DE2835664C2

DE2835664C2 -

Info

Publication number: DE2835664C2
Application number: DE19782835664
Authority: DE
Inventors: Ronald Meerhoff; Hsi Lin Amsterdam Nl Wu
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1977-08-16
Filing date: 1978-08-14
Publication date: 1987-08-20
Also published as: FR2400668A1; JPS5432816A; FR2400668B1; NL185864B; GB1569533A; DE2835664A1; NL7709005A; CA1094131A; NL185864C

Description

Es ist bekannt, ein viskoses Öl in Form einer kontinuierlichen Phase durch eine "Pipeline" zu fördern, wobei das Öl um hüllt ist mit einer ringförmigen Schicht aus einer Flüssig keit von niedrigerer Viskosität; das Öl und die Hüllflüssig keit sind dabei ineinander unlöslich. Das Öl bewegt sich als in die Länge gezogener Kern zentral durch die Rohrleitung und die niedrigviskose Flüssigkeit, die vorzugsweise Wasser ist, bildet zwischen dem Öl und der Leitungswand eine Gleit- oder Schmierschicht.It is known to have a viscous oil in the form of a continuous Phase through a "pipeline" to extract the oil is covered with an annular layer of a liquid lower viscosity; the oil and the liquid are insoluble in one another. The oil is moving as a elongated core centrally through the pipeline and the low viscosity liquid, which is preferably water is a sliding between the oil and the pipe wall or smear layer.

Die niedrige Viskosität des Wassers erleichtert das Pumpen bedeutend. Diese Methode ermöglicht den Transport von hoch viskosen Ölen durch eine Rohrleitung, was sonst wegen des hohen Druckabfalls zu aufwendig oder überhaupt technisch unmöglich wäre. Es sind besondere Einführungsvorrichtungen bekannt, mit deren Hilfe man das Wasser auf geeignete Weise so in die Rohrleitung einführen kann, daß es das Öl umhüllt.The low viscosity of the water makes pumping easier significant. This method enables transportation from high viscous oils through a pipe, what else because of the high pressure drop too complex or even technical would be impossible. They are special introducers known that you can use the water in a suitable manner can be inserted into the pipeline so that it envelops the oil.

Dieses bekannte Verfahren und die Ausführungsform für spezielle Zufuhreinrichtungen sind beschrieben in den eigenen GB-PS 11 68 608, 13 89 231 und 13 89 232. Aus der US-PS 25 33 878 ist die Verwendung einer wäßrigen Lösung eines säureverträglichen anionischen Netzmittels und eines Alkali metallphosphats mit pH 5,7 bis 7 als Zusatz zu Rohölen, die in Rohrleitungen zu transportieren sind, bekannt und in der US-PS 30 06 354 wird die Verwendung einer Dispersion eines hoch viskosen Öls in einer ammoniakalischen Wasserphase beschrieben, die als trennender Abschnitt zwischen unter schiedlich viskosen Rohölen, die hintereinander in der Rohrleitung zu transportieren sind, dient.This known method and the embodiment for special feeding devices are described in their own GB-PS 11 68 608, 13 89 231 and 13 89 232. From the US-PS 25 33 878 is the use of an aqueous solution of a acid-compatible anionic wetting agent and an alkali metal phosphate with pH 5.7 to 7 as an additive to crude oils, which are to be transported in pipelines, known and in US-PS 30 06 354 the use of a dispersion a highly viscous oil in an ammoniacal water phase described as the separating section between below differently viscous crude oils that are used one after the other in the Pipeline to be transported is used.

Mit diesen bekannten Maßnahmen soll verhindert werden, daß das viskose Öl die Wand der Pipeline berührt und an ihr hängen bleibt, da hierdurch der Pumpwiderstand beträcht lich erhöht werden würde. Besonders wenn die Ölförderung einmal unterbrochen wird, müssen besondere Maßnahmen er griffen werden, um sicherzustellen, daß der Durchlauf des Öls wieder in Gang gesetzt werden kann.These known measures are intended to prevent that the viscous oil touches the wall of the pipeline and turns on you get stuck, as this considerably increases the pump resistance would be increased. Especially when oil production once interrupted, he must take special measures be taken to ensure that the passage of the Oil can be started again.

Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems besteht darin, die Pipeline gänzlich mit Wasser zu füllen, bevor der Öl transport unterbrochen wird. Bei langen Pipelines ist diese Lösung des Problems jedoch zeitraubend und aufwendig und außerdem ist sie nicht brauchbar, wenn die Förderung rasch unterbrochen werden muß, beispielsweise beim Auftreten von Fehlern in der Anlage. Das erfindungsgemäße Verfahren schafft hier Abhilfe und bringt beträchtliche Verbesserungen.One way to solve this problem is to completely fill the pipeline with water before the oil transport is interrupted. For long pipelines this is Solving the problem, however, is time consuming and time consuming furthermore, it is not useful if the funding is rapid must be interrupted, for example when it occurs errors in the system. The method according to the invention remedies this and brings considerable improvements.

Aufgabe der Erfindung ist eine niedrig viskose Flüssigkeit bereitzustellen, die die Eigenschaft besitzt, die Wandung der Rohrleitung ölabstoßend zu machen, indem sich eine ringförmige Schicht aus einer Flüssigkeit mit niedrigerer Viskosität um den Strom aus viskosen Mineralöl in der Rohr leitung bilden soll, wobei die niedrig viskose Flüssigkeit und das Öl gegenseitig im wesentlichen unlöslich sein müssen.The object of the invention is a low-viscosity liquid to provide, which has the property of the wall to make the pipeline oil-repellent by installing a annular layer of a lower liquid Viscosity around the stream of viscous mineral oil in the pipe line should form, the low-viscosity liquid and the oil must be essentially insoluble to one another.

Erfindungsgemäß wird dies durch Verwendung der im Anspruch gekennzeichneten Alkalimetallsilikat-Lösung erreicht. Der Ausdruck "Alkalimetallsilikat" bzw. "Alkalisilikat" bedeutet hier ein Natrium- oder Kaliumsilikat, das in Meta- oder Orthostruktur vorliegen kann. Das Molverhältnis von SiO₂ zu Metalloxid kann im Bereich zwischen 1 und 4 liegen.According to the invention, this is achieved by using the alkali metal silicate solution characterized in the claim. The expression “alkali metal silicate” or “alkali silicate” here means a sodium or potassium silicate, which can be present in a meta or orthostructure. The molar ratio of SiO ₂ to metal oxide can range between 1 and 4.

Die Verwendung einer Lösung von Alkalisilikat in Wasser als niedrigviskose Flüssigkeit hat beträchtliche Vorteile. Die betreffenden Lösungen, von denen einige als Wasserglas bekannt sind, haben eine Gelstruktur und insofern elastische Eigenschaften. Es muß eine gewisse Fließspannung überwunden werden, wenn die Flüssigkeitsschicht durchbrochen werden soll und infolgedessen kann das Öl nicht ohne weiteres die ringförmige Hüllschicht durchdringen, wie dies der Fall wäre, wenn man als niedrig viskose Flüssigkeit reines Wasser verwenden würde. Außerdem hat das Silikat die wert volle Eigenschaft, die Wand der Pipeline ölabweisend zu machen, was den Vorteil hat, daß das Öl, falls es die Hülle durchbrechen und an die Rohrwand vordringen sollte, dort nicht ohne weiteres haften bleibt. Außerdem ist es von Be deutung, daß die Alkalisilikatlösung, wie sich zeigte, einen Reinigungseffekt hat, wenn die Wand der Pipeline bereits mit Öl verschmutzt ist.The use of a solution of alkali silicate in water as a low-viscosity liquid has considerable advantages. The solutions in question, some of which are called water glasses are known, have a gel structure and in this respect elastic Properties. A certain yield stress has to be overcome when the liquid layer is broken As a result, the oil cannot and should not be used easily penetrate the annular cladding layer, such as the The case would be if you were pure as a low-viscosity liquid Would use water. The silicate is also worth it full feature, the wall of the pipeline oil-repellent too make, which has the advantage that the oil, if it is the shell break through and penetrate the pipe wall, does not stick there easily. It is also from Be interpretation that the alkali silicate solution was found to have a Has cleaning effect if the wall of the pipeline is already covered with oil is dirty.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete wäßrige Lösung enthält vorzugsweise 0,2 bis 1 Gew.-% Natriumsilikat. Berechnet auf das Ölvolumen sollte die Lösungs menge mindestens 1 Gewichtsprozent betragen. Mit dieser geringen Menge kann die Pipeline, wie sich gezeigt hat, stabil betrieben werden.One for carrying out the method according to the invention suitable aqueous solution preferably contains 0.2 to 1% by weight Sodium silicate. Calculated on the volume of oil should be the solution amount be at least 1 percent by weight. With this minor As has been shown, the pipeline can operate in volume in a stable manner will.

