USD 71.2298

+0.35

EUR 80.2689

-0.14

BRENT 43.27

0

AИ-92 43.26

+0.05

AИ-95 47.33

+0.05

AИ-98 52.88

+0.01

ДТ 47.8

+0.02

6 мин
94
0

Пути улучшения низкотемпературных показателей транспортируемой парафинистой нефти

В работе показана возможность использования волновой обработки углеводородного сырья в процессе его транспортирования по магистральным трубопроводам от мест добычи до потребителей с целью улучшения его низкотемпературных показателей. Представлены результаты исследования по влиянию воздействия ультразвука и постоянного магнитного поля на такие показатели качества транспортируемой нефти как плотность, температура застывания, кинематическая вязкость и средний диаметр частиц дисперсной фазы.

Задача улучшения низкотемпературных свойств в процессе добычи и транспортировки парафинистых и тяжёлых асфальтеновых нефтей еще далека от разрешения.

Для её решения наряду с применением различных депрессорных реагентов используют различные волновые методы. Так, например, ультразвуковое воздействие 1,2, а также сочетание его с добавками растворителей, кислот, щелочей, спиртов 3. Снижает вязкость нефти высокочастотные и сверхвысокочастотные магнитные поля 4. Волновые воздействия комбинируют, повышая эффективность методов. Для этого на поток нефти воздействуют ультразвуком мощностью до 25 Вт/см2, а затем постоянным, импульсным или сверхвысокочастотным полем большой мощности 5,6.

В настоящей работе приведены результаты экспериментальных исследований улучшения низкотемпературных свойств нефти посредством низкоэнергетических воздействий ультразвука до 45 кГц и постоянного магнитного поля до 0,31 Тл. Этот способ является эффективным, малозатратным, экологически чистым и несложным в эксплуатации.

В качестве ультразвукового излучателя использовали устройство с частотой излучателя 45 кГц, расположенное внутри емкости, через которую проходил поток исследуемой нефти. Магнитную обработку углеводородного сырья осуществляли на проточной лабораторной установке с использованием магнитного туннеля в интервале значений магнитной индукции от 0,08 до 0, 31 Тл.

Объектом исследования являлась нефть месторождения им. Ю.М. Корчагина, которая добывается и проходит стадию первичной подготовки на ЛСП-1 в Каспийском море для дальнейшей транспортировки по трубопроводам потребителю. Основные показатели качества нефти представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика нефти месторождения им. Ю.М. Корчагина

Показатель

Значение

Плотность при 20 ̊ С, кг/м3

813

Температура застывания, ̊ С

минус 10

Кинематическая вязкость при 20 ̊ С, мм2

2,07

Средний диаметр частиц дисперсной фазы, нм

260

Физико-химические характеристики углеводородного сырья были исследованы стандартными методами и специальными методиками и, указанными в таблице 2.

Таблица 2 – Методы определения характеристик углеводородного сырья

Показатель

ГОСТ, метод испытания

Плотность, кг/м3

ISO 3675-2014

Кинематическая вязкость, мм2/c

33-2000

Размер частиц дисперсной фазы, нм

Методика РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина [7]

Температура застывания, ̊ С

20287-91

В результате экспериментальных исследований (см. рис. 1, 2) было выявлено, что при воздействии магнитного поля в интервале значений магнитной индукции от 0,08 до 0, 31 Тл кинематическая вязкость нефтяного сырья снижается на 20 %, а температура застывания снижается на 4-6 ºС.

Воздействие ультразвуком практически не отражалось на вязкости нефти, но приводило к увеличению значения температуры застывания на 6 ºС.

Комбинированная обработка нефтяного сырья ультразвуком и магнитным полем позволяет достичь снижения вязкости транспортируемой нефти в среднем в 2 раза, по сравнению с ультразвуком и магнитным полем по отдельности.

Анализируя полученные экспериментальные данные, можно заключить, что в результате воздействия магнитного поля на исходное углеводородное сырье происходит высвобождение иммобилизированного внешнего слоя сложной структурной единицы (ССЕ) в дисперсионную среду, в результате чего незначительно улучшаются показатели транспортируемой нефти, такие как, вязкость и температура застывания. Ультразвук, наоборот, приводит к нарушению гомогенности системы в целом, что облегчает процесс образования кристаллов парафина в объеме, тем самым ухудшая низкотемпературные показатели сырья.

Варианты обработки: 

1 – без обработки;
2 – магнитная обработка (0,08 Тл);
3 - магнитная обработка (0,15 Тл);
4 - магнитная обработка (0,31 Тл);
5 - обработка ультразвуком (45 кГц);
6 – комбинированная обработка (0,15 Тл и 45 кГц).


Рисунок 1 – Зависимость кинематической вязкости от способа обработки нефтяного сырья

Варианты обработки: 

1 – без обработки;
2 – магнитная обработка (0,08 Тл);
3 - магнитная обработка (0,15 Тл);
4 - магнитная обработка (0,31 Тл);
5 - обработка ультразвуком (45 кГц);
6 – комбинированная обработка (0,15 Тл и 45 кГц)


Рисунок 2 – Зависимость температуры застывания от способа обработки нефтяного сырья

Как известно, значения вязкости нефти коррелируют со значениями плотности. Это подтверждается данными, представленными на рисунке 3.

