Известно, что технологические осложнения при транспортировке и переработке нефти в первую очередь связаны с изменением ее физико-химических свойств. Так, например, вязкость нефти наряду с её плотностью и температурой застывания является одним из основных параметров, характеризующих её реологию и текучесть.
Нами, были определены динамические напряжения сдвига (τ0) и вязкость (µ) некоторых местных нефтей и их композиций. Полученные результаты представлены в табл. 3.
 | |
 | |
 | |
|
Нет
 |
Да
 |
 |
Рис.1 Алгоритм прогнозирования показателей качества нефтесмесей на ЭВМ
Таблица 3
Изменение динамического напряжения сдвига и динамической вязкости некоторых местных нефтей в зависимости от температуры
Месторождение нефти и её основные показатели | Темпера-тура, 0С | Динамическое напряжение сдвига, Па | Динамическая вязкость, мПа. с |
Нефть Кокдумалакского месторождения с плотностью при 200С 864 кг/м3, с температурой застывания -60С и содержанием парафина 3,7 % | 0 5 10 20 30 40 50 60 | 1,5 0,7 0 0 0 0 0 0 | 45,2 32,5 25,7 15,9 10,8 8,9 7,0 5,5 |
Нефть месторождения Джаркак с плотностью при 200С 873 мг/м3, с температурной застывания +50С и содержанием прафина 6,3% | 10 20 30 40 50 | 46,5 21,2 6,4 2,8 0 | 54,3 50,1 40,7 16,5 14,8 |
Композиция из нефти Кокдумалакского и Джаркакского месторождений при соотношений 1:1 | 0 5 10 20 30 40 50 60 | 11,2 6,4 3,5 1,8 0,6 0,1 0 0 | 49,4 38,7 31,2 27,9 21,4 15,1 12,5 10,3 |
Композиция из нефти Кокдумалакского и Джаркакского месторождений при соотношение 2:1 | 0 5 10 20 30 40 50 60 | 9,4 4,2 2,1 0,9 0,4 0 0 0 | 47,1 36,9 29,5 25,4 18,7 12,8 8,3 6,8 |
Из данных табл.3 видно, что нефть Кокдумалакского месторождения по показателям динамического напряжения сдвига и динамической вязкости сильно отличается от тех же показателей нефти Джаркакского месторождения. При составлении из них композиций при соотношении1:1 данные показатели примерно усредняются.
Безусловно, при подборе композиций использование такого анализа позволяет научно-обоснованно подобрать оптимальное соотношение нефтей с учетом их текучести.
Присутствие посторонних веществ, например, воды или газоконденсата бесспорно влияет на динамическую вязкость (μ) нефти, что следует учитывать при их транспортировке и переработке.
Нами, на примере нефти месторождения Джаркак было изучено влияние содержание воды и газоконденсата на её динамическую вязкость при 200С.
Полученные результаты измерений представлены в табл 4.
Из табл. 4 видно, что введение воды до 10% в состав Джаркакской нефти повышает её динамическую вязкость на 22,8%. а добавка газоконденсата до 15% снижает её динамическую вязкость на 61,1%. К сожалению, использование газоконденсата в качестве разбавителя местных высоковязких нефтей повышает взрывоопасность их транспортировки по трубопроводу.
Таблица 4
Изменение динамической вязкости нефти Джаркакского месторождения при различном содержании воды и газоконденсата
Состав нефти | Динамическая вязкость, мПа. с | Изменение (+,-) динамической вязкости, % |
Нефть Джаркакского месторождения | 50,1 | 0 |
Нефть +5% H2O | 56,0 | +11,8 |
Нефть +10% H2O | 61,5 | +22,8 |
Нефть + 15% газконденсат | 6,5 | -87,0 |
Нефть +10% газконденсат | 13,0 | -74,1 |
Нефть +5% газконденсат | 19,5 | -61,1 |
Это ещё раз подтверждает важность учета состава нефти перед её транспортировкой и переработкой.
Таким образом, определение состава и параметров, характеризующих реологические свойства нефти позволяет научно-обоснованно создать их композиции для транспортировки по трубопроводу.
