Лекционный курс «Физические основы нанотехнологий и их применение в нефтегазовой отрасли» Часть Часть 3 3 . . Фазовые превращения асфальтенов Фазовые превращения асфальтенов и нефтегазовые нанотехнологии и нефтегазовые нанотехнологии Тема Тема Практические Практические «нефтегазовые нанотехнологии» «нефтегазовые нанотехнологии»
62
Embed
Лекционный курс « Физические основы нанотехнологий и их применение в нефтегазовой отрасли»
Лекционный курс « Физические основы нанотехнологий и их применение в нефтегазовой отрасли». Часть 3 . Фазовые превращения асфальтенов и нефтегазовые нанотехнологии Тема Практические «нефтегазовые нанотехнологии». В ЧЕМ МОГУТ СОСТОЯТЬ НАНОТЕХНОЛОГИИ - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Лекционный курс
«Физические основы нанотехнологий и их
применение в нефтегазовой отрасли»
Часть Часть 33.. Фазовые превращения асфальтенов Фазовые превращения асфальтенов
и нефтегазовые нанотехнологии и нефтегазовые нанотехнологии
Прежде всего, это – традиционные технологии для разработки месторождений,
оптимизированные с учетом особенностей диаграмм нанофаз
природных наноколлоидов нефти
Содержание асфальтенов
Тем
пер
ату
ра,
ºС
НефтиНефт
и
Конденсаты
Растворы Нефти
Тяжелые топлива
БитумыМ
он
ом
ер
ы ?
Ол
иго
мер
ы
Пол
иам
ор
фн
ые
нан
окол
лои
ды
Тверд
ые а
сфал
ьтен
ы
Плавление
Деструкция
А
В
С
1 23а
3b
4 5
1
10
100
10
1
100
1000
мг/л
г/л
1
10
100
500
α
β
γ
Т-С диаграмма нанофаз асфальтенов нефти
Производственные процессы вблизи
ТЕМПЕРАТУРНЫХ
границ НАНОФАЗ
НЕФТЕГАЗОВЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ
10
30
50
70
- 40
- 20
0
20
Тем
пер
атур
а з
аст
ыван
ия,
ºС
Температура обработки, ºС
Термообработка нефти вблизи границы НАНОФАЗ
Резкое повышение
температуры
застывания
Азнакаевской
нефти
30
40
20 Температура, ºС
Масс
а
отл
ож
ен
ий
Долговременное
увеличение
массы
отложений
из нефти
Термообработка нефти вблизи границы НАНОФАЗ
Выбор режимов нагрева и охлаждения в «нанотехнологиях» термообработки. Штриховкой отмечено положение границы ( I ) на фазовой диаграмме асфальтенов
«НАНОТЕХНОЛОГИИ» ТЕРМООБРАБОТКИ
InjectionWell
Separation andStorage Facilities
Production Well
1 2Oil ZoneOil Bank /Miscible Front
2
HC GasInjectionfrom Pipelineor Recycle
1
InjectionWell
Separation andStorage Facilities
Production Well
11 22Oil ZoneOil Bank /Miscible Front
2
HC GasInjectionfrom Pipelineor Recycle
1
Неоднородное поле температур
ПРОБЛЕМЫпри
разработке
Изменения нанофаз при переменных температурах пласта
«теплое пятно»
Продуктивная скважинаНагнетательнаяскважина
1 и 2 – термограммы для двух режимов работы эксплуатационной скважины Ромашкинского месторождения, ГТ - геотерма скважины
«НАНОТЕХНОЛОГИИ» ДОБЫЧИ НЕФТИ
ДА НЕТ
1 – термограмма скважины в республике Коми,эксплуатируемой без электропрогрева; 2 – геотерма; 3 – термограмма скважины, эксплуатируемой при использовании нагревательного кабеля
«НАНОТЕХНОЛОГИИ» ДОБЫЧИ НЕФТИ
НЕТ
ДА
НИЗ
ВЕРХ
20
30
35
25
40
Температура, ºС
1,460
1,462
1,464
Показа
тел
ь п
рел
ом
лен
ия
Южно-Тарасовская нефть
Термообработка нефти вблизи границы НАНОФАЗ
«Дистилляция» при
комнатнойтемпературе
!!!!!!????
