авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Исследование и интенсификация технологических процессов обезвоживания нефти с применением физико-химических методов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

САДРИЕВ АЙДАР РАФАИЛОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ НЕФТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

Специальность: 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2010 г.

Работа выполнена в нефтегазодобывающем управлении «Альметьевнефть» ОАО «Татнефть»

Научный руководитель: - доктор технических наук, профессор Хамидуллин Ренат Фаритович
Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор Федоров Вячеслав Николаевич, - кандидат технических наук Курамшин Ринат Мунирович
Ведущая организация: Государственное унитарное предприятие «Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»)

Защита состоится 23 июня 2010 года в 10.00 часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 002.263.01 при Научном центре нелинейной волновой механики и технологии РАН (НЦ НВМТ РАН) по адресу: г. Москва, 119334, ул. Бардина, д. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НЦ НВМТ РАН по адресу: г. Москва, 119334, ул. Бардина, д. 4.

Автореферат разослан 21 мая 2010 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук А.П. Аверьянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы:

В настоящее время разработка нефтяных месторождений характеризуется увеличением доли добычи тяжелых высоковязких нефтей. В подобных углеводородных системах содержится повышенное количество тяжелых компонентов, асфальтосмолистых веществ, механических примесей. Их присутствие существенно осложняет процессы подготовки нефти, особенно – процессы обезвоживания. Кроме того, при обработке высоковязких нефтей образуются, так называемые, промежуточные слои (промслой), отличающиеся крайне высокой устойчивостью к разрушению. Эти слои способны накапливаться в отстойной аппаратуре, что ставит под угрозу непрерывность всего процесса подготовки нефти.

Промысловая подготовка тяжелых нефтей (обезвоживание, обессоливание) возможна с помощью традиционных методов – термических, химических - их комбинирования, а также с использованием электрополя. Однако необходимая в таких случаях их интенсификация – увеличение температуры обработки нефти, введение в поток повышенных дозировок селективных реагентов-деэмульгаторов, повышение напряженности электрополя - приводит к существенному удорожанию себестоимости процесса подготовки нефти.

Прогрессивным направлением совершенствования технологии подготовки нефти является внедрение в процесс аппаратов, воздействующих на нефтеводную систему другими полями различной физической природы: акустическими, магнитными, микроволновыми. Для каждого поля характерно свое специфическое воздействие на составляющие такой системы, которое в ряде случаев позволяет достигнуть высокой степени подготовки нефти там, где это было невозможно при использовании термических и химических методов. Эффективное применение подобных технологий требует обоснования метода подбора режима работы аппаратов в условиях конкретного месторождения. В настоящее время своеобразным препятствием для широкого внедрения подобных аппаратов является недостаточная изученность эффективности их воздействия на водонефтяные системы.

Согласно вышеизложенному, разработка технологии внедрения аппаратов, воздействующих на нефти полями различной физической природы, является актуальной для нефтедобывающей промышленности.

Цель работы:

Интенсификация процессов обезвоживания скважинной продукции в процессах внутрипромысловой подготовки нефти с применением физико-химических методов для совершенствования существующей технологии.

Основные задачи исследований:

1. Анализ основных проблем подготовки тяжелых высоковязких нефтей.

2. Исследование влияния физических методов (роторно-пульсационный акустический и микроволновый аппараты) на подготовку нефти.

3. Изучение совместного воздействия на нефтяную эмульсию физических полей и реагентов-деэмульгаторов.

4. Исследование промежуточных слоев из отстойной аппаратуры установок подготовки нефти к возможности её деэмульсации.

5. Разработка технологии деэмульсации продукции скважин с использованием роторно-пульсационного акустического и микроволнового аппаратов.

Научная новизна работы:

    1. Научно обосновано использование различных физических полей в процессах интенсификации деэмульгирования нефтяных эмульсий. В зависимости от её стойкости, времени образования, применяемых химических реагентов экспериментально показано:

1.1 Для естественно образующейся эмульсии, выходящей из скважины, наилучшую эффективность деэмульгирования показало применение роторно-пульсационного акустического аппарата в сочетании с неионогенными деэмульгаторами.