Eine vorteilhafte Wirkung kann man erreichen, wenn man als Vorbereitung für eine Unterbrechung des Öltransports die Zufuhr an wäßriger Lösung so lange auf mindestes 4% des Ölvolumens steigert, bis dieses Volumenverhältnis in der gesamten Leitung herrscht. Unterbricht man dann die Förderung für eine gewisse Zeit, so kann man sie anschließend wieder unter den ursprünglichen Bedingungen aufnehmen. Für eine befriedigende Förderung eines dicken Öles in einer üblichen Pipeline mit einem Innendurchmesser von z. B. 20 cm hat sich eine Menge an wäßriger Lösung von 1% des Ölvolumens als ausreichend erwiesen, jedoch wurde das Auftreten von Verschmutzungen an der Wand der Leitung beobachtet, wenn der Transport für längere Zeit unterbrochen worden war. Führt man jedoch vor der Unterbrechung so viel Lösung zu, daß sich eine ringförmige Hüllschicht bildet, die 4% des Ölvolumens darstellt, so kann man selbst nach einer Stillegung von 20 oder 30 Stunden die Förderung wieder aufnehmen, wobei dann das Volumen der Hüllschicht nur noch 1% des Ölvolumens betragen muß. Traten aufgrund unvorhersehbarer Umstände bereits Schmutzstellen an der Leitungswand auf, so empfiehlt es sich, die Zufuhr an Lösung vor übergehend auf mindestens 10 Vol.-%, berechnet auf das Ölvolumen, zu steigern. Anstatt dessen kann man auch die Ölzufuhr durch eine Zufuhr von wäßriger Alkalisilikatlösung ersetzen bis mindestens 5 Vol.-% der gesamten Pipeline mit der wäßrigen Lösung gefüllt sind, worauf man die Ölförderung wieder unter den ursprünglichen Umständen aufnehmen kann. Es ist hier nicht notwendig, den Inhalt der Pipeline zum Stillstand zu bringen. Beide temporäre Maßnahmen führen zu einer völligen Reinigung der Leitungswände.You can achieve a beneficial effect if you as Prepare for an interruption in the oil transportation of the feed in aqueous solution for at least 4% of the oil volume increases until this volume ratio in the entire line prevails. If you then interrupt the funding for a certain one Time, so you can put them back under the original ones Record conditions. For a satisfactory promotion of a thick oil in a conventional pipeline with an inner diameter from Z. B. 20 cm has a lot of aqueous solution of 1% of the oil volume has been shown to be sufficient, however Observed contamination on the wall of the line, if the transport has been interrupted for a long time. However, if there is so much solution before the interruption that an annular covering layer forms, which represents 4% of the oil volume represents, even after a set-aside of 20 or Resume funding for 30 hours, then the volume the cladding layer only has to be 1% of the oil volume. Kicked due to unforeseen circumstances, dirt spots on the Line wall, it is advisable to supply the solution beforehand going to at least 10 vol .-%, calculated on the oil volume, to increase. Instead, you can also change the oil supply through a Replace supply of aqueous alkali silicate solution until at least 5 vol .-% of the entire pipeline filled with the aqueous solution are what makes oil production back to the original Circumstances. It is not necessary here Bring the contents of the pipeline to a standstill. Both temporary Measures lead to a complete cleaning of the pipe walls.

Die Erfindung sei anhand einiger Beispiele näher erläutert.The invention is illustrated by some examples.

