处理采油中的流体 |
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| 申请号 | CN200780036595.4 | 申请日 | 2007-08-09 | 公开(公告)号 | CN101535189B | 公开(公告)日 | 2012-06-27 |
| 申请人 | 海卓佩斯控股有限公司; | 发明人 | 丹尼尔·斯特凡尼尼; | ||||
| 摘要 | 一种处理 流体 ，特别是处理油井管道(10)中的油/ 水 混合物的方法，其中，在所述管道的流体中建立射频传播 电场 ，使得在所述流体中形成晶种或水垢形成物质；所述流体中的晶种 沥青 质和/或 石蜡 优先沉积在所形成的晶种或水垢形成物质上，而不是于沉积在所述管道的壁上，从而经由所述管道被该流体带走。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种减少从油井管道的油/水混合物中沉积出水垢和/或石蜡和/或沥青质的方法，所述方法包括在所述管道内的所述混合物中建立射频传播电磁场，从而在所述混合物中形成均质晶种，沥青质和/或石蜡的晶种颗粒沉积在所述均质晶种上，并经由所述管道被带走。 |
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| 说明书全文 | 处理采油中的流体技术领域[0001] 本发明涉及一种处理石油生产设施的管道工程中的流体的方法。 背景技术[0002] 从地下油源采油在原理上是简单的。钻出直达含油地层的孔，并通过设置在该孔中的管道将石油提升到地层表面。在一些油井中，石油在含油地层中可能处于一定的压力下，所以能在没有任何辅助手段的情况下流动到地表，但在许多油井中，可能需要用泵来抽取石油、或者将水注入到含油地层中以便使混合有水的石油到达地表这样的辅助手段。注入到含油地层中的水可以是海水，也可以是热水，以使石油(如果是粘性的)更易于流动。在这种情况下，到达地表的可能是油-水混合物，其中石油的含量可能会占到10％或者更多。 [0003] 以这种方式进行采油所带来的一个问题是在油/水混合物到达地表所经过的管道中形成蜡状物和水垢。随着混合物在管道中提升高度的增加，压力随之降低，水会变成超饱和，碳酸钙以及文石、berite、黄铁矿和硅酸盐形式的其他物质会沉淀在生产管道的表面上。另外，沥青质和石蜡(当达到倾点时)从混合物的油份中沉淀出来，再次形成于管道的表面上，逐渐降低产出率。此外，钙矿物的沉积和生物淤积也会在注水井和注水所必需的高压泵吸系统中产生问题，减少石油产量。 发明内容[0004] 本发明更广泛的目的在于解决前述的由于矿物、蜡状物和其他物质的沉积所导致的管道堵塞的问题。 [0009] 当溶解在水中时，诸如碳酸钙、碳酸氢钙、碳酸镁和碳酸氢镁等矿物质例如以带正电荷和负电荷离子的形式存在。当达到溶液中所能溶解的物质最大量时，在给定的温度和压力，溶液会变得饱和，如果条件发生变化使得超过物质的饱和浓度，溶液就会变得超饱和。如果在溶液中有足够的晶种物质存在，所溶解的物质就会从溶液中结晶出来，这样会导致管道中的水垢沉积。 [0010] 为了形成晶种，必须将溶液中的物质的正、负离子聚集在一起。因为离子上的电荷分布，可将包含超过一个原子的离子当作双极子，在电场的作用下，这样的离子沿着电场排列，并被所施加的电场中带相反电荷的一端吸引。该过程显著地增加了带有相反电荷的粒子之间的碰撞机会，因为它们互相朝相反的方向移动(特别是当电场是交流电场时)，从而导致所溶解的物质中带相反电荷的离子簇的生长增快。 [0011] 此外，电场减少了导致水分子保持在离子上的吸引力，从而使带电粒子结合起来形成晶种。这样的微小晶种具有吸引大量的离子和离子簇(如果溶液是超饱和的，则可获得离子簇)的表面电荷，并且这些晶种迅速生长并促成晶体的生长(即，所溶解的物质的沉淀)，直到溶液不再超饱和为止。如果压力降低(许多水垢形成物质在水中的溶解度会随着压力的降低而减少)，则晶体生长重新开始，直到所溶解物质的量再一次减少为止。 [0012] 将在溶液中这样产生的晶种称作均质晶种；也可以在任意的外源物质上或者在表面上具有尖锐点的平面上形成晶体。电荷会聚集在这些点上，并吸引带电粒子，从而开始结晶过程。如果在部分溶液中无法获得均质晶种，则溶解的物质可能在非均质的晶种上结晶，这样情况有可能发生在热交换器或管道的表面上。