Оценка влияния высокочастотного электромагнитного воздействия
на реологические показатели высоковязких нефтей
При транспортировке аномальных высоковязких нефтей по трубопроводу возникают различные проблемы, обусловленные в первую очередь проявлением реологических свойств и зависимостью их от гидродинамического режима течения и от теплообменных процессов. Наиболее серьезную проблему представляет отложение парафинов в трубопроводе при перекачивании высокозастывающих нефтей.
Одним из эффективных нетрадиционных методов улучшения реологических свойств аномально вязких нефтей является воздействие на них высокочастотным электромагнитным полем. В таком поле в областях частот, совпадающих с собственными частотами вращения дипольных моментов компонентов нефтей, возникает магнитореологический эффект, который проявляется в значительном уменьшении эффективной вязкости в зависимости от направления и интенсивности магнитного поля.
Высокочастотные (ВЧ) электромагнитные (ЭМ) волны с длиной 10-100 м имея частоты от 3 до 30 МГц проявляют диэлектрический нагрев, вызванный вращениями диполей и выделением тепловой энергии. Молекулы нефти находятся в близком контакте друг с другом, и поэтому возникает трение между ними. При ВЧ ЭМ излучении диэлектрический нагрев нефти осуществляется в поле конденсатора, который имеет высокую скорость нагрева и его равномерное распределение по всему объему. Международной комиссией рабочие частоты ВЧ ЭМ установлены при 13 МГц, 26 МГц и 30 МГц, что диктует проведение работ в пределах данных частот.
Нами изучено влияние ВЧ ЭМ воздействия на реологические свойства нефти месторождения Мингбулак с использованием ротационного вискозиметра «Реостат-2-1» при скоростях сдвига 2-1312 с-1 и температурах 20-800С.
Исследуемая нефть имела следующие физико-химические показатели плотность при 200С-851,8 кг/м3; содержание (% масс): серы-0,07; смол и асфальтенов-8,88; парафинов-20,59; температура начала кипения 620С, застывания -320С, выход фракции до 1500С-8,9; до 2000С-17,4; до 2500С - 52,8; до 3500С - 46,9.
Как видно в данной нефти имеется высокое содержание парафинов и смолисто-асфальтеновых веществ, склонных к межмолекулярным взаимодействиям и образованию твердой фазы. При транспортировке такой нефти производительность нефтепроводов снижается вследствие образования слоев в трубопроводе.
На рис 2 приведена зависимость скорости сдвига (D) от напряжения сдвига (τ) для нефти в исходном состоянии и после воздействия на нее высокочастотным (30 МГц) электромагнитным полем.
|
Рис.2 Зависимость скорости сдвига (D) от напряжения сдвига (τ) при различных температурах для нефти в исходном состоянии (сплошные кривые) и после воздействия высокочастотным электромагнитным полем (штриховые кривые):
1-450С; 2-500С; 3-600С; 4-700С; 5-800С.
Как видно из рис.2 по характеру этой зависимости в области температур 45-600С исследуемая нефть является неньютоновское псевдопластической жидкостью. Течение такой нефти не подчиняется закону Ньютона из-за образования внутри нее структур кристаллизованных частиц парафинов. С повышением температуры образующиеся структуры постепенно разрушаются. Нефть приобретает свойства ньютоновской жидкости, и ее вязкость становится пропорциональной приложенному усилию.
При обработке нефти высокочастотным электромагнитным воздействием (30 МГц) ее вязкость значительно снижается (рис 3).
Наибольший эффект снижения вязкости нефти достигается при более низких температурах. Видимо высокочастотное электромагнитное воздействие способствует разрушению структурных образований неньютоновских нефтей и вследствие этого уменьшению их вязкости.
Наличие излома на кривой зависимости логарифма вязкости от обратной абсолютной температуры указывает на фазовые изменения парафинов в нефти. Видимо, при пониженных температурах парафин входит в состав ассоциатов нефти, а при нагреве выходит из их состава в отдельную фазу вследствие разрушения ассоциатов.
μ
Рис.3 . Зависимость вязкости (μ ) от температуры (t) для нефти в исходном состоянии (сплошные кривые) и после воздействия высокочастотным электромагнитным полем (штриховые кривые): 1,2 при скорости сдвига, соответственно 729 и 1312 с-1
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
Основные порталы (построено редакторами)