1.2 Для более стойких эмульсий (тяжелых нефтей из карбонатных отложений) и эмульсий из, так называемых, промежуточных слоёв эффективной является совместная обработка СВЧ-генератором, деэмульгатором и растворителем.

2. Научно обоснована гипотеза формирования промежуточного слоя в отстойниках, объясняющая факт получения сверхстойкой эмульсии, образующейся в присутствии деэмульгаторов с разветвленной структурой.

Практическая ценность работы:

  1. Разработаны и усовершенствованы технологии физико-химического воздействия при деэмульгировании скважинной продукции в процессах внутрипромысловой подготовки нефти:

1.1 Технология обезвоживания нефти, непосредственно сразу при подъеме её на поверхность с помощью РПАА и с добавлением химических реагентов-деэмульгаторов.

    1. Технология эффективного деструктивного воздействия на промежуточные слои с использованием реагентов-деэмульгаторов, прямогонного бензина и микроволнового воздействия.
  1. Разработана технологическая схема включения в систему сбора и промысловой подготовки продукции скважин РПАА и СВЧ-генератора, позволяющая интенсифицировать процесс деэмульсации нефти с экономическим эффектом более одного миллиона рублей в год с одной установки.

Апробация результатов исследований:

Результаты работы докладывались и обсуждались в VIII Республиканской школе студентов и аспирантов «Жить в XXI веке» (Казань, 2008 г.), на IV Всероссийской конференции «Нефтепромысловая химия» (Москва, 2008 г.), на X Всероссийской научно-практической конференции аспирантов и студентов «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск, 2009 г.)

Публикации:

Основное содержание диссертационной работы отражено в 9 публикациях: 2-х патентах на изобретение, 3-х статьях в изданиях, рекомендованных ВАК, 4-х тезисах докладов.

Объем и структура диссертации:

Диссертация изложена на 163 страницах, включающих 26 таблиц, 62 рисунка, список литературы из 133 наименований, и состоит из введения, трех глав, выводов и приложений.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность доктору технических наук, профессору Хамидуллину Р.Ф., кандидату технических наук, доценту Гречухиной А.А., инженеру Фомину В.М.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, цель, научная новизна и практическая значимость.

В первом разделе приведен литературный обзор, посвященный составу и свойствам добываемых водонефтяных эмульсий, причинам их образования и устойчивости. Рассмотрены современные методы разрушения водонефтяных систем, при этом особое внимание в обзоре уделено способам, использующим воздействие полей различной физической природы – акустической и микроволновой обработки. В отдельном подразделе первого раздела диссертации рассмотрены промежуточные слои - виды водонефтяных эмульсий, вызывающие наибольшие осложнения в процессе подготовки нефти. Показано, что такие проблемы нефтяной отрасли, как разрушение устойчивых эмульсий, разрушение промслоев, постоянно требуют поиска новых решений или усовершенствования существующих. Усовершенствование, как отмечено в обзоре, возможно при внедрении в технологический процесс физических методов воздействия на нефть. Подобные методы отличаются большей гибкостью, так как подбором режима работы соответствующего аппарата теоретически представляется возможным настроить его на обработку разнообразных нефтей.

Во втором разделе приводятся методики исследований.

В работе использовались методики ВНИИнефть и РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина c проведением следующих исследований:

- испытание реагентов деэмульгаторов на деэмульгирующую активность методом «бутылочной пробы»;

- обезвоживание нефтяных систем с помощью РПАА;

- определение эффективности обессоливания обезвоженной нефти ручным способом и с применением РПАА;

- испытание нефтяных систем на деэмульгирующую способность с применением СВЧ-генератора;

- определение смачивающей способности реагентов-деэмульгаторов и композиционных составов на их основе.

В третьем разделе, содержащем обсуждение экспериментальных данных, рассмотрена возможность эффективного использования роторно-пульсационного акустического и микроволнового аппаратов при обезвоживании и обессоливании нефтей; рассмотрена такая особенность реагентов-деэмульгаторов, как склонность к образованию промежуточных слоёв и предложены меры по её ингибированию.

