Помощь студентам в учебе
Влияние ультразвука на состав и свойства нефтяных систем
|
АННОТАЦИЯ 3
Список обозначений 7
Список рисунок 8
Список таблиц 9
Список приложений 10
ВВЕДЕНИЕ 11
1 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ 15
1.1 Химический состав 15
1.2 Эмульсии присутствуют в масле 16
1.2.1 Дестабилизация эмульсий 18
1.2.2 Уравнение стокса 20
1.3 Обезвоживание сырой нефти 22
1.3.1 Процесс декантации 23
1.3.2 Трехфазный трейтер 24
1.4 Опреснение сырой нефти 25
1.5 Ультразвуковая обработка в нефтяной промышленности 26
1.5.1 Основной принцип акустической кавитации 27
1.5.1.1 Акустическая кавитация 30
ВЫВОДЫ ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ БИБЛИОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 32
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 33
2.1 Технологический процесс добычи нефти EPEP-Центр 33
2.1.1 Второй этап разделения газа (S.E.S) 34
2.1.2 Третий этап разделения газа (TES) 34
2.1.3 Резервуары для статической обработки 35
2.2 Основные параметры технологических циклов 36
2.2.1 Время цикла 36
2.2.1.1 Время обработки при заполнении 36
2.2.1.2 Время отдыха 37
2.2.2 Наполнение резервуаров статической очистки 37
2.2.3 Влияние вязкости 38
2.2.4 Влияние температуры 38
2.3 Методология анализа 38
2.3.1 Обезвоживание сырой нефти 39
2.3.1.1 Анализ дина-старка 39
2.3.1.2 Центрифугирования 39
2.3.2 Поведение вязкости 40
2.3.3 Определение плотностей 40
2.3.4 ^став сырой нефти 41
2.4 Применение ультразвукового оборудования 44
2.5 Стратегия расследований 44
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 45
3.1 Изучение влияние УЗО на вязкость нефти Аканское 45
3.2 Изучение влияние УЗО на скорость отделения воды 47
3.3 Влияние УЗ на процесс обезвоживания кубинской сырой нефти 48
3.3.1 Изменение содержания воды в кубинской сырой нефти после обработки 49
3.3.2 Сравнительный анализ изменения свойств нефти после обработки ультразвуком .. 51
3.3.3 Сравнительный анализ изменения состава нефти после обработки ультразвуком... 54
3.4 Влияние температуры 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
РЕКОМЕНДАЦИИ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 60
Список обозначений 7
Список рисунок 8
Список таблиц 9
Список приложений 10
ВВЕДЕНИЕ 11
1 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ 15
1.1 Химический состав 15
1.2 Эмульсии присутствуют в масле 16
1.2.1 Дестабилизация эмульсий 18
1.2.2 Уравнение стокса 20
1.3 Обезвоживание сырой нефти 22
1.3.1 Процесс декантации 23
1.3.2 Трехфазный трейтер 24
1.4 Опреснение сырой нефти 25
1.5 Ультразвуковая обработка в нефтяной промышленности 26
1.5.1 Основной принцип акустической кавитации 27
1.5.1.1 Акустическая кавитация 30
ВЫВОДЫ ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ БИБЛИОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 32
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 33
2.1 Технологический процесс добычи нефти EPEP-Центр 33
2.1.1 Второй этап разделения газа (S.E.S) 34
2.1.2 Третий этап разделения газа (TES) 34
2.1.3 Резервуары для статической обработки 35
2.2 Основные параметры технологических циклов 36
2.2.1 Время цикла 36
2.2.1.1 Время обработки при заполнении 36
2.2.1.2 Время отдыха 37
2.2.2 Наполнение резервуаров статической очистки 37
2.2.3 Влияние вязкости 38
2.2.4 Влияние температуры 38
2.3 Методология анализа 38
2.3.1 Обезвоживание сырой нефти 39
2.3.1.1 Анализ дина-старка 39
2.3.1.2 Центрифугирования 39
2.3.2 Поведение вязкости 40
2.3.3 Определение плотностей 40
2.3.4 ^став сырой нефти 41
2.4 Применение ультразвукового оборудования 44
2.5 Стратегия расследований 44
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 45
3.1 Изучение влияние УЗО на вязкость нефти Аканское 45
3.2 Изучение влияние УЗО на скорость отделения воды 47
3.3 Влияние УЗ на процесс обезвоживания кубинской сырой нефти 48
3.3.1 Изменение содержания воды в кубинской сырой нефти после обработки 49
3.3.2 Сравнительный анализ изменения свойств нефти после обработки ультразвуком .. 51
3.3.3 Сравнительный анализ изменения состава нефти после обработки ультразвуком... 54
3.4 Влияние температуры 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
РЕКОМЕНДАЦИИ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 60
Сырая нефть является невозобновляемым ресурсом, в настоящее время основным источником энергии, образованным миллионы лет назад в условиях высокой температуры и давления, состоит из легких, тяжелых углеводородов и других органических соединений, образованных из углерода и водорода), с небольшими количествами серы, кислорода и азота. Обычно эти соединения условно делятся на насыщенные, ароматические, смолистые и асфальтены.
