Littérature scientifique sur le sujet « Нефть тяжелая вязкая »

Ссылка для цитирования: Костарев Н.А., Труфанова Н.М. Применение численного моделирования для анализа эффективности греющего кабеля при добыче высоковязкой нефти // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2023. – Т. 334. – № 2. – С. 99-110. Актуальность исследования обуславливается заметным в последние годы увеличением трудноизвлекаемых запасов нефти, связанным с неуклонным истощением легких, маловязких углеродных залежей. Для тяжелых, высоковязких нефтей и природных битумов характерно высокое содержание асфальтенов, смол и парафинов, что приводит к технологическим трудностям и ряду осложнений при извлечении и транспортировке флюида. Для решения проблем, связанных с добычей трудноизвлекаемой нефти, необходимо применять дополнительные технологические операции, направленные на снижение вязкости флюида, что приводит к увеличению себестоимости добываемого сырья. Одним из таких методов может быть прогрев ствола скважины греющим кабелем с целью поддержания необходимой температуры потока и сохранения текучести нефти. Основным недостатком данного метода является высокое энергопотребление, которое можно снизить с помощью методов математического моделирования процессов тепломассопереноса в нефтяной скважине, позволяющих оценить тепловой эффект от работы нагревательного кабеля и определить необходимые технологические характеристики оборудования для беспроблемной эксплуатации скважины. Цель: исследовать влияние нагревательного кабеля на эксплуатацию скважин с высоковязкой нефтью, а также определить необходимые технологические параметры нагрева, при которых нефть сохраняет свою текучесть и обеспечивает нормальную работу глубинно-насосного оборудования. Объект: вертикальный участок нефтяной скважины, где применяется нагревательный кабель для снижения вязкости флюида, расположенной на одном из месторождений республики Южный Судан. Методы: экспериментальное определение реологических и теплофизических свойств нефти на лабораторном оборудовании методами дифференциальной сканирующей калориметрии и реометрии, результаты которого были использованы в качестве исходных данных при математическом моделировании процессов тепломассопереноса в нефтяной скважине с греющим кабелем с целью оценки теплового эффекта от его работы. Численное моделирование дифференциальных уравнений в частных производных осуществлялось с помощью метода конечных объемов в программном комплексе Ansys Fluent. Результаты и выводы. Были получены поля температур, статического давления и скоростей в нефтяной скважине с учетом реологических и теплофизических свойств добываемого сырья при работе нагревательного кабеля с различной мощностью и без него. Показано, что наличие греющего кабеля в скважине благоприятно сказывается на эксплуатационных характеристиках, приводит к снижению вязкости нефти на несколько порядков, уменьшению перепада давления в лифтовых трубах на несколько единиц МПа за счет уменьшения потерь на вязкое трение и росту средней скорости потока. Получено, что эффективность добычи на рассматриваемой скважине можно повысить путем замены нагревательного кабеля на высокотемпературный кабель большей длины, что приведет к увеличению коэффициента подачи и межремонтного периода электроцентробежного насоса за счет поддержания вязкости нефти выше критического значения на всем участке скважины.

Исследования посвящены изучению структурно-группового состава вязкостной присадки на основе низкомолекулярного полиэтилена и сополимера этилена с содержанием винилацетатных групп. Важнейшей составляющей сырьевой базы нефтяной отрасли не только России, но и ряда других нефтедобывающих стран мира являются запасы тяжелых и битумных нефтей. Российские запасы тяжелой высоковязкой нефти оцениваются в 6-7млрд т. При этом в Приволжском и Уральском регионах содержится 60,4% от общероссийских запасов тяжелых и 70,8% вязких нефтей. Месторождения тяжелой нефти найдены в Татарии, Удмуртии, Башкирии, Самарской и Пермской областях.[1] Освоение вязких и тяжелых нефтей производится высокоэффективными и вместе с этим дорогостоящими методами добычи. При транспортировке таких нефтей так же возникает ряд трудностей связанный, со свойствами углеводородного сырья: высокие значения вязкости, температуры застывания, скорости сдвига, массовой доли и асфальтенов, что приводит к существенным затратам при транспортировке их по трубопроводам (высокие нагрузки на насосное оборудование, термическая подготовка перед вводом в трубопроводную систему). Поэтому наиболее эффективным и экономически целесообразным методом снижения затрат на перекачку можно считать реагентный способ, основанный на введении в состав потока вязкостных присадок с добавлением наночастиц [2-5]. Целью работы является исследование структуры разработанных присадок методами ИК Фурье спектроскопии, масс-спектров матрично-активированной лазерной десорбции/ионизации (МАЛДИ), снятых микрофотографий на растровом электронном микроскопе JSM-6490LV. Исследования структурно-группового состава методом ИК Фурье спектроскопии показали, что возможная структура агломиратов присадки состоит из ядра-наноразмерной частицы оксида алюминия, связанного с полимероми (сивилен) ассоциативными связями. При этом происходит частичная переструктуризация винилацетатных звеньев. This research aims to study the structural group composition of viscosity modifiers based on low molecular weight polyethylene and Ethylene-vinyl acetate (EVA). The major component of the raw material base for petroleum industry, not only Russia, but also in other oil-producing countries of the world, are heavy crude oil and bitumen reserves. Heavy oil reserves in Russia are estimated about 6-7 billion tones, wherein the Volga and Ural regions contains 60.4% of all Russian heavy oil reserves and 70.8% of viscous oil. Heavy oil deposits are found in Tatarstan, Udmurtia, Bashkiria, Samara and Perm regions. The development of heavy oil, it’s expensive and the advanced production methods are required. During the transportation of such oil a list difficulties associated with hydrocarbons property are encountered: high viscosity values, pour point, shear rate, mass fraction and asphaltene. which leads to substantial costs while transporting them through pipelines (high load on the pumps, thermal preparation before entering the pipeline system). Therefore, the most efficient and cost-effective method to reduce the pumping costs is considered to be reagent method, by introducing viscosity modifiers in the flow with addition of nanoparticles. This work’s objective, is to study the structure of the developed additives using Fourier Transform Infrared Spectroscopy(FTIR), Matrix Assisted Laser Desorbtion/Ionization(MALDI) methods and taking photomicrographs with JSM-6490LV Scanning electron microscope. The conducted studies of structural group composition by FTIR spectroscopy method, showed that the possible structure of agglomerate additives consists of nucleus-nanoscale alumina particles bonded with polymers (Sevilen). Thus, occurring a partial restructuring of vinyl acetate.

