 |
Ученые ПНИПУ выяснили, как повысить производительность оборудования для нефтедобычи
Исследование опубликовано в журнале «Инженер-нефтяник» №2 за 2023 год. Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Образование асфальтосмолопарафиновых отложений осложняет добычу нефти. Эти вещества осаждаются на металлических поверхностях оборудования и мешают его работе, а в дальнейшем могут приводить к авариям. Чтобы этого избежать, применяют технологию «холодный поток» – добываемую нефть охлаждают так, чтобы ее температура была ниже, чем температура кристаллизации отложений. Тогда компоненты твердеют в потоке и скорость образования парафина в трубах уменьшается. Однако при намеренном снижении градусов важно учитывать изменение вязкости сырья и много других параметров, что довольно сложно. Ученые ПНИПУ смоделировали процесс на лабораторной установке и оценили влияние техно¬логии «холодный поток» на свойства нефти и появление отложений. Результаты исследований снизят количество парафинов до 50%, помогут определить оптимальные параметры для успешной нефтедобычи и продления срока службы оборудования.
Сейчас для борьбы с парафином в нефти существует два способа – удаление накопившихся отложений и предупреждение их образования. Если рассматривать удаление, то проблема решается механической очисткой или дозированием химии. Недостаток очистки – необходимость регулярного обслуживания и возможность закупоривания системы, а дозирование реагентов крайне дорого.
Предупреждение появления отложений считается более выгодным, потому что решает проблему на ранней стадии. К нему и относится технология «холодный поток». Но для ее эффективного применения важно учитывать факторы, влияющие на процесс: состав нефти, ее температура, скорость потока и другие. Например, если концентрация асфальтенов (твердые хрупкие вещества черного или бурого цвета) в нефти больше, чем смол, то температура насыщения уменьшается, и кристаллизация замедляется.
Ученые ПНИПУ изучили, как образуются парафиновые отложения в скважине во время «холодного потока». Науке уже известны случаи компьютерного моделирования этого процесса, но необходимо подтверждение в реальных экспериментах. Математическая модель работает только в определенных рамках и не может качественно предвидеть все возможные исходы, поэтому ученые ПНИПУ выполнили все исследования на уникальной установке – подобных в России всего несколько штук.
В этой установке нефть цирку¬лирует при заданных значениях температур, давления и массового расхода. Сначала она попадает в сырьевую емкость, где нагревает¬ся с помощью теплоносителя – тосола. Затем за счет подачи газообразного азота до¬стигается необходимое давление, и насос перекачивает жидкость в тестовую секцию. Она состоит из внутреннего контура, по которому движется нефть, и внешнего, где перемещается теплоноситель. Тосол, охлаждая стенки тестовой секции до заданной температуры, создает температурный переход между нефтью и внутренней поверхностью. Так образуются парафины.
При помощи измерительного прибора – манометра – отслеживается перепад давления на входе и выходе в тестовую секцию. На основе полученных данных рассчитывается толщина парафина. После выхода из тестовой секции нефть проходит фильтрацию, затем снова попадает в сырье¬вую емкость и процесс повторяется.
– В ходе исследования мы последовательно снижали температуры стенки, а темпера¬туру нефти на входе поддерживали постоянной – выше, чем ту, при которой начинается кристаллизация парафи¬на. Образование отложений отслеживали по мере увеличения перепада давления. При этом точность приборов позволяет фиксировать его изменение на 2-3 Па, что дает минимальную погрешность при расчете толщины отложений, – говорит инженер научно-образовательного центра геологии и разработки нефтяных и газовых месторождений горно-нефтяного факультета ПНИПУ Антон Козлов.
В результате исследований ученые ПНИПУ получили графики образования отложений и пришли к выводу, что температура начала кристаллизации парафинов – примерно 24°С, а из-за низкой скорости потока нефть доль¬ше охлаждается в тестовой секции, поэтому наблюдается стремительное парафинообразование.
Политехники выяснили, что охлаждение нефти ниже температуры начала кристаллизации парафинов значительно снижает интенсивность образования отложений. Оценка изменения свойств нефти в зависимости от ее температуры показа¬ла, что при охлаждении с 40°С до 20°С вязкость нефти увеличивается в 2 раза. Этот фактор ученые советуют учитывать при проектировании применения технологии «холодный поток».
– Поскольку нефть неминуемо остывает при транспортировке в подземном трубопроводе, на¬меренное охлаждение потока имеет большие перспективы в борьбе с парафиновыми отложениями. Наши исследования направлены на то, чтобы показать важность корректного проведения испыта¬ний в рамках каждой отдельно взятой нефти перед примене¬нием технологии «холодный поток», – подводит итог доцент кафедры нефтегазовых технологий ПНИПУ Павел Илюшин.
Так ученые ПНИПУ провели исследования технологии для замедления образования парафиновых отложений на нефтяном оборудовании и определили ее оптимальные параметры. Результаты работы снизят количество отложений тяжелых компонентов в системе сбора до 50%, что облегчит добычу, транспортировку и хранение нефти, а также сократить затраты на замену и обслуживание техники.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель – формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % – региональные университеты.
Контактное лицо: Дарья Биянова (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 22:57, 20.03.2024
Количество просмотров: 115
Страна: Россия
| Ученая Пермского Политеха рассказала, что посадить осенью и как подготовить дачу к зиме, ПНИПУ, 23:31, 16.09.2025, Россия |
155 |
| Летний сезон закончился, но опытные дачники знают: осень – это не время для отдыха, а лучший момент, чтобы заложить основу будущего урожая. Эксперт ПНИПУ рассказала, как правильно обрезать кусты, чем укрывать растения вместо пленки, какие культуры можно сажать под снег и как перенести цветы в горшках домой. |
|
| Ученый Пермского Политеха рассказал, что надо делать, чтобы иметь колени как у Олега Газманова, ПНИПУ, 23:09, 16.09.2025, Россия |
22 |
| Недавно в интернете стало вирусным видео с Олегом Газмановым, который поразил поклонников своей энергичной хореографией и подтянутым внешним видом. Ученый Пермского Политеха рассказал, как сохранить коленные суставы, такими же крепкими и подвижными, как у знаменитого артиста. |
|
| Ученый Пермского Политеха рассказал: ChatGPT — ваш верный ассистент или коварный сборщик данных, ПНИПУ, 16:51, 12.09.2025, Россия |
274 |
| По статистике, ежедневно ChatGPT пользуются почти 200 миллионов человек, а количество запросов составляет более 1 миллиарда. Этот «собеседник» стал частью нашей жизни, помогая в работе, учебе и творчестве. Ученый Пермского Политеха рассказал, какие запросы отправлять безопасно, а какими данными делиться не стоит. |
|
|
|
