Управление реологическими характеристиками нефтей физическими методами воздействия

UDK: 622.692.4:536.243
DOI: 10.24887/0028-2448-2021-1-92-97
Ключевые слова: нефтепровод, управление реологическими свойствами нефтей, критерий эффективности обработки нефти, перекачка тяжелых нефтей, физико-механическое воздействие, тиксотропия, плазменно-импульсное воздействие, роторно-пульсационное воздействие, микроволновая обработка, кавитация, обработка нефти вращающимся электромагнитным полем
Авт.: Р.З. Сунагатуллин (ООО «НИИ Транснефть»), С.Е. Кутуков (ООО «НИИ Транснефть»), д.т.н., А.И. Гольянов (ООО «НИИ Транснефть»), к.т.н., О.В. Четверткова (ООО «НИИ Транснефть»), к.т.н., Ф.С. Зверев (ООО «НИИ Транснефть»), к.т.н.

Реологические свойства нефти существенно зависят от ее внутренней структуры, управление которой – перспективное направление исследований. Технологии, использующие различные физические поля (акустические, вибрационные, магнитные, кавитационные и др.), позволяют управлять вязкостно-температурными свойствами нефти и являются наиболее перспективными ввиду их эффективности и экономичности. Показано, что обратимые процессы разрушения нативной внутренней структуры нефтяных дисперсных систем с тиксотропными свойствами лежат в основе феномена «памяти». Этот феномен целесообразно использовать в технологиях управления реологическими свойствами нефтей с помощью физическо-механических воздействий. В статье дано обоснование критерия эффективности методов физическо-механического воздействия на надмолекулярные структуры нефтей, в качестве которого предложено использовать отношение приращения энергии тиксотропии за счет разрушенных межмолекулярных связей структуры нефтяных дисперсных систем к энергии, затраченной на процесс обработки нефти. По экспериментальным данным апробации получены следующие коэффициенты эффективности для пяти перспективных методов физико-механического воздействия: плазменно-импульсное – более 3000, роторно-пульсационное – 400, кавитации в гидродинамическом трансзвуковом струйно-форсуночном аппарате – 300, микроволновая обработка нефти и обработка вращающимся электромагнитным полем – не более 50. К преимуществам наиболее эффективного метода импульсно-плазменного воздействия (метода Юткина) относятся низкие энергозатраты. В то же время его применение требует повышенных мер безопасности. Роторно-пульсационное воздействие не уступает по уровню снижения вязкости, но оборудование потребляет в 7 раз больше энергии. Разовая обработка в гидродинамическом трансзвуковом струйно-форсуночном аппарате дает сравнительно небольшое снижение вязкости (менее 5 %), но при этом показывает низкое потребление энергии в процессе обработки. 

Применение технологий управления реологическими характеристиками перекачиваемых нефтей в перспективе позволит увеличивать пропускную способность технологического участка нефтепровода; поддерживать заданную производительность перекачки на пониженных режимах работы во время проведения планового технического обслуживания; увеличивать коэффициент полезного действия насосных агрегатов; стабилизировать парафины во взвешенном (растворенном) состоянии; снизить