Die Versuche wurden durchgeführt in einem horizontalen Pipelinesystem mit einem inneren Durchmesser von 15 cm, bestehend aus einem Stahlrohr von 3 m Länge, das mit einem Glasrohr von 4,5 m Länge verbunden war. Das Stahlrohr trug an der Innenseite eine Oxidschicht und hatte Schweißnähte mit unebenen Stellen an der Oberfläche von bis zu 2 mm. Die schärfste Biegung betrug 90° bei einem Biegungsradius von 1,5 mal dem Leitungsdurchmesser. Durch die Versuchsleitung wurde ein Restöl geleitet, das bei der Versuchs temperatur eine Viskosität von 1000-1300 cP und eine Dichte von 970 kg/m³ hatte; die Durchflußgeschwindigkeit betrug 1 m/sec. Vor Einleitung des Öles war das System mit einer wäßrigen Lösung von 0,3 Gew.-% Na₂SiO₃ aufgefüllt worden.The tests were carried out in a horizontal pipeline system with an inner diameter of 15 cm, consisting of a steel tube of 3 m length, which was connected to a glass tube of 4.5 m length. The steel tube had an oxide layer on the inside and had weld seams with uneven spots on the surface of up to 2 mm. The sharpest bend was 90 ° with a bend radius of 1.5 times the cable diameter. A residual oil was passed through the test line, which had a viscosity of 1000-1300 cP and a density of 970 kg / m ³ at the test temperature; the flow rate was 1 m / sec. Before the oil was introduced, the system had been filled with an aqueous solution of 0.3% by weight Na ₂ SiO ₃ .

example 1

Beim Durchlaufen durch die Pipeline war das Öl mit einer ringförmigen Hülle aus einer Lösung von 0,1 Gew.-% Na₂SiO₃ in Wasser umgeben, die 5 Vol.-%, berechnet auf das Ölvolumen, betrug. Innerhalb von zwei Stunden erhöhte sich der Druckabfall in dem Stahlrohr, der zunächst das 1,7fache von 100 Vol.-% reinem Wasser betragen hatte, auf das 3,3fache des Wertes für reines Wasser; wie in dem Glasabschnitt der Pipeline zu sehen war, beruhte dies auf dem Hängenbleiben des Öls an der Wand. Nachdem durch die Leitung zwei Stunden lang Öl auf die obige Weise hin durchgeleitet worden war, wurde die Lösung für die Hüllschicht ersetzt durch eine Lösung von 0,2 Gew.-% Na₂SiO₃ in Wasser. Das Öl wurde unter sonst unveränderten Bedingungen durch die Leitung geschickt. Der Druckabfall im Stahlrohr ging allmählich zurück und betrug nach sechs Stunden nur noch etwa das Doppelte des Druckabfalls für 100 Vol.-% reines Wasser. Wie in dem Glasrohr zu sehen war, wurde die Wand allmählich sauberer.When passing through the pipeline, the oil was surrounded by an annular shell made of a solution of 0.1% by weight Na ₂ SiO ₃ in water, which was 5% by volume, calculated on the oil volume. Within two hours, the pressure drop in the steel pipe, which had initially been 1.7 times 100% by volume of pure water, increased to 3.3 times the value for pure water; as could be seen in the glass section of the pipeline, this was due to the oil sticking to the wall. After oil was passed through the line in the above manner for two hours, the solution for the cladding layer was replaced with a solution of 0.2 wt% Na ₂ SiO ₃ in water. The oil was sent through the line under otherwise unchanged conditions. The pressure drop in the steel pipe gradually decreased and after six hours was only about twice the pressure drop for 100 vol% pure water. As could be seen in the glass tube, the wall was gradually becoming cleaner.

Weitere Versuche wurden durchgeführt in einem horizontalen Pipelinesystem, bei dem die Leitung einen Innendurchmesser von 20 cm hatte und aus einem Stahlrohr bestand, wie es in der Praxis für Pipelines verwendet wird. Die Versuchspipeline war 1 km lang und hatte 22 Biegungen von je 90°, bei denen der Bie gungsradius das 1,5fache des Leitungsdurchmessers betrug. An der Innenwand der Pipeline befanden sich aufgrund der Verschweißung unebene Stellen bis zu einer Größe von 3 mm. Durch die Versuchs pipeline wurde mit einer Geschwindigkeit von 1 m/sec ein Rück standsöl geleitet, das, je nach Temperatur, eine Viskosität von 760 bis 2200 cP und eine Dichte von 958 kg/m³ hatte.Further tests were carried out in a horizontal pipeline system in which the pipe had an inside diameter of 20 cm and consisted of a steel tube, as is used in practice for pipelines. The test pipeline was 1 km long and had 22 bends of 90 ° each, where the bending radius was 1.5 times the line diameter. Due to the welding, there were uneven spots up to a size of 3 mm on the inner wall of the pipeline. A residue oil was passed through the test pipeline at a speed of 1 m / sec, which, depending on the temperature, had a viscosity of 760 to 2200 cP and a density of 958 kg / m ³ .

