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从回流和采出水中检测并回收油
2019年12月05日    阅读量:864    新闻来源:360资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿

页岩地层中水平钻井和完井的返排水和采出水含有大量可回收和出售的有价值的石油。商业盐水处理(SWD)设施依靠“脱脂油”带来的额外收入来使它们的设施盈利。但是,生产商渴望将损失的石油放到他们的销售油箱中,而不是将其运往社署涂料在线coatingol.com但是,在不知道水中有多少石油的情况下,基于石油回收的设施投资决策很难甚至不可能。

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确定水包油浓度。水中的油浓度以毫克每升(mg / l)或百万分之一(ppm)的形式报告。ppm读数通常基于重量(pp W),与mg / l读数相同。它也可以以体积测量值(ppm V)的形式报告,可以将其转换为有用的财务信息,以每桶石油(bbl)为单位,其中1 ppm V是100万桶水中的1桶油。通过将油的标准比重除以mg / l(ppm W)的浓度可以将其转换为ppm v根据API的重力来买卖石油,可以通过公式SG =(131.5 + API)/ 141.5轻松将其转换为标准比重(SG)。表1显示了API重力到比重的转换。API 55°页岩油在标准条件下的比重为0.759,因此1 mg / l(ppm W)/0.759等于1.32 ppm V或每100万桶水1.32桶油。

典型的生产分离器可能排放出1,000 mg / l的油,这等于10,000桶水中的13.2桶油。如果将相同的水送入社署设施,社署将回收部分油并泵送水,以约100毫克/升的速度将其排入处理井,或将约1.3桶油换成10,000桶水,从而使社署净每处理10,000桶水可回收11.9桶油。测量水包油的浓度是生产者或社署操作员知道设施正在回收或留下多少油的唯一方法。

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图1.来自SWD注射泵的连续水包油数据显示读数存在显着差异,相隔仅几个小时。

在页岩气层中运行的大多数生产商和社署设施都依靠抓取样品和实验室分析来获得水包油浓度数据,但实际浓度值一直在变化。图1 显示来自SWD泵吸入的连续在线水包油数据,不同时间的抓斗样本显示出明显不同的读数。仅使用第一个样本的数据,设施运营商可能会认为设施运行良好,而损失的石油却失去了收入,并可能导致注入问题,从而提高了成本。或者,如果操作员仅使用了第二个样本中的数据,则假设可以在10,000的范围内恢复额外的7-8 bbl,则可能会在设施改进上超支。测量水包油浓度的传统实验室方法包括:

  • 取样

  • 将样品送到实验室

  • 使用溶剂(例如己烷)从水中提取油

  • 蒸发溶剂

  • 称量
    未蒸发的残留油

  • 从己烷提取的残留油中计算出原始水包油浓度。

由于涉及许多步骤,所以这些步骤耗时,昂贵并且容易出错。另一种广为接受的量化水包油浓度的方法是使用紫外线(UV),这会使油滴发出荧光。

一种新型的水包油监控服务。National Oilwell Varco(NOV)的一种新的水包油监控系统使用紫外线来观察水中的油滴。可以测量出油散发出的荧光量,并将该光量转换为水中油的浓度。基于荧光的水包油监视器已经商业化了很多年,但是现有的模型价格昂贵并且需要连续的维护和重新校准。另外,需要专门技能来确保数据质量。NOV推出了一项新的水包油监控服务,该服务将消除拥有监控器的风险和猜测。该服务将连续的在线水包油浓度数据提供给计算机,电话或平板电脑,并与数据存储,

可以添加其他过程变送器,例如罐液位和流量计,以扩展连续数据的实用性。例如,添加到浓度数据中的流量测量值使操作员可以量化随时间推移与水一起流过的油,这意味着可以确定该油的美元价值。油箱液位与浓度数据相结合,有助于深入了解油箱液位如何影响水包油浓度,从而最大程度地减少油耗。

连续水包油监控可应用于生产设施的排水和SWD的处理泵。在这些位置放置一个监视器可以检测和定量损失的油。社署卡车卸货和管道连接处的其他监视点将显示有多少油进入设施,监视枪管出口可帮助诊断并改善油分离性能。在生产设施中,对分离器和加热器处理机进行额外的监视将有助于诊断和优化分离性能,同时监视来自测试分离器的水可提高试井的准确性并帮助分配租赁。

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图2.传统的垂直枪管的红外扫描显示了一个大的死区,停滞的液体在那里冷却了。

