Композиционные составы для снижения гидравлического сопротивления в системах трубопроводного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин

• Автор: Хуснуллин, Руслан Ринатович
• Шифр специальности: 02.00.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. Трубопроводный транспорт: проблемы и перспективы (аналитический обзор)
1.1 Определение и снижение гидравлического сопротивления с точки зрения гидродинамики
1.2 Методы снижения гидравлического сопротивления, или эффект Томса.ЛЗ
1.3 Требования к ПАВ и полимерам, используемым для снижения гидравлического сопротивления
1.4 Влияние различных факторов на снижение гидравлического сопротивления при течении жидкости с присадками
1.5 Практическое применение противотурбулентных присадок
Заключение по литературному обзору
ГЛАВА 2. Экспериментальная часть
2.1 Характеристика объектов исследования
2.2 Метод определения эффекта Томса
2.3 Методика определения динамической вязкости. Расчет динамической вязкости по формуле Пуазейля
2.4 Определение группового состава нефти
2.5 Определение поверхностных свойств. Поверхностное и межфазное
натяжение
ГЛАВА 3. Обсуждение результатов
3.1 Определение эффекта Томса в водных средах
3.1.1 Методика расчета величины эффекта Томса (ВЭТ). Сравнительная характеристика формул для определения эффекта Томса
3.1.2 Влияние турбулентности потока жидкости на величину эффекта Томса
3.1.3 Эффективность действия водорастворимых присадок по снижению гидравлического сопротивления (эффект Томса) в водных потоках
3.1.4 Влияние деструктивных факторов на величину эффекта Томса
3.1.5 Влияние водорастворимых присадок на свойства перекачиваемой воды:
поверхностное натяжение, высота подъема жидкости в капилляре
3.2 Определение эффекта Томса в углеводородных средах
3.2.1 Гидродинамика движения углеводородных сред. Влияние компонентов нефти (парафинов, смол, асфальтенов) на коэффициент гидравлического сопротивления для различных углеводородных сред
3.2.2 Эффективность действия маслорастворимых присадок по снижению гидравлического сопротивления (эффект Томса) в углеводородных потоках
3.2.3 Влияние углеводородных растворов присадок на коллоидно-химические свойства перекачиваемых жидкостей: поверхностное натяжение, высота подъема жидкости в капилляре
3.2.4 Влияние углеводородных присадок на реологические свойства нефти
3.3 Определение эффекта Томса в многофазных средах типа «нефть в воде» и «вода в нефти»
3.3.1 Влияние содержания воды в нефтяной эмульсии на гидравлическое сопротивление потока
3.3.2 Методы снижения гидравлического сопротивления и образования промежуточной фазы
3.4 Опытно-промысловые испытания
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А (Акты промышленных испытаний)

Введение
Актуальность проблемы. В нефтедобывающих регионах в результате длительной разработки нефтяных месторождений исчерпываются запасы «легких» нефтей с малой вязкостью и плотностью. Происходит постепенный переход на добычу высоковязких нефтей с повышенным содержанием асфальтено-смолистых веществ (АСВ) и твердых парафинов. Кроме того, в связи с существенным ростом объемов применяемых технологий повышения нефтеотдачи, основанных на заводнении, добыча нефти сопровождается существенным увеличением в составе скважинной продукции пластовой воды, что приводит к образованию высоковязких устойчивых эмульсий. Это способствует к резкому снижению производительности трубопроводного транспорта.
Более энергоэффективным методом снижения затрат на перекачку можно считать реагентный метод, основанный на введение в состав эмульсионных потоков специальных присадок, позволяющих снизить гидравлическое сопротивление. Этот метод основан на снижение гидравлического сопротивления (турбулентного трения) при транспортировке жидкостей с добавлением высокомолекулярных полимеров, так называемый эффект Томса. Данный эффект проявляется в увеличении пропускной способности (увеличении расхода) при сохранении затрат на транспортировку, либо в снижении затрат энергии на транспортировку при сохранении расхода.
Научные изыскания в данной области в основном посвящены вопросам транспортировки однофазных потоков (воды, дизельного топлива, «легкой» нефти и т.д.). Для нефтей с повышенным содержанием АСВ и твердых парафинов, а так же для двухфазных систем типа «нефть-вода» исследования проводились фрагментарно на отдельных эмульсиях, поэтому не выявлено четких закономерностей и практических рекомендаций.
В качестве присадок снижающих гидравлическое сопротивление в основном предлагались высокомолекулярные полимеры и композиции на их

В процессе испытаний контролировались такие параметры как температура перекачиваемой жидкости, перепад давления, энергопотребление насоса и расход жидкости. При этом температура перекачиваемого продукта поддерживалась в диапазоне 2(Н25°С. При многократной циркуляции определялась способность присадки к деструкции.
Перечень основных физических характеристик испытуемых жидкостей, необходимых для проведения гидродинамических расчетов, а также методики их определения представлены в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Необходимые параметры перекачиваемых жидкостей для расчетов
Физическая величина Размерность Методика определения
Плотность, р г/см3 ГОСТ
Кинематическая ВЯЗКОСТЬ, V мм2/с ГОСТ 33-2
Содержание воды % ГОСТ
В качестве энергетической характеристики процесса использовали долю сэкономленной электроэнергии є:
е=^ (2.1)
где Е и Е0 - энергопотребление насоса (кВт-ч/м3) в расчёте на циркуляцию по трубопроводу единичного объёма (1 м3) жидкости
соответственно с присадкой и без нее.
2.3 Методика определения динамической вязкости. Расчет динамической вязкости по формуле Пуазейля
Влияние вводимых присадок на реологические (вязкостнотемпературные) характеристики нефти и нефтяных эмульсий определялись на ротационном вискозиметре РЕОТЕСТ 2.1.
Ротационный вискозиметр РЕОТЕСТ 2.1 является двухсистемным устройством. Исследуемый материал можно испытывать на его