Роторно-пульсационный акустический аппарат предназначен для интенсификации процессов диффузии, смешения, растворения, гомогенизации и диспергирования. Использованный в работе лабораторный РПАА представляет собой лопаточную машину с необтекаемыми лопатками, в которой концентричные (коаксиальные) ряды лопаток ротора (вращающийся элемент аппарата) чередуются в радиальном направлении с рядами лопаток статора (неподвижные элементы аппарата). Диск ротора выполнен из титановых сплавов, которые обладают высокими акустическими свойствами, и совершает веерные, зонтичные или комбинированные (веерно-зонтичные) колебания различной формы, частоты и интенсивности.

Рисунок 1 – Роторно-пульсационный акустический аппарат.

В таком аппарате за счет пульсации и акустического воздействия создаются вращательные и колебательные движения. В РПАА имеется возможность регулирования числа оборотов вращения диска ротора в неподвижном статоре за счет изменения силы тока подаваемого напряжения.

Использование роторно-пульсационного акустического аппарата в качестве дополнительного (к термохимическому) воздействия на водонефтяную эмульсию должно способствовать более равномерному смешению реагента с нефтью и деструктивному воздействию аппарата на оболочки эмульгированных глобул воды. В итоге, при совместном использовании деэмульгатора и РПАА при определенных режимах его работы можно достигнуть более эффективного разрушения эмульсий.

На первом этапе работы с РПАА был изучен процесс обезвоживания нефтей с применением реагентов, аппарата и при их совместном действии.

Исследования проводились на естественных нефтяных эмульсиях, взятых непосредственно из скважин различных горизонтов (таблица 1). Температурный режим отстоя и объем дозировки реагента выбирались, исходя из устойчивости эмульсии. При обезвоживании с помощью РПАА в аппарат наливали водонефтяную эмульсию, дозировали определенное количество реагента. Смешение в аппарате проводились в течение 30-120 секунд (выбор режима аппарата) с различной скоростью вращения ротора (800-7700 об./мин.) Для каждой водонефтяной эмульсии экспериментально подбирался оптимальный режим работы аппарата в зависимости от её седиментационной и агрегативной устойчивости. Далее эмульсию сливали в мерный стакан и замеряли отстой воды от нефти через каждые 15 минут при температуре бани 20 и 700С в течение 1 часа.

Таблица 1 - Характеристика нефтей и эмульсий на их основе

№ эмульсии Характеристика эмульсий Способность эмульсии к разрушению при отстое Характеристика нефти
Обводненность, % мас. Горизонт Плотность, кг/м3 Содержание, % мас.:
серы парафинов смол асфальтенов
1 22 Карбон Не разрушается 903 3,15 4,6 15 5,6
2 54 Смесь карбона и девона Не разрушается 882 2,21 4,96 15,63 4,63
3 20 Карбон Не разрушается 904 3,4 3,4 14 6,2
4 84 Карбон Не разрушается 905 3,1 3,6 14,5 4,7
5 80 Карбон Не разрушается 905 3,1 3,6 16 4,7
6 22 Карбон Не разрушается 904 3,4 3,4 17,5 6,2
7 16 Карбон Не разрушается 904 3,4 3,4 15,5 6,2
8 22 Карбон Не разрушается 903 3,2 4,6 15 5,6
9 69 Девон Не разрушается 871 1,7 5,1 15,5 4,2





Рисунок 2 – Динамика обезвоживания эмульсии №2.






Совместное воздействие на нефтяные эмульсии деэмульгаторов и РПАА оказалось избирательным: в одном случае обработка в аппарате эмульсий не дает необходимого эффекта (рисунок 2), в другом – подобная обработка обеспечивает более динамичный отстой воды и высокую степень обезвоживания нефти вплоть до полного отделения воды (рисунок 3).

Рисунок 3 - Динамика обезвоживания эмульсии №3.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.