Исследование влияния дисперсных характеристик обратных нефтяных эмульсий на технологические параметры процессов сбора и подготовки нефти

• Автор: Пергушев, Лаврентий Павлович
• Шифр специальности: 05.15.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Бугульма
• Количество страниц: 243 с. : ил.

1. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОСНОВ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНОГО

СОСТАВА ЭМУЛЬСИЙ ТИПА ВОДА В НЕФТИ

1Л Обоснование и ключевые понятия

1.2 Разработка экспериментального метода получения седнментационных кривых для обратных нефтяных эмульсий
1.3 Расчет дифференциальной функции распределения капель по размерам с использованием седиментационной кривой
1.4 Расчет дифференциальной функции распределения капель по размерам с использованием кумулятивной кривой
1.5 Метод расчета полимодатьных дифференциальных функции распределения капель по размерам кп
1.6 Прямые методы расчета дифференциальной функции распределения капель по размерам по седиментационной кривой
1.7 Выводы

2. УКРУПНЕНИЕ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ В ТУРБУЛЕНТНОМ ПОТОКЕ

2.1 Расчет коалесненции на основе градиентного механизма столкновений капель

2.2 Исследование коалесценции в полндисперсных эмульсиях
2.3 Дробление капель в трубопроводе
2.4 Кинетика формирования спектра размеров капель в трубопроводе
2.4.1 Математическая модель
2.4.2 Расчет процесса укрупнения дисперсной фазы в трубопроводе
2.5 Выводы
3. РАССЛОЕНИЕ ЭМУЛЬСИИ В ТРУБОПРОВОДЕ
3.1 Анализ проблемы
3.2 Равновесное распределение концентрации дисперсной фазы по сечению трубопровода
3.2.1 Модель седиментационнотурбулентного равновесия
3.2.2 Адаптация модели
3.2.3 Анализ результатов
3.3 Кинетика формирования распределения концентрации дисперсной
фазы по сечению трубопровода
3.4 Обсуждение результатов. Сравнение с экспериментом
3.5 Выводы
4. ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ ЭМУЛЬСИИ НА ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РОЦЕССЫ
4.1 Влияние дисперсности на вязкость эмульсий типа вода в нефти
4.1.1 Принципы и методики осуществления исследований
4.1.2 Методика приготовления искусственных эмульсий
4.1.3 Физические основы реологии эмульсий
4.1.4 Исследование реологии эмульсий
4.1.5 Особенности реологии высоко обводненных нефтей, обработанных деэмулыатором
4.2 Влияние обводненности и дисперсности на потери давления в промысловых трубопроводах
4.3 Влияние обводненности и дисперсности на процесс деэмульсации
4.4 Эффективность работы технологических трубопроводов в промысловых условиях
4.5 Выводы
5. ВЛИЯНИЕ ДИСПЕРСНОСТИ И ДИФФУЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
НА ОТСТОЙ
5.1 Математическая модель
5.2 Выбор параметров для расчета осадконакопления
5.3 Накопление осадков в горизонтальных аппаратах без внутренних устройств ОГНД
5.4 Накопление осадков в горизонтальных отстойниках с распределенным вводом и выводом жидкостей ОГНДУ
5.5 Накопление осадков в вертикальных отстойниках периодического действия ОВПД
5.6 Накопление осадков в вертикальных отстойниках непрерывного действия без внутренних устройств ОВНД
5.7 Накопление осадков в вертикальных отстойниках непрерывного действия с распределенным вводом и выводом жидкостей I ЩУ
5.8 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В итоге была найдена такая конструкция датчика, при которой пристенный эффект на его показания практически не влиял. На рис. Перед измерениями датчик устанавливался строго вертикально по оси лабораторного отстойника объемом 0мл, верхняя часть которого представляла собой цилиндр диамегром мм, переходящий в конус. Высота нижней, конической части составляла мм. Тарирование устройства осуществлялось путем последовательного добавления в отстойник по 1мл соленой воды и последующего измерения величины электрического сигнала и объема жидкости по шкале отстойника. Полученные данные представлены на рис. Разница между измеренным значением объема и истинным равна обему той части датчика, которая погружена в воду. Поскольку тарировочные кривые состоят из двух прямолинейных участков, то пересчет измеренных по шкале отстойника объемов V. V. Уи 0. Уи 4. Уа 1. У 1. Ун 4. Рис. Тарировочныс кривые 1 для объема 2 для напряжения. Были проведены эксперименты на искусственных эмульсиях, в которых одновременно регистрировалась кинетика отстоя как визуальным способом, так и с помощью прибора. Результаты представлены на рис. Приведенные данные типичны и показывают, что при наличии Бобразности см. В частности, время отстоя по визуальному способу равно минутам, в то время как по ЭЕэлектроемкостному методу оно равно только минутам см. Необходимо отметить, что промысловые эмульсии чаще всего характеризуются именно Яобразными кривыми отстоя. Рис. Кинетика отстоя воды в нефти, зафиксированного 1 визуальным способом, 2 ЭЕметодом , максимальные и минимальные значения, определяющие разброс, обусловленный отсутствием четкой границы раздела фаз. Наблюдения показали, что между водной фазой и эмульсией образуется значительный слой, состоящий из капель воды, разделенных между собой тонкими межфазными пленками. Таким образом, процесс отстоя в жидкостных дисперсиях необходимо рассматривать как сложный, состоящий из трех одновременно протекающих процессов седиментации капель, формирования концентрированного слоя капель, разрушения нижней части слоя изза коалесценцин капель между собой и с поверхностью свободной воды. Основными являются первый и третий процессы. Однако, применительно к промысловым условиям чаще всего лимитирующим фактором является процесс коалесценции капель с поверхностью воды изза его низкой скорости, объясняемой прочностью межфазных пленок. В этих случаях визуальный способ дает 5образные кривые, непригодные для ссдиментационного анализа. На рис. ЭЕметодом. Рис. Кинетика отстоя эмульсии воды в трансформаторном масле, зафиксированного 1,2 по границе концентрированного слоя с водой и маслом, 3 по показаниям ЭЕдатчика, , разброс, обусловленный отсутствием четкой границы раздела фаз. Данные подтверждают, что прибор регистрируег только процесс седиментации. Необходимо отмстить, что с ростом времени отстоя кривые сближаются, однако вторая остается выше двух остальных. Это объясняется тем, что наиболее мелкие капли, осев на границу раздела, но переходят в водную фазу. При этом толщина межфазной пленки по отношению к размеру капель составляет заметную величину и ЭЕдатчиком капли не воспринимаются. Пусть г I, есть значение объема дисперсной фазы и значение времени I , полученных при ъм измерении. Ь неизвестные параметры. Символы и обозначают операции деления и умножения. Обезразмерим соотношение 1. Т 1Лхар аУЧйр В ЬхарЛхар
Индекс хар отвечает масштабам соответствующих величин. Для нахождения параметров А. А в ту1 Ч ДА, В, 1. Для минимума функционала ДА, В необходимо равенство нулю частных производных сВс1А и сВбВ . А ТГ В2 У, 1. Система разрешается относительно А и В. РКР. В качестве РКР возьмем распределение объема дисперсной фазы по диаметрам капель. Обозначим через Рух дифференциальную функцию распределения , где х диаметр капель. По определению Рухс1х есть объем дисперсной фазы, заключенный в каплях диаметром от х до х1х. Примем, что в начальный момент времени эмульсия однородна по высоте отстойника. Тогда к моменту времени I в отстойнике высотой Ь осядет объем дисперсной фазы, равный
I РУх1х махуй Р,х1х 1.