Сырая нефть, добываемая на месторождении, содержит примеси, такие как вода, мелкодисперсные частицы породы, соли, газ и другие элементы, которые могут приводить к коррозии оборудования. Сульфид водорода, двуокись углерода и хлориды — это те соединения, которые с точки зрения коррозии более опасны. Содержащиеся в нефти примеси в трубах имеют очень четко определенные характеристики, и они определяют:
- физические и химические характеристики среды, в составе которой они транспортируются, скорость жидкости и ее вязкость, режим течения, температура, твердые вещества в суспензии, присутствующие фазы (жидкость, газ или многофазный), наличие анаэробных бактерий;
- профиль трубопровода вдоль его пути, который образуется в результате возможности отложения этих примесей на поверхности труб, а также в результате химического и механического взаимодействия примесей с материалом труб.
На стадии подготовки нефти происходит первичное разделение всех этих элементов, так что негативные процессы могут быть снижены. Процесс обработки нефти в основном состоит в отделения воды и солей, которые она могла содержать.
Основная подготовка разделяет добываемую жидкость на три основных компонента:
• Газообразная фаза: полученная для обработки газов.
• Нефтяная фаза: происходит от обработки нефти.
• Водная фаза: это происходит из процесса, называемого очисткой воды.
Однако каждый отдельный компонент по-прежнему загрязнен, в свою очередь, с меньшими частями других.
Нефтяные загрязнители, которые отделяются на ранних стадиях производства, для его транспортировки и хранения, являются:
-вода; через процесс обезвоживания.
- соли; через процесс опреснения.
Вода, которая сопровождает нефть, может поступать как из существующего геологического образования, так и из инъекции, сделанной для поддержания пластового давления во время вторичного процесса восстановления.
Когда разрабатывается новое месторождение, обычно дело в том, что содержание воды невелико или равно нулю, как и другие примеси. По мере старения месторождения содержание воды будет иметь тенденцию к увеличению, оно будет расти до такой степени, когда эксплуатация станет экономически нежизнеспособной и должна быть оставлена.
Содержание воды в нефти может варьироваться от 0% до почти 100% и может присутствовать в виде свободной и эмульгированной воды. В зависимости от этого, вода может быть легко разделена или вообще не может быть разделена.
Свободная вода: вода, которая легко отделяется от эмульсии вода / нефть, основана на принципе разности плотности между двумя жидкостями, в данном случае водой и нефтью. Из-за плотности вода будет поступать на дно бака, а нефть с более низкой плотностью будет сверху.
Эмульгированная вода: Эмульгированная оставшаяся вода создается, когда одна из фаз, нефти или воды, встречается в другой в виде дисперсии капель небольшого размера.
Процесс обезвоживания сырой нефти состоит из удаления свободной и эмульгированной воды, простого метода, который применялся в течение длительного времени.
Существует несколько способов отделить или минимизировать содержание воды из нефти. Нефтяная буровая и добывающая компания Центра (EPEP-Centro), расположенная в субрегионе Матансас-Карденас-Варадеро, страна Куба, перерабатывает очень вязкую и плотную нефть. Из-за ее специфических характеристик необходимо учитывать несколько факторов, влияющие на процесс обезвоживания сырой нефти: поддержание диапазона высоких температур; добавление веществ, которые обладают свойством ослабления действия природных эмульгирующих веществ, снижение вязкости нефти.
Для получения снижения содержания воды и наличия солей регулируется процесс обратной промывки и метод декантации, для этого требуется долгое время для достижения своей эффективности, что пробудило необходимость проведения новых исследований для повышения эффективности лечения , которые возможны технически и экономически, с меньшим воздействием на окружающую среду, за меньшее время обезвоживание и опреснение масла без изменения параметров качества, необходимых для его продажи для этого использования, производится из ультразвукового оборудования (акустическая кавитация).
Суть работы этой команды основана на изменении физических и химических свойств пластовых флюидов под воздействием ультразвука. Это, например, позволяет избежать осаждения парафинов и компонентов асфальто-смолистого масла, измененные свойства масла позволяют их более глубоко обрабатывать, увеличивая извлечение более легких фракций.
В серии исследований установлено, что ультразвуковые колебания могут изменять агрегатное состояние вещества, диспергировать его, эмульгировать, изменять скорость диффузии, кристаллизовывать и растворять вещества, активировать реакции и интенсифицировать технологические процессы. Влияние ультразвуковых колебаний на физические и химические процессы позволяет повысить производительность труда, снизить затраты на энергию.