Гравитационноеразделение
«НАНОТЕХНОЛОГИЯ» ЭКОНОМИЧНОГОПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА НЕФТИ
(Г-н Журден): Честное слово, я и не подозревал, что уже более сорока лет говорю прозой. Большое вам спасибо, что сказали. Жан Батист Мольер
« Мещанин во дворянстве »
УЖЕ ВНЕДРЕННЫЕНЕФТЕГАЗОВЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ
ЖУЙКО П. В.РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ УПРАВЛЕНИЯ
РЕОЛОГИЧЕСКИМИСВОЙСТВАМИ АНОМАЛЬНЫХ НЕФТЕЙ
- диссертация доктора технических наукУхта 2003г.
Техническая документация НАНОТЕХНОЛОГИИ:
СТАНДАРТ Управления северными магистральными нефтепроводами: "Временный регламент эксплуатации Магистрального нефтепровода "Уса-Ухта" …"
Традиционная технология термообработки - нагрев до 80-90 0С и охлаждение до температуры транспорта ( 0 0С)
со скоростью < 20 0С в час
Нефтепровод «Уса-Ухта» производительностью 18 млн. т / год
Требуемый объем резервуарного парка
100 000 тонн.
НАНОТЕХНОЛОГИЯ термообработки - нагрев до 80-900С и охлаждение
со скоростью < 200С в часдо температурной границы НАНОФАЗ
35 – 40 оС Последующее охлаждение –
в произвольном режиме
Резервуарный паркможно уменьшить
до 40 000 тонн,либо ликвидировать
Производственные процессы вблизи
КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ
границ НАНОФАЗ
НЕФТЕГАЗОВЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ
Содержание асфальтенов, г/л 0,01
0,1
1
10
100
1
10
100
Вязк
ост
ь н
еф
ти
, сП
з
22
3a3a
3b3b
4455
Смешение нефтей
отрицательные эффекты
ТРАНСПОРТ СМЕСЕЙ НЕФТЕЙ
Эффекты превращения нанофаз при смешивании нефтей различного происхождения. А – усиление степени агрегирования и выпадения в осадок компонентов; Б - аномалии потери объема (усадки) смеси. Цифрами отмечены концентрационные границы нанофаз асфальтенов
При достижении концентрационных границ нанофаз – выпадение осадков, увеличение вязкости, плотности, «усадка объема»
А. А. ФесанА. А. ФесанНаучный руководитель профессор Евдокимов Научный руководитель профессор Евдокимов
И. Н.И. Н.
РГУ нефти и газа имени И. М. ГубкинаРГУ нефти и газа имени И. М. Губкина
Москва, Москва, Апрель 2011Апрель 2011
Области актуальности проблемыОбласти актуальности проблемы Пункты смешения нефтей из различных Пункты смешения нефтей из различных
нефтедобывающих регионов, например, ЛПДС нефтедобывающих регионов, например, ЛПДС «Ярославль», где происходит смешение «Ярославль», где происходит смешение исследуемых нефтейисследуемых нефтей
Объекты исследованияОбъекты исследования
Нефть (Нефть-1) с Нефть (Нефть-1) с месторождения месторождения
Расчет расходов на Расчет расходов на электроэнергиюэлектроэнергию
Был произведен расчет затрат на Был произведен расчет затрат на энергопотребление насосов при энергопотребление насосов при непрерывной работе в течение года для непрерывной работе в течение года для смеси с 67 процентным содержанием смеси с 67 процентным содержанием нефти-1.нефти-1.