这样也会导致管道中的水垢沉积。 [0013] 根据本发明，管道中的传播电磁场的存在促使在管道的水中形成均质晶种，并因此促使在水中形成晶体，该晶体可经由管道被水带走，而不是作为水垢沉积在管道的表面上。均质晶种对溶液中的物质的吸引力是表面上的非均质晶种对溶液中的物质的吸引力的10倍，因此晶体更可能出现于水的悬浮层中。 [0014] 均质晶种开始结晶时的压力高于可能在表面上的非均质晶种上开始结晶时的压力，因此在表面上的非均质沉淀能发生之前，所有易于从溶液中沉淀出的物质都可能已完成了沉淀。 [0015] 使所溶解的物质从管道内的水中沉淀出来的过程使得本发明有益于减少沥青质和石蜡从油和水的混合物的油份中沉淀在管道表面上。在达到倾点之前，沥青质和石蜡均可以使用上述晶种作为在上面沉积悬浮颗粒(所述颗粒具有类似珍珠的外观)的晶粒。 [0018] 现在将参考附图通过实施例描述本发明，所述附图中： [0019] 图1示出了关于油井管道的用于实施本发明的装置。 [0020] 图2示出了根据本发明在管道及其内容物中建立电磁场的装置。 [0021] 图3示出了装置所施加的脉冲波形。 [0022] 图4示出了在油井管道中产生的电场。 具体实施方式[0023] 首先参见图1，该图描述了油井管道10，其从地层表面向下延伸至油井。修井作业机12示于管道10的顶部，装置14与管道连接，在图2中对该装置进行了更详细的图示。 [0024] 图2显示了管道10的应用了装置14的部分。装置14包括围绕在管道10周围的导磁材料的芯元件16，该导磁材料优选为合适的铁素体材料。便利的是，所述芯元件16包括多个独立的导磁材料元件，它们容纳在各自的壳体部件内，这样的元件通过紧固件相互连接，所述紧固件中的一个或多个是可拆装的，从而使芯元件被定位在管道的周围而不需要分开管道内的连接。排列所述独立的导磁材料元件以建立围绕管道10的环形导磁通道。 [0025] 电导体的主线圈设置在外壳18内，与芯元件16连接，而线圈围绕芯元件。线圈通过导线22连接于射频信号发生器单元24。将信号发生器22所产生的电信号应用于围绕磁性芯元件16的主线圈。该信号是射频信号，并优选是一连串脉冲，每个脉冲都是附图3所示的衰减正弦波形。也可以使用其它的信号波形，例如方波波形。将这样的信号应用于磁芯16，从而在管道10和其中的油/水混合物中建立了射频电场，这样的电场是沿着管道10的长度建立的同轴传播的电场。 [0027] 在这样的频率和强度条件下建立电磁场：使得水分子(其为极性分子)不能移动到足以提高其温度的程度，同时较大的分子和离子如前所述进行移动，从而增强结晶过程。 [0028] 所述装置感生出与所述管道的轴相一致的电压，所述电压沿着轴产生电流，而电流在管道内和管道周围产生同轴磁场。所述同轴磁场使电子在传导器的外壁面附近流动，可将其视为金属管以及金属管内的水(如果管道是非传导性的，则将其视为单独的水)。以电学的观点来看，应当将油井管道看作是开路电路，并且为了在开路传导器中产生合理的电子流动，必须提供高频信号，从而沿传导器的长度产生驻波电压。例如，频率为约120khz，波长为2498m，四分之一波长为624.5m。因此，电压沿着管道的长度发生相当大的变化，导致前述效果。电压沿着管道10的长度变化的方式在图4中示出。 [0029] 采用前述的方式，油井管道在使用中可能包含油和水的混合物，水(可以是海水)被注入到从中采油的含油地层中来辅助采油。管道内的传播电磁场的建立促使在管道中的混合物的水份中产生均质晶种，从而使晶体经由管道被水带走，而不是作为水垢沉积于管道的内表面上。已经发现，混合物中所包含的油中的沥青质和石蜡成分沉积于水中的晶种上，因此它们也经由管道被带走，而不是沉积在管道的内表面上。 [0030] 沥青质是极性分子，因此通过前述所建立的传播的同轴电场，它们会被推向管道的中心，避免或者减少在管道内壁上的沉积。 [0032] 如果合适的话，可将前述说明书或者下述权利要求或者附图中所揭示的、以它们的特定形式或者根据用于实施所披露的功能的手段、或用于达到所披露的结果的方法或过程进行表述的特征独立地或者以任意的组合进行应用，从而以其不同形式实现本发明。 |
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