Проблема
Как внедрение ультразвукового оборудования влияет на качественную обработку технологических циклов, а также на состав и свойства сырой нефти в центральной батарее буровой и нефтедобывающей компании Центра?
Гипотеза
С внедрением этого ультразвукового оборудования будет достигнуто значительное изменение времени обработки и существенное влияние на состав сырой нефти, поддерживая параметры качества, необходимые в центральной батарее Центра бурения и добычи нефти Центра.
Объект Исследования
Нефти месторождений Варадеро Карденас (Куба) и Аксанского и Ашальчинского месторождений (Россия).
Общая Цель
Обосновать возможность использования ультразвуковой обработки для улучшения свойств сырой нефти.
Конкретные цели
1. Исследовать зависимость физико-химические свойств нефти от параметров ультразвуковой обработки.
2. Изучить влияние ультразвука на скорость обезвоживания нефти
3. Определите различные изменения характеристик состава и свойств нефти после ультразвуковой обработки.
Сырая нефть, добываемая на месторождении, содержит примеси, такие как вода, мелкодисперсные частицы породы, соли, газ и другие элементы, которые могут приводить к коррозии оборудования. Сульфид водорода, двуокись углерода и хлориды — это те соединения, которые с точки зрения коррозии более опасны. Содержащиеся в нефти примеси в трубах имеют очень четко определенные характеристики, и они определяют:
- физические и химические характеристики среды, в составе которой они транспортируются, скорость жидкости и ее вязкость, режим течения, температура, твердые вещества в суспензии, присутствующие фазы (жидкость, газ или многофазный), наличие анаэробных бактерий;
- профиль трубопровода вдоль его пути, который образуется в результате возможности отложения этих примесей на поверхности труб, а также в результате химического и механического взаимодействия примесей с материалом труб.
На стадии подготовки нефти происходит первичное разделение всех этих элементов, так что негативные процессы могут быть снижены. Процесс обработки нефти в основном состоит в отделения воды и солей, которые она могла содержать.
Основная подготовка разделяет добываемую жидкость на три основных компонента:
• Газообразная фаза: полученная для обработки газов.
• Нефтяная фаза: происходит от обработки нефти.
• Водная фаза: это происходит из процесса, называемого очисткой воды.
Однако каждый отдельный компонент по-прежнему загрязнен, в свою очередь, с меньшими частями других.
Нефтяные загрязнители, которые отделяются на ранних стадиях производства, для его транспортировки и хранения, являются:
-вода; через процесс обезвоживания.
- соли; через процесс опреснения.
Вода, которая сопровождает нефть, может поступать как из существующего геологического образования, так и из инъекции, сделанной для поддержания пластового давления во время вторичного процесса восстановления.
Когда разрабатывается новое месторождение, обычно дело в том, что содержание воды невелико или равно нулю, как и другие примеси. По мере старения месторождения содержание воды будет иметь тенденцию к увеличению, оно будет расти до такой степени, когда эксплуатация станет экономически нежизнеспособной и должна быть оставлена.
Содержание воды в нефти может варьироваться от 0% до почти 100% и может присутствовать в виде свободной и эмульгированной воды. В зависимости от этого, вода может быть легко разделена или вообще не может быть разделена.
Свободная вода: вода, которая легко отделяется от эмульсии вода / нефть, основана на принципе разности плотности между двумя жидкостями, в данном случае водой и нефтью. Из-за плотности вода будет поступать на дно бака, а нефть с более низкой плотностью будет сверху.
Эмульгированная вода: Эмульгированная оставшаяся вода создается, когда одна из фаз, нефти или воды, встречается в другой в виде дисперсии капель небольшого размера.
Процесс обезвоживания сырой нефти состоит из удаления свободной и эмульгированной воды, простого метода, который применялся в течение длительного времени.
Существует несколько способов отделить или минимизировать содержание воды из нефти. Нефтяная буровая и добывающая компания Центра (EPEP-Centro), расположенная в субрегионе Матансас-Карденас-Варадеро, страна Куба, перерабатывает очень вязкую и плотную нефть. Из-за ее специфических характеристик необходимо учитывать несколько факторов, влияющие на процесс обезвоживания сырой нефти: поддержание диапазона высоких температур; добавление веществ, которые обладают свойством ослабления действия природных эмульгирующих веществ, снижение вязкости нефти.
Для получения снижения содержания воды и наличия солей регулируется процесс обратной промывки и метод декантации, для этого требуется долгое время для достижения своей эффективности, что пробудило необходимость проведения новых исследований для повышения эффективности лечения , которые возможны технически и экономически, с меньшим воздействием на окружающую среду, за меньшее время обезвоживание и опреснение масла без изменения параметров качества, необходимых для его продажи для этого использования, производится из ультразвукового оборудования (акустическая кавитация).
