according to claim 1, which is a section of the main pipe, on which ultrasonic emitters are installed at the antinodes of the resonant frequency of the main pipe on the wetting perimeter, having an operating frequency equal to the resonant frequency of the pipe, while the length of the pipe section is determined by formula: Lтр=υ×tУЗ, где:Ltr \u003d υ × t US , where: Lтр - длина участка трубы, м;Ltr is the length of the pipe section, m; υ - средняя фактическая скорость протекания водонефтяной эмульсии на участке ультразвуковой обработки, м/с;υ - the average actual flow rate of the water-oil emulsion in the area of ultrasonic treatment, m/s; tУЗ - эмпирически полученное время ультразвукового воздействия, определяемое заданным показателем водоотделения для данного типа эмульсии и типа используемого деэмульгатора с нормой ввода, с.t US - empirically obtained time of ultrasonic exposure, determined by a given indicator of water separation for a given type of emulsion and the type of demulsifier used with the input rate, s.
RU2020130445A 2020-09-16 2020-09-16 Method of ultrasonic dispersion of demulsifier in oil-water emulsion RU2768664C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020130445A RU2768664C2 (en) 2020-09-16 2020-09-16 Method of ultrasonic dispersion of demulsifier in oil-water emulsion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020130445A RU2768664C2 (en) 2020-09-16 2020-09-16 Method of ultrasonic dispersion of demulsifier in oil-water emulsion

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020130445A RU2020130445A (en) 2022-03-17
RU2020130445A3 RU2020130445A3 (en) 2022-03-17
RU2768664C2 true RU2768664C2 (en) 2022-03-24

Family

ID=80736252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020130445A RU2768664C2 (en) 2020-09-16 2020-09-16 Method of ultrasonic dispersion of demulsifier in oil-water emulsion

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2768664C2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2287551C2 (en) * 2002-10-23 2006-11-20 Сальфко, Инк. Method of the ultrasonic desulfurization of the mineral fuels at presence of the dialkyl ethers
RU2535793C1 (en) * 2013-10-02 2014-12-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Method of ultrasonic destruction of oil-in-water emulsion
RU2568980C2 (en) * 2013-11-14 2015-11-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Water-in-oil emulsion separation method using ultrasonic exposure
RU2616683C1 (en) * 2015-11-19 2017-04-18 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" Device for reducing viscosity of oil and petroleum products
RU2622931C1 (en) * 2016-07-20 2017-06-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Way to manage the process of intrauterine separation of oil-water emulsion by acoustic impact
CN110105977A (en) * 2019-05-31 2019-08-09 青岛贝索科技有限公司 The method and device of ultrasonic wave effect
RU2698803C1 (en) * 2018-12-28 2019-08-30 Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" Technology of destruction of stable water-oil emulsions by ultrasonic method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2287551C2 (en) * 2002-10-23 2006-11-20 Сальфко, Инк. Method of the ultrasonic desulfurization of the mineral fuels at presence of the dialkyl ethers
RU2535793C1 (en) * 2013-10-02 2014-12-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Method of ultrasonic destruction of oil-in-water emulsion
RU2568980C2 (en) * 2013-11-14 2015-11-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Water-in-oil emulsion separation method using ultrasonic exposure
RU2616683C1 (en) * 2015-11-19 2017-04-18 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" Device for reducing viscosity of oil and petroleum products
RU2622931C1 (en) * 2016-07-20 2017-06-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Way to manage the process of intrauterine separation of oil-water emulsion by acoustic impact
RU2698803C1 (en) * 2018-12-28 2019-08-30 Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" Technology of destruction of stable water-oil emulsions by ultrasonic method
CN110105977A (en) * 2019-05-31 2019-08-09 青岛贝索科技有限公司 The method and device of ultrasonic wave effect

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Деньгаев А.В., Вербицкий В.С., Мищенко И.Т., Геталов А.А., Саргин Б.В., Грехов И.В., Богданов А.В., Трасевич С.А. Перспективы использования ультразвукового воздействия в процессе подготовки нефти на Приобском месторождении. Нефтяное хозяйство. N 3, 2020, с. 28-30. *
Деньгаев А.В., Вербицкий В.С., Мищенко И.Т., Геталов А.А., Саргин Б.В., Грехов И.В., Богданов А.В., Трасевич С.А. Перспективы использования ультразвукового воздействия в процессе подготовки нефти на Приобском месторождении. Нефтяное хозяйство. N 3, 2020, с. 28-30. Подготовка нефти на высокой волне. Газета "Нефтегазета" 11(31), 27 декабря 2019, стр. 5, https://www.gubkin.ru/departaments/university_departments/DIaCS/presscenter/download/222_letter.pdf. *
Подготовка нефти на высокой волне. Газета "Нефтегазета" 11(31), 27 декабря 2019, стр. 5, https://www.gubkin.ru/departaments/university_departments/DIaCS/presscenter/download/222_letter.pdf. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2020130445A (en) 2022-03-17
RU2020130445A3 (en) 2022-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Riverin et al. Vibration excitation forces due to two-phase flow in piping elements
Check et al. Theoretical and experimental investigation of desalting and dehydration of crude oil by assistance of ultrasonic irradiation
Al-Lababidi et al. Gas void fraction measurement in two-phase gas/liquid slug flow using acoustic emission technology
US5885424A (en) Method and apparatus for breaking hydrocarbon emulsions
Check Two-stage ultrasonic irradiation for dehydration and desalting of crude oil: a novel method
Giraudeau et al. Two-phase flow-induced forces on piping in vertical upward flow: excitation mechanisms and correlation models
Stebeleva et al. Application of cavitation in oil processing: an overview of mechanisms and results of treatment
Elbing et al. Review of bubble column reactors with vibration
Al-Lababidi et al. Upstream multiphase flow assurance monitoring using acoustic emission
Van Campen Bulk dynamics of droplets in liquid-liquid axial cyclones
RU2768664C2 (en) Method of ultrasonic dispersion of demulsifier in oil-water emulsion
Wang et al. Simulation of phase separation with large component ratio for oil-in-water emulsion in ultrasound field
Kuimov et al. Low-sulfur fuel and oil production
Dol et al. Experimental study on the effects of water-in-oil emulsions to wall shear stress in the pipeline flow
Golykh Theoretical and experimental study of cavitation dispersing in “liquid-solid” system for revelation of optimum influence modes
Shakhmatov et al. The instability of the pipeline due to transporting fluid's pressure ripples
Ma et al. Influence of internal slug flow on vortex-induced vibration of flexible riser with variable curvature
Vieira et al. Experiments and modelling of sand erosion in gas-liquid cylindrical cyclone separators under gas production and low-liquid loading conditions
RU77176U1 (en) HYDRODYNAMIC ULTRASONIC DEPARAFFINIZER OF PUMP AND COMPRESSOR PIPES
CN107261963A (en) A kind of duct type ultrasonic liquid processing unit
Yang et al. Comparisons of the acoustic radiation force of ultrasonic standing waves in half-wavelength and quarter-wavelength micro-resonators of cylindrical geometry
RU2392046C2 (en) Hydrocarbon destruction device and application thereof
Bahmani et al. Ultrasonic-assisted dewatering of crude oil under various transient flow regimes: an experimental and simulation study
RU163806U1 (en) HYDRODYNAMIC DISPERSANTER FOR MODIFICATION OF CONSUMER PROPERTIES OF SECONDARY OIL PRODUCTS
Lekomtsev et al. Development of technology for destroying stable water-in-oil emulsions by ultrasonic method at the mobile well production preparing unit