Введение 5
1 Литературный обзор 7
1.1 Гидродинамические основы 7
1.2 Физико-химические свойства полимеров 17
1.2Л Особенности химической структуры 17
1. 2.2 Молекулярно-массовое распределение 20
1.2.3 Пространственные конформации 21
1.3 Классификация полимеров 21
1.3.1 Карбоцепные полимеры 22
1.3.2 Координационные полимеры 29
1.3.3 Нефтяные остатки 31
2 Обоснование выбранного направления 32
2.1 Свойства нефтей Ванкорского месторождения 33
2.2 Испытания присадок 34
3 Экспериментальная часть 35
3.1 Объекты исследования 35
3.1.1 Антитурбулентные присадки 35
3.1.2 Гидродинамические установки 36
3.1.2.1 Турбореометр 37
3.1.2.2 Трубчатые установки замкнутого типа 39
3.1.2.3 Ротационные гидродинамические установки 40
3.2 Методы исследований 41
3.2.1. Выбор оборудования 42
3.2.1.1 Выбор трубы для змеевика 42
3.2.1.2 Выбор насоса высокого давления 42
3.2.1.3 Расчет количества колен на трубе 43
3.2.1.4 Расчет габаритов термостата 44
3.2.1.5 Подбор оборудования термостата 46
3.2.1.6 Выбор насоса для циркуляции нефти в баке 46
3.2.1.7 Выбор расходомера 46
3.2.1.8 Выбор манометров 46
3.3 Обсуждение результатов 47
3.3.1 Принципиальная схема установки 47
3.3.2 Описание работы установки 48
3.3.3 Сравнительный анализ оборудования 49
3.3.3.1 Расходомер 49
3.3.3.2 Манометр 50
3.3.4 Преимущества проектируемого стенда 52
3.4 Выводы 52
Заключение 54
Список сокращений 55
Список использованных источников 56
На современном этапе развития нефтедобывающей промышленности все отчетливее прослеживается тенденция увеличения объемов добываемой нефти, что, естественно, приводит к возникновению проблемы ее бесперебойной транспортировки к местам переработки и на экспорт. Кроме этого, ведутся активные разработки новых месторождений, зачастую расположенных в удаленных и труднодоступных регионах. Все это существенно увеличивает расходы на транспортировку добываемого сырья, поэтому предлагаются различные пути разрешения данной проблемы.
Длительная разработка основных месторождений в ведущих нефтедобывающих регионах мира привела к истощению большой части запасов легких нефтей, обладающих сравнительно небольшой плотностью и вязкостью, а их место постепенно занимают тяжелые высоковязкие нефти с большим содержанием твердых парафинов и смолисто-асфальтеновых веществ (САВ). Однако, если для высоковязких нефтей можно уменьшить трение у стенок нефтепровода добавлением менее вязких жидкостей (например, воды), то для перекачки сырья малой и средней вязкости необходимо иное решение, поскольку в турбулентном режиме течения этих сред возникают повышенные гидравлические сопротивления, которые существенно повышают нагрузку на перекачивающие устройства.
Одним из вариантов решения данной проблемы является создание и использование химических добавок, способных регулировать в нужном направлении параметры рабочей среды. Широкое распространение в нефтедобывающей отрасли получили способы снижения гидравлических потерь путем добавления в сырье антитурбулентных присадок (АТП). Молекулы АТП, представляющие собой длинные полимерные цепочки, при введении в поток нефти распрямляются, сглаживая турбулентные возмущения и увеличивая толщину вязкого ламинарного подслоя, что, в свою очередь, снижает гидравлическое сопротивление.
Основной целью данной работы является разработка проекта испытательного стенда для лабораторных исследований эффективности действия АТП на примере присадок, применяемых в настоящее время на Ванкорском нефтяном месторождении, расположенном на севере Красноярского края.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- ознакомиться с теоретическими основами явления снижения гидродинамического сопротивления трению, свойствами АТП и классами веществ, которые могут быть использованы в качестве них;
- рассмотреть известные типы присадок, применяемых в настоящее время на Ванкорском месторождении;
- разработать проект лабораторного стенда и руководство по эксплуатации, необходимых для исследования свойств и эффективности действия АТП;
- провести сравнительный анализ оборудования, необходимого для создания испытательного стенда.
В результате проведенной работы были изучены теоретические основы режима движения жидкости в трубопроводе и механизм действия АТП. Также, были рассмотрены физико-химические свойства присадок и классы веществ, которые могут быть использованы для их создания.
Используя в качестве примера данные по свойствам присадок, применяемых на Ванкорском месторождении, был разработан проект универсального лабораторного стенда, который позволит оценивать эффективность действия различных АТП в одинаковых условиях и отбирать для проведения ОПИ на производство только наиболее эффективные для данной нефти реагенты. Для проекта установки был проведен подбор и сравнительный анализ выбранного оборудования, описан приблизительный режим работы стенда, а также составлен план руководства по его эксплуатации, что даст возможность оценивать влияние различных факторов на эффективность действия АТП.
Использование данного лабораторного стенда предусматривает проведение именно сравнительного анализа, который позволит дать качественную оценку эффективности работы присадки в сравнении с ее аналогами, а также провести входной контроль партии уже используемых присадок.