Авторы статьи отмечают чрезвычайную важность на современном этапе добычу высоковязкой и сверхвысоковязкой нефти, а также природных битумов и гидратов. Это обусловлено тем, что Казахстан располагает огромным традиционным запасом высоковязкой нефти в действующих месторождениях, а также разведанным запасом тяжелых нефтей в осваиваемых трудноизвлекаемых залежах. Среди технических средств для их добычи огромная роль отводится винтовым насосам, принцип работы которых более приспособлены чем другие средства к извлечению вязкой среды из скважин, осложненных проявлением механических примесей (песок, соль и др.). В связи с вышеизложенным, в данной работе авторами рассматривается проблема обеспечения работоспособности установок винтовых насосов с наземным приводом (УВНП). На основе предложенной им комплексной программы мероприятий изучены наиболее частые причины выходов из строя рабочих элементов УВНП. Разработанная авторами модель динамической системы соединительная муфта – штанга, позволяет спрогнозировать оптимальные их параметры на стадии проектирования (создания) УВНП. Это в свою очередь позволяет исключить основные виды их отказа, которые являются причинами других последующих видов поломок.

Известно, что буровые и нефтепромысловые насосы высокого давления, используемые в бурении скважин и добыче нефти, имеют сходный принцип действия и работают в тяжелых условиях эксплуатации. Отличительными их особенностями являются высокие давления нагнетания, перекачка различных вязких жидкостей: глинистых, цементных, кислотных и других растворов, содержащих, как правило, абразивные частицы. Результатам исследований установлено, что детали гидравлической части буровых и нефтепромысловых насосов имеют низкие наработки до отказа. Кроме этого установлен, что надежности и долговечности указанных насосов во много определяется сроком службы узла клапанов. Закон распределения отказов-экспоненциальный. В данной статье представлены и рассмотрены основные проблемы клапанов нефтепромысловых насосов, которые предназначены для подъема сырой нефти из скважины для последующей обработки, подъема пластовой воды, поддержания пластового давления в скважине, с помощью них производят очистку химическим ингибиторами для очистки коррозии и отложений. Клапаны данных насосов работают при высоких нагрузках и под большим давлением, что приводит к износу его уплотнительной части. Ключевые слова: нефтепромысловый насос, тарельчатый клапан, износ, уплотнитель.

An obvious global trend in recent years is the increase in the proportion of viscous and heavy oils featured by high density and content of asphalt-resin-paraffin deposits. Due to the deterioration of the rheological properties of oil, the processes of its extraction, preparation in the fields, further transportation and subsequent processing have been made more difficult. The object of the study is the cleaning of oil and petroleum products storage tanks from the accumulated bottom sediments. The existing methods of tanks cleaning have been analyzed, the most promising methods and technical means for removing sediment and reducing the volume of sediment formation have been identified. The urgency of the development and implementation of innovative technologies enabling minimization of accumulation of deposit to reduce the scope of work in tank cleaning has been established. In this regard, experimental laboratory studies were conducted to determine the effectiveness of ultrasonic exposure with the occurrence of cavitation on the rheological properties of oil. The obtained results are indicative of a positive effect of ultrasound treatment of high-paraffin oil, such effect been expressed in decreased oil viscosity. A method is proposed for cleaning the tank from bottom sediments with the use of hydraulic washout system and ultrasonic plant. That method is based on the use of the cavitation effect caused by high-frequency waves, which makes it possible to temporarily adjust the rheological properties of oil and sludge deposit, reduce the deposit deposition rate and thereby slow down the process of sediment deposition during the storage of oil and petroleum products in large-volume tanks. Очевидной тенденцией последних лет в мире является увеличение доли вязких и тяжелых нефтей, характеризующихся высокой плотностью и содержанием асфальтосмолопарафиновых отложений. Вследствие ухудшения реологических свойств нефти затрудняются процессы ее добычи, подготовки на промыслах, дальнейшей транспортировки и последующей переработки. Объектом исследования является очистка резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов от образующихся донных отложений. Проанализированы существующие способы очистки резервуаров, выявлены наиболее перспективные методы и технические средства для удаления осадка и снижения объема образования отложений. Установлена актуальность вопроса разработки и использования инновационных технологий, позволяющих минимизировать выпадение осадка с целью уменьшения объема работ при очистке резервуаров. В этой связи проведены экспериментальные лабораторные исследования для определения эффективности ультразвукового воздействия с возникновением кавитации на реологические свойства нефти. Полученные результаты свидетельствуют о положительном эффекте обработки ультразвуком высокопарафинистой нефти, который выражается в снижении ее вязкости. Предложен способ очистки резервуара от донных отложений с применением гидравлической системы размыва и ультразвуковой установки. Он основан на использовании эффекта кавитации, вызываемой посредством высокочастотных волн, что позволяет провести временную корректировку реологических свойств нефти и осадка нефтешлама, снизить скорость выпадения осадка и таким образом замедлить процесс образования отложений при хранении нефти и нефтепродуктов в резервуарах большого объема.