Example 2

Das Öl war bei seinem Durchfluß durch die Pipeline umgeben von einer Hüllschicht aus einer Lösung von 0,2 Gew.-% Na₂SiO₃ in Wasser, die 1,0 Vol.-%, berechnet auf das Ölvolumen, einnahm. Die Viskosität des Öls betrug in diesem Fall 2200 cP. Diese Arbeitsbedingungen ermöglichten einen stabilen Betrieb der Pipeline auf beliebig langer Zeit. Der Druckabfall war etwa 3mal so groß wie derjenige, der beim Durchleiten von reinem Wasser auftrat.As it flowed through the pipeline, the oil was surrounded by a coating layer of a solution of 0.2% by weight Na ₂ SiO ₃ in water, which took up 1.0% by volume, calculated on the oil volume. The viscosity of the oil in this case was 2200 cP. These working conditions allowed the pipeline to operate stably for any length of time. The pressure drop was about 3 times the one that occurred when pure water was passed through.

Example 3

Nach Durchführung des in Beispiel 2 beschriebenen Versuches wurde die Menge an Lösung auf 8 Vol.-%, berechnet auf das Ölvolumen, erhöht und die gesamte Pipeline mit der wäßrigen Lösung gefüllt, worauf die Ölförderung 15 Tage unterbrochen wurde. Sie konnte nach der Unterbrechung ohne weiteres wieder aufgenommen werden und funktionierte ohne jede Störung. After carrying out the experiment described in Example 2 was the amount of solution to 8 vol .-%, calculated on the oil volume, increased and the entire pipeline filled with the aqueous solution, whereupon oil production was interrupted for 15 days. she could can easily be resumed after the interruption and worked without any interference.

Example 4

Nachdem die Wände der Versuchspipeline stark mit Öl ver schmutzt worden waren, wurde die Ölförderung fortgesetzt mit einer Lösung von 0,2 Gew.-% Na₂SiO₃ in Wasser, die das Öl als ring förmige Schicht umhüllte und 10 Vol.-%, berechnet auf das Ölvolumen, einnahm. Nach einigen Stunden war die Wand der Pipeline auf die ganze Länge wieder sauber.After the walls of the test pipeline were heavily contaminated with oil, the oil production was continued with a solution of 0.2% by weight Na ₂ SiO ₃ in water, which enveloped the oil as a ring-shaped layer and 10% by volume. calculated on the oil volume, revenue. After a few hours, the entire length of the pipeline wall was clean again.

Claims

1. A method for the promotion of viscous mineral oil through a pipeline with the aid of an oil-enveloping annular layer of a liquid with a lower viscosity, which essentially does not dissolve or dissolve the oil, characterized in that an aqueous solution is used as the low-viscosity liquid an alkali metal silicate used.

2. The method according to claim 1, characterized in net that you have an aqueous solution of 0.2 to 1 wt .-% sodium silicate used.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the solution in an amount of at least 1 vol .-%, calculated on the oil volume, used.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized that one as preparation for a temporary interruption of oil production the supply of the aqueous alkali silicate solution as long as an amount of at least 4 vol .-%, calculated on the oil volume, increased until the content of the entire pipeline has this composition, on which one the promotion interrupts and it ends after the sub refraction resumes under the original conditions.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized that one after pollution the supply of the aqueous alkali silicate solution to the pipeline wall at times to an amount of at least 10 vol .-%, calculated on the oil volume, increased.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized that one after pollution the pipeline wall the supply of oil as long as one supply replaced by aqueous alkali silicate solution, up to at least 5% of the entire line volume are met with the solution, whereupon the promotion under the original conditions resumes.