Введение 4
1 Общая часть 6
1.1 Свойства нефти, влияние магнитного поля на них 6
1.1.1 Вязкость 6
1.1.2 Температура застывания 7
1.1.3 Склонность к образованию эмульсий 8
1.1.4 Наличие в составе солей 10
1.1.5 Склонность к образованию АСПО 11
1.2 Свойства газа, влияние магнитного поля на них 12
1.2.1 Наличие в составе механических примесей 13
1.2.2 Склонность к образованию газогидратов 14
2 Научно-исследовательская часть 16
2.1 Применение магнитного поля при добыче и транспортировке нефти 16
2.1.1 Уменьшение осаждения АСПО в скважине 16
2.1.2 Уменьшение осаждения АСПО в трубопроводе 21
2.1.3 Снижение коррозионных свойств 22
2.2 Применение магнитного поля при добыче и транспортировке газа 23
2.2.1 Ликвидация газогидратных пробок 23
2.2.2 Борьба с гидратоотложениями в системах сбора 24
2.3 Применение магнитного поля при промысловой подготовке нефти 25
2.3.1 Обезвоживание 25
2.3.2 Обессоливание 29
2.3.3 Удаление механических примесей 31
2.4 Применение магнитного поля при промысловой подготовке газа 33
2.4.1 Удаление механических примесей 33
2.5 Альтернативные способы применения магнитного поля в нефтегазовой
отрасли 35
2.5.1 Изменение вязкости нефти 35
2.5.2 Изменение температуры застывания нефти 36
3 Расчетная часть 38
3.1 Расчет мощности излучения и времени работы излучателя 38
4 Промышленная безопасность 47
4.1 Нормативные документы в области промышленной безопасности 47
Заключение 49
Список литературы 51
Углеводородное сырье является неотъемлемой частью современной промышленности. Его вклад в развитие мировой цивилизации настолько велик, что полное исчезновение продуктов нефтегазовой отрасли привело бы к катастрофическим энергетическим и экономическим последствиям. Конечность ресурсов и высокая зависимость от них стимулируют поиск альтернативных источников энергии. Однако, несмотря на успехи в этом направлении, добиться полного и моментального отказа от углеводородов не получится, поэтому вопрос повышения эффективности технологических процессов, связанных с добычей, переработкой и транспортировкой углеводородного сырья, остается открытым.
Для того, чтобы добиться повышения эффективности эксплуатируемых на производстве установок и качества итогового продукта, необходимо внедрение инновационных технологий, которыми могут выступать нетрадиционные методы воздействия на углеводородное сырье. Все большее применение находят волновые безреагентные методы, основанные на действии следующих физических принципов:
- акустических;
- кавитационных;
- вибрационных;
- электрических;
- магнитных;
- микроволновых;
- лазерных.
Наиболее универсальными, эффективными, малозатратными и технически простыми являются методы магнитной и электромагнитной обработки, что стимулирует исследования их влияния на углеводороды.
В виду того, что УВ сырье является дисперсной системой с парамагнитными и диамагнитными молекулами в своем составе, открывается широкая возможность оказывать влияние на его физико-химические свойства с помощью магнитных полей постоянного и переменного характера, что позволяет пересмотреть технологии добычи, подготовки, переработки и транспортировки, а также, что самое важное, усовершенствовать их.
Целью данной работы является рассмотрение механизмов влияния магнитных и электромагнитных полей на углеводородное сырье, изучение вариантов применения магнитной и электромагнитной обработки при добыче, промысловой подготовке, переработке и транспортировке сырья. Произвести расчет мощности излучателей электромагнитного поля при разложении газогидратных пробок, изучить нормативную документацию, регулирующую применение магнитных и электромагнитных полей на опасных производственных объектах.
Задачи исследования:
1. Рассмотрение свойств углеводородного сырья, на которые влияет магнитная обработка.
2. На основании полученных данных изучить преимущества, а также существующие и перспективные технологии магнитной обработки при добыче, подготовке и транспортировке углеводородов.
3. Произвести расчет количества теплоты, необходимого на разложение газогидратной пробки, образовавшейся в процессе эксплуатации насосно-компрессорной трубы. По полученным данным произвести расчет мощности излучателя электромагнитных волн и подбор аппарата, создающего электромагнитные волны.
4. Провести анализ промышленной безопасности представленных технологий.
В ходе исследований была написана статья по этой тематике и апробирована на международной конференции МК-26-19 и в виде статьи в сборнике статей конференции.
В ходе работы были рассмотрены механизмы влияния магнитного и электромагнитного полей на углеводородное сырье, варианты применения полей при добыче, промысловой подготовке, переработке и транспортировке.
Были определены свойства нефти и газа, изменяющиеся под воздействием магнитного поля, а также элементы состава, определяющие изменение свойств сырья при попадании в магнитное поле. На основании полученных данных были рассмотрены проводимые эксперименты с нефтью и газом, заключающиеся в помещении их в магнитные и электромагнитные поля.
Опираясь на данные научных исследований, были рассмотрены перспективы применения магнитных полей в нефтегазовой отрасли на таких этапах производства, как добыча, промысловая подготовка и транспортировка. Применение магнитных и электромагнитных полей по большей части оказалось перспективным при использовании их с уже существующими технологиями, отчетливо это проглядывается в обезвоживании нефти, ее обессоливании, удалении механических примесей. Стоит также отметить, что применение магнитных полей обособленно от других методов позволяет в разы уменьшить асфальтосмолопарафиновые отложения при добыче и транспортировке нефти, а с помощью электромагнитных полей можно достичь более быстрого и экономически выгодного разрушения газогидратных пробок и отложений.
При выполнении расчетной главы было рассчитано количество энергии, необходимой для разрушения газогидратной пробки, образовавшейся в насосно-компрессорной трубе с известными технологическими параметрами. При образовании гидратной пробки длиной 1 метр в насосно -компрессорной трубе с радиусом 66 мм для ее нагрева с температуры 294,9°С до температуры 268,3°С и полного разложения необходимо подвести количество теплоты в размере 6482,696 кДж. В качестве подвода энергии были рассмотрены магнетроны М-136, М-168 и М-177. Из-за различия мощностей данных
приборов наблюдается разное время воздействия на газогидратную пробку .
При использовании магнетрона М-136 необходима его непрекращающаяся работа в течение 1 часа 31 минут, при использовании магнетрона М-168 необходимо 36 минут, при использовании магнетрона М-177 - 2 минут. Полученные результаты и геометрическая форма использованных в расчете приборов указывают на необходимость проектирования магнетронов, специализированных для разрушения отложений газогидратов в насосно-компрессорных трубах, с мощностью, дающей наибольшую скорость разложения гидрата, но при этом геометрические размеры устройства должны обеспечивать возможность его нахождения в стволе скважины во время ее эксплуатации.
При изучении промышленной безопасности было выяснено, что магнитное электромагнитное воздействия необходимо экранировать, что достигается путем внедрения защитных экранов, поглощающих магнитные и электромагнитные волны. Экран необходимо заземлять во избежание поражения электрическим током, возникающим в нем вследствие электродвижущей силы при изменении магнитного потока. При помещении источника магнитного или электромагнитного поля в насосно-компрессорные трубы труба и обсадная колонна экранируют воздействие полей на окружающую среду.
Таким образом, можно сказать, что некоторые варианты применения магнитного поля улучшают производственные процессы, при этом не требуя колоссальных экономических затрат, поэтому их внедрение в нефтегазовую отрасль является оправданным и перспективным, а некоторые не приводят к достижению требуемых от них результатов, поэтому их внедрение на производство не является перспективным.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
