Снижение вязкости нефти методом гидродинамической кавитации

• Автор: Ершов, Максим Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

1.1. Строение и свойства компонентов высоко вязких нефтей.

1.2. Обзор существующих методов снижения вязкости нефти

1.3. Перспективы применения квитанционных и ультразвуковых технологий для интенсификации химикотехнологических процессов.

1.4. Механизм возникновения кавитации

1.5. Способы воздействия ультразвука и кавитации на реологические характеристики нефтепродуктов.

1.6. Основные выводы и постановка задачи исследований

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Методика проведения эксперимента

2.2. Характеристики ультразвукового оборудования.

2.3. Методика введения реагента

2.4. Методика измерения свойств нефти

2.5. Методика определения амплитуды колебаний торца волновода
2.6. Методика измерения интенсивности УЗ воздействия.
2.7. Методика обработки результатов эксперимента.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
3.1. Нефть месторождения Восточный Жетыбай.
3.1.1. Исследование воздействия кавитации на вязкость нефти
3.1.2. Исследование воздействия реагентов на вязкость нефти
3.1.3. Исследование комплексного воздействия реагентов и кавитационной обработки на вязкость нефти
3.2. Нефть месторождения Ащисай.
3.2.1. Исследование воздействия кавитации на вязкость нефти.
3.2.2. Исследование воздействия реагентов на вязкость нефти.
3.2.3. Исследование комплексного воздействия реагентов и кавитационной обработки на вязкость нефти
3.3. Нефть месторождения Кырыкмылтык
3.3.1. Исследование воздействия кавитации на вязкость нефти.
3.3.2. Исследование воздействия реагентов на вязкость нефти.
3.3.3. Исследование комплексного воздействия реагентов и кавитационной обработки на вязкость нефти
3.4 Пояснение результатов экспериментов и выявление основных закономерностей.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА УСТАНОВКИ.
4.1. Методика расчта рабочего модуля установки.
4.2. Аппаратурнотехнологическая схема и принцип работы установки
4.3. Результаты работы на установке
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ
ММВ межмолекулярное взаимодействие
САВ смолисгоасфальтеновые вещества
НДС нефтяные дисперсные системы
ССЕ сложная структурная единица
ГКМ гидродинамический кавитационный модуль
УЗ ультразвук
УЗО ультразвуковая обработка СК супсркавитация
Р максимальное растягивающее напряжение Нм2 а поверхностное натяжение жидкости Нм
II радиус пузырька м
Рэ давление, вызванное силами кулоновского отталкивания Па
Рн давление насыщенных паров Па
Рао статическое давление в жидкости Па
Р0 начальное давление в пузырьке Па
Ра акустическое давление Па
Яо начальный радиус пузырька м
Кхр критический радиус пузырька м
у соотношение удельных теплоемкостей для газа и пара в пузырьке О энергия, затраченная на иарев нефти Дж
мощность ультразвукового воздействия Вт
Тэф эффективная температура термообработки нефти С
Яшп минимальный радиус пузырька м
Ркр критическое давление кавитации Па
Кт коэффициентом температурной неравновесности фазовых переходов 0 критерий парообразования В критерий тепловой кавитации г сЛУк
Не число Рейнольдса
скорость жидкости в канале мс
напор, соответствующий давлению насыщенных паров м
Н напор насоса м р плотность нефти кгм3 v кинематическая вязкость нефти м с р. динамическая вязкость нефти мПас
отношение диаметров до конфузора и диаметра в самой узкой его части
Ьц длина цилиндрического участка м
степень расширения участка
п степень сужения участка
а угол раскрытия конфузора град
р угол раскрытия диффузора град
потери напора в модуле кгм с
коэффициент гидравлического сопротивления Л коэффициент потерь на трение
ВВЕДЕНИЕ


Результаты расчетов и экспериментальных исследований использованы при проектировании и создании промышленного аппарата кавитационной обработки нефти в гидродинамическом кавитационном модуле с предварительным введением реагента. Рекомендованы режимные параметры работы установки, позволяющие дополнительно снизить вязкость нефти на . Для нефтей со средним содержанием парафиновых углеводородов и асфальтеновых компонентов до , пониженным содержанием смол рекомендовано комплексное воздействие бутилацетата и кавитационной обработки. Диссертация состоит из введения, четырх глав, основных результатов и выводов, списка литературы из 5 наименований публикаций отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 4 страницах машинописного текста, содержит рисунка и таблицу. ГЛАВА 1. В связи с истощением месторождений нефти, которые в настоящее время активно разрабатываются, нефтегазодобывающие компании уделяют вс большее внимание развитию методов разработки месторождений тяжелых нефтей и природных битумов ,2. Совершенствование технологий добычи тяжелых нефтей и природных битумов приобретает вс большую актуальность, поскольку запасы этих ресурсов уже превышают запасы оставшейся легкой нефти, а по мерс продолжающегося роста добычи лгкой нефти доля тяжелой в структуре запасов углеводородов будет только возрастать. Тяжелыми нефтями принято считать нефти с плотностью кгм3 и вязкостью от до 0 мПас. Нефти с вязкостью от 0 до 0 мПа с и плотностью около или более кгм3 считаются сверхтяжелыми. Тяжелые и сверхтяжелые нефти многие авторы объединяют под общим названием тяжелые нефти или высоковязкие нефти. Строение и свойства компонентов высоковязких нефтей. Нефть представляет собой сложную систему, состоящую из компонентов с разным составом и свойствами. Из нефти можно выделить вещества, которые при нормальных условиях обладают свойствами твердого вещества тела. К ним относятся высокомолекулярные углеводороды и асфальтены. В нефти эти вещества находятся в диспергированном состоянии, вследствие чего их седиментации не происходит. Основную часть нефти составляют жидкие вещества. Это главным образом углеводороды разных классов и различного молекулярного веса. В углеводородной части нефтей присутствуют алифатические алканы и циклические циклоалканы, арены углеводороды, а также углеводороды смешанного или гибридного строения. В составе неуглеводородной части нефти присутствуют гетероциклические соединения. По степени дисперсности тврдых компонентов нефть относят к коллоидным системам. Углеводородные и неуглеводородные соединения нефти могут находиться в молекулярном и ассоциированном состояниях. При определенных условиях стабильные молекулы способны не только к химическим, но и к физическим взаимодействиям с образованием ассоциатов. Ассоциированное состояние является более сложным, чем молекулярное, и обусловлено суммарным действием химических и физических связей 5, . С проявлением межмолекулярных сил приходится сталкиваться как при рассмотрении поведения нефтяных газов, так и при изучении процессов взаимодействия в жидких средах. В настоящее время нет единой классификации сил межмолекулярного взаимодействия ММВ. ММВ имеют единую природу в их основе лежат электростатические силы и электродинамические взаимодействия ядер и электронов атомов, образующих молекулы 6. Компоненты нефтяной системы склонны к тем или иным ММВ. В зависимости от совокупности внешних условий ММВ обуславливают положение компонентов нефти в системе в составе дисперсионной среды или дисперсной фазы. В нефтяных системах в результате ММВ при обычных температурах происходит ассоциация преимущественно неуглеводородных и полиароматических соединений. Но, несмотря на это, алканы в нефтяных системах могут находиться в молекулярном и ассоциированном состоянии. Однако, интенсивность ММВ алканов существенно ниже по сравнению с углеводородами других классов 5. Одной из наиболее представительных групп неуглеводородных или гетероорганических соединений нефти являются смолистоасфальтеновые вещества САВ 5.