1,62 %
Объёмная доляОбъёмная доля
Пр
оц
енты
, %
Пр
оц
енты
, %
Расчет расходов на Расчет расходов на электроэнергиюэлектроэнергию
Электроэнергия реально затрачиваемая Электроэнергия реально затрачиваемая насосом насосом NNзатрзатр=2437,236 кВт, что =2437,236 кВт, что
эквивалентно 49105,431 тыс. рублей эквивалентно 49105,431 тыс. рублей
Прогнозируемая, по действующим Прогнозируемая, по действующим рекомендациям, затрачиваемая насосом рекомендациям, затрачиваемая насосом электроэнергия электроэнергия NNзатрзатр=2398,4855 кВт, что =2398,4855 кВт, что
эквивалентно 48324,685 тыс. рублей эквивалентно 48324,685 тыс. рублей
Расчет расходов на Расчет расходов на электроэнергиюэлектроэнергию
Таким образом, в год Таким образом, в год неспрогнозированных неспрогнозированных
расходов:расходов:
для НМ 3600-230для НМ 3600-230780,746 780,746 тыс. рублей,тыс. рублей,
На одном только насосе!На одном только насосе!
НАНО – подобные фазовые превращения нефтяных флюидов
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ВОДО – НЕФТЯНЫЕ
ЭМУЛЬСИИ
СТАБИЛИЗАТОРАМИ ЭМУЛЬСИЙЯВЛЯЮТСЯ ПРИРОДНЫЕ ПАВ –
НАНОКОЛЛОИДЫ НЕФТИ
dT/dt связано с теплоемкостью, т.е. с фазовой структурой В/М эмульсии
2,0
1,5
1,0
0,5
0
0,4
0,6
0,2
1,0 Содержание воды, масс. доли
Нач.
скор
ост
ь н
агр
ева
dT /
dt
0,8
ПерколяцияБиконтинуальная
фаза
Явления, характерные для НАНОФАЗ
15 % воды 20 % воды
25 % воды
Перколяционныекластеры
капель воды
В ПРОЦЕССЕ РАЗДЕЛЕНИЯ ФАЗ В ЭМУЛЬСИИ ВОЗНИКАЮТ СЛОЖНЫЕ
«БИКОНТИНУАЛЬНЫЕ» СТРУКТУРЫ
Строение«стенки»структуры
ФАЗОВАЯ ДИАГРАММА СМЕСИ ВОДА (РАССОЛ) - НЕФТЬ, СОДЕРЖАЩЕЙ ПРИРОДНЫЕ ПАВ
ОБЛАСТЬ«БИКОНТИНУАЛЬНОЙ»
СТРУКТУРЫ
“НАНОТЕХНОЛОГИЯ” – осуществлять термическую де- эмульсификацию при определенном водосодержании
8
6
4
2 0
0,4
0,6
0,2
Содержание воды, масс. доли
Эф
фек
тивн
ость
раз
деле
ния,
отн
.ед.
0,8
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕЗАМЕЧАНИЯ
ЖУРНАЛ «НЕФТЬ РОССИИ» № 7, ИЮЛЬ 2007
Валерий АНДРИАНОВ «Революционная ситуация»
……чтобы доказать свою жизнестойкость перед лицом потрясений очередной научно-технической революции, нефтегазовому комплексу необходимо искать принципиально новые, творческие решения, позволяющие с успехом конкурировать с вновь создаваемыми видами энергоносителей. «Традиционные» отрасли ТЭК должны обратить революционные открытия ученых на свое благо.
Одна из таких возможностей - использование нанотехнологий. Они позволят обрабатывать углеводородное сырье намного эффективнее, быстрее и с меньшими затратами, защищать окружающее пространство от утечек углеводородов. Сегодня ведущие зарубежные нефтегазовые компании ведут активные исследования в этой сфере, а Россия пока что делает только первые шаги в данном направлении…….
…сегодня российский нефтегазовый комплекс и отечественнаяотраслевая наука изолированы друг от друга. В результате нефтяные компании зачастую продолжают пользоваться «дедовскими» методами, которые, конечно, проверены годами, но не являются на данный момент эффективными, а уж тем более
ресурсосберегающими и экологически чистыми….
ПРИЛОЖЕНИЕЕжегодные лекции выдающихся специалистов
в обществе инженеров-нефтяников (SPE)
2011 г.Лектор – Мюррэй Р. Грэй (Murray R Gray),профессор Университета Альберты в Канаде,директор Центра инновационныхтехнологий разработки месторожденийбитуминозных песков