Суть работы этой команды основана на изменении физических и химических свойств пластовых флюидов под воздействием ультразвука. Это, например, позволяет избежать осаждения парафинов и компонентов асфальто-смолистого масла, измененные свойства масла позволяют их более глубоко обрабатывать, увеличивая извлечение более легких фракций.
В серии исследований установлено, что ультразвуковые колебания могут изменять агрегатное состояние вещества, диспергировать его, эмульгировать, изменять скорость диффузии, кристаллизовывать и растворять вещества, активировать реакции и интенсифицировать технологические процессы. Влияние ультразвуковых колебаний на физические и химические процессы позволяет повысить производительность труда, снизить затраты на энергию.
Проблема
Как внедрение ультразвукового оборудования влияет на качественную обработку технологических циклов, а также на состав и свойства сырой нефти в центральной батарее буровой и нефтедобывающей компании Центра?
Гипотеза
С внедрением этого ультразвукового оборудования будет достигнуто значительное изменение времени обработки и существенное влияние на состав сырой нефти, поддерживая параметры качества, необходимые в центральной батарее Центра бурения и добычи нефти Центра.
Объект Исследования
Нефти месторождений Варадеро Карденас (Куба) и Аксанского и Ашальчинского месторождений (Россия).
Общая Цель
Обосновать возможность использования ультразвуковой обработки для улучшения свойств сырой нефти.
Конкретные цели
1. Исследовать зависимость физико-химические свойств нефти от параметров ультразвуковой обработки.
2. Изучить влияние ультразвука на скорость обезвоживания нефти
3. Определите различные изменения характеристик состава и свойств нефти после ультразвуковой обработки.
Исследовано влияние ультразвука на состав и свойства нефти месторождений Варадеро Карденас (Куба) и Аканского и Ашальчинского месторождений Республики Татарстан (Россия). Показано, что ультразвуковая обработка нефти приводит к снижению ее вязкости за счет перераспределения компонентов нефти между ядром и сольватной оболочкой дисперсной фазы смолисто-асфальтеновых веществ. Определены оптимальные параметры УЗО: интенсивность воздействия 25-30 Вт/см ; время воздействия - 5 мин.
Показано, что ультразвуковая обработка сырой нефти приводит к ускорению процесса обезвоживания и к увеличению количества выделяющейся из нефти воды. После УЗО водонефтяных эмульсий с высоким содержанием воды происходит увеличение доли отделившейся воды в процессе обезвоживания до 10 раз по сравнению с необработанными образцами. Сравнительный анализ скорости обезвоживания показал, что из необработанной нефти вода начинает отделяться только через 30 минут центрифугирования, тогда как из обработанной нефти вода в количестве 5,5 % выделилась уже через 10 мин.
Показано, что в результате действия ультразвука на сырую нефть происходит изменение ее состава и свойств. В составе нефти увеличивается доля углеводородов и уменьшается содержание тяжелых смолисто-асфальтеновых компонентов. При этом увеличение углеводородных компонентов происходит за счет высвобождения более легких ароматических углеводородов в результате разрушения надмолекулярных структур смолисто-асфальтеновых компонентов под действием ультразвука.
Показано, что ультразвуковая обработка кубинской сырой нефти наряду с ускорение процесса обезвоживания приводит к положительным изменениям ее состава и свойств (вязкости, плотности, содержания компонентов), что позволяет рекомендовать использование ультразвуковой обработки при подготовке нефти.
Показано, что ультразвуковая обработка сырой нефти приводит к ускорению процесса обезвоживания и к увеличению количества выделяющейся из нефти воды. После УЗО водонефтяных эмульсий с высоким содержанием воды происходит увеличение доли отделившейся воды в процессе обезвоживания до 10 раз по сравнению с необработанными образцами. Сравнительный анализ скорости обезвоживания показал, что из необработанной нефти вода начинает отделяться только через 30 минут центрифугирования, тогда как из обработанной нефти вода в количестве 5,5 % выделилась уже через 10 мин.
Показано, что в результате действия ультразвука на сырую нефть происходит изменение ее состава и свойств. В составе нефти увеличивается доля углеводородов и уменьшается содержание тяжелых смолисто-асфальтеновых компонентов. При этом увеличение углеводородных компонентов происходит за счет высвобождения более легких ароматических углеводородов в результате разрушения надмолекулярных структур смолисто-асфальтеновых компонентов под действием ультразвука.
Показано, что ультразвуковая обработка кубинской сырой нефти наряду с ускорение процесса обезвоживания приводит к положительным изменениям ее состава и свойств (вязкости, плотности, содержания компонентов), что позволяет рекомендовать использование ультразвуковой обработки при подготовке нефти.