Варианты обработки: 

1 – без обработки;
2 – магнитная обработка (0,08 Тл);
3 - магнитная обработка (0,15 Тл);
4 - магнитная обработка (0,31 Тл);
5 - обработка ультразвуком (45 кГц);
6 – комбинированная обработка (0,15 Тл и 45 кГц).


Рисунок 3 – Зависимость плотности от способа обработки нефти

Установлено также, что средний размер частиц дисперсной фазы после воздействия магнитным полем уменьшается в среднем на 20 %, после комбинированной обработки – на 40 %, т.е. дисперсная система становится более однородной (см. табл. 3).

Таблица 3 – Зависимость среднего диаметра частиц дисперсной фазы от способа обработки нефтяного сырья в динамическом режиме

Способ обработки

Средний диаметр частиц дисперсной фазы, нм

Без обработки

260

Магнитная обработка 0,08 Тл

223

Магнитная обработка 0,15 Тл

208

Магнитная обработка 0,31 Тл

183

Ультразвуковая обработка 45 кГц

175

Комбинированная обработка ( 0,15 Тл и 45 кГц)

155


Полученные результаты свидетельствуют о том, что при волновых воздействиях происходит перераспределение углеводородов и органических соединений в надмолекулярных образованиях: ультразвуковые колебания «расшатывают и дробят» ассоциаты – сложные структурные единицы, а магнитное поле не только выводит из них внешние слои, но и упорядочивает ССЕ, содержащие парамагнитные компоненты в направлении вектора магнитного поля. Гомогенность НДС возрастает 8. При этом освобождённые из ССЕ компоненты внешних слоёв переходят в дисперсионную среду, разбавляя её и, таким образом, препятствуя росту кристаллов парафинов при понижении температуры системы. Кроме того, молекулы смол, обладающие, как известно парамагнитной активностью, склонны к гомолитической диссоциации 9. Она ведёт в образованию новых парамагнитных центров, которые в магнитном поле также ориентируются в соответствии с вектором магнитного поля, повышая гомогенность и упорядоченность нефтяной дисперсной системы. В результате рост кристаллов парафинов и образование пространственной сетки в нефти затрудняется, что отражается на показателях вязкости и температуры застывания.

Таким образом, воздействуя на нефть ультразвуком или магнитным полем на характер взаимодействий между компонентами в нефтяной системе можно управлять структурообразованием в ней, а вместе с тем и низкотемпературными характеристиками, имеющими принципиальное значение при транспортировке нефти.


Литература.

  1. Каберник, Е.А. Регулирование низкотемпературных и реологических свойств высокозастывающей нефти методом ультразвуковой обработки. / Е.А. Каберник, Е.А. Чернышева, Фыонг Лыу Хоай.// Актуальные вопросы развития науки. Сб. статей Международной научно-практ. конференции. 14 февраля 2014. – Изд-во Башкирский государственный университет. – 2014, - С.55-58.

  2. Муллакаев, М.С. Исследование влияния ультразвукового воздействия и химических реагентов на реологические свойства вязких нефтей. / М.С. Муллакаев, В.О. Абрамов, Г.И. Волкова, И.В. Прозорова.// Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2010. - №5. – С. 31-34.

  3. Ширяева, Р.Н. Влияние на реологические свойства высоковязких нефтей неионогенных ПАВ и магнитного поля. / Р.Н. Ширяева, Ф.Х. Кудашева, Р.Н. Гимаев.// Химия и технология топлив и масел, - 2008. - №3. – С. 31-33.

  4. Винокуров, В.А. Исследование влияния волнового воздействия на нефти./ В.А. Винокуров, В.И. Фролов, М.П. Крестовников, С.В. Лесин // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2012. - №8. – С.3-8.

  5. Козачок, М.В. Обоснование технологии перекачки высокопарафинистой нефти харьятинского месторождения с использованием комплексного воздействия магнитного поля и ультразвуковых колебаний./ Автореферат на соиск. уч. ст. к.т.н. наук. – Нац. Минерально-сырьевой институт «Горный» СПб. – 2012.

  6. Пивоварова, Н.А. Магнитные технологии добычи и переработки углеводородного сырья: Обз. информ. – М.: ООО «Газпромэкспо», 2009. – 120 с.

  7. Глаголева О.Ф., Клокова Т.П., Володин Ю.А. Определение параметров частиц дисперсной фазы в нефтяных системах колориметричеким методом. Метод.руководство. – Москва, Издательство РГУ НиГ, 1996. – 141 с.

  8. Пивоварова Н.А. Интенсификация процессов переработки углеводородного сырья воздействием постоянного магнитного поля: диссертация ... доктора технических наук: 05.17.07. – Москва, 2005. – 362 с.

  9. Унгер Ф.Г Фундаментальные и прикладные результаты исследования нефтяных дисперсных систем / Ф.Г. Унгер. – Уфа: Изд-во ГУП ИНХП РБ, 2011, - 264 с.



Статья «Пути улучшения низкотемпературных показателей транспортируемой парафинистой нефти» опубликована в журнале «Neftegaz.RU» (№12, Декабрь 2017)

Авторы:
Читайте также
Система Orphus