水平枪管设计。传统垂直枪管的红外图像突出显示了回收问题,图2较暖的斑点为白色和黄色,而较冷的区域较暗,并趋向于光谱的紫色末端。水箱的温暖区域显示水在流动,而较凉的区域则停滞不前,并显示液体已放置足够长的时间以使其冷却。传统的枪管是在恒定高度下操作的立式坦克。水从水箱顶部进入,内部管道将水向下引导到水箱中,并穿过分布在水箱底部约5英尺至7英尺的散布板。油从扩散板上方升起并从顶部撇去,而水从油箱右侧的底部排出。

多年来,炮管和基于坦克的采出水处理系统已根据保留时间的概念来确定尺寸,但标准计算假设将整个坦克容积用于分离。如图2所示,该枪管的仅一小部分被用于分离。NOV推出了卧式炮管(HGB),以解决常规炮管设施中石油采收率低和沙粒堆积的问题。一个8英尺×35英尺的HGB可以处理20,000 bwpd。它需要六个传统的1,000桶垂直枪管才能达到一个HGB的除油性能。与传统的炮管系统相比,HGB设施占地面积更小,配管更少,总投资成本也更低。

将Tore在线船只除砂(OVD)技术集成到HGB中,消除了对固体堆积的担忧。水进入旋流室,而沙子被吸入Tore装置并通过强大的涡流流化,该涡流从Tore脚流出。单个OVD装置每小时可输送约4吨固体,浓度为40%(体积),流量为18 gpm。卧式枪管有四个Tore单元,它们相互连接在一起,可在大约10分钟的时间内有效清除积聚的沙子。日常运作。OVD技术无需关闭或破坏HGB内的油回收过程即可清除积聚的固体,从而帮助操作员避免了昂贵的油箱清洗,最大化的油回收率并降低了运营成本。

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图3。该图说明了通过基于HGB的系统,水和油的更有效流动。

HGB的操作原理很简单。容器是水平的并且是液体填充的,这意味着顶部没有气相。通过使水流过进口挡板并流过容器,总体积将用于分离。机油到达HGB顶部的油垫所必须经过的距离要短得多,因此会收集更多的较小的,上升较慢的油滴。在HGB的顶部维护一个薄的油垫,这有助于在排放之前除去基本的沉积物和水分。图3显示了水和油如何流过基于HGB的系统。水从管道连接点,卡车卸货站或自由取水口进入HGB,然后通过水路段流出。水管保持恒定的水头压力,使HGB充满液体。当油聚集在HGB中时,油垫会增长,并且油水界面会下降。接口液位控制器检测油水接口并打开HGB顶部的阀。高水位支腿和较短的油箱之间的压头差将干净的油从HGB驱至供油箱。

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图4.现场的WaterWolf系统设置。

集成解决方案:动态采油。NOV的WaterWolf动态油回收系统将脱油和除砂水力旋流器与螺杆泵的无剪切作用结合在一起,以实现低于50 ppm的残留油位和低至10微米的除砂效果(图4)该系统无需化学药品或过滤器即可采油并生产高质量的水。回收的油在压力下排出,可以直接返回到枪管,加热器处理器或自由水击倒装置,而无需其他收集坑或油箱。由于油和固体是在单独的水力旋流器容器中除去的,因此油中没有固体,而固体中也没有油。

除砂水力旋流器包含高效的陶瓷固液旋风分离器,可从水中去除10至15微米的固体颗粒,并能吸收超过1%(体积)的固体浓度。固体积聚在容器的下部腔室中,而水则从顶部排出。有时将固体作为淤浆从蓄能器中清除。除砂器消除了对大多数过滤器的需求,并消除了相关的人力和更换过滤器以及过滤器处置的成本。除油水力旋流器跟随除砂器。它包含高效的液-液脱油旋流器,可处理进口中高达2,000 ppm的油,同时无需化学絮凝即可将油浓度降低至50 ppm以下。当前的WaterWolf产品线包括三种标准型号,容量分别为8,000、16,

运营商附加值

在过去的几年中,水务中游部门的规模和复杂性不断增长。沿许多管道连接的水包油监控可以识别出将富油水输送到网络中的生产者,这可能导致更具竞争力的费用结构,从而补偿运营商向其输送到系统中的石油的费用。NOV可以设计和提供与水包油监控技术完全集成的完整SWD设施,并以成熟的HGB工艺为后盾,以最大程度地提高采收率并增加每桶的利润,因为出售管道级石油的价格可以高于大多数社署生产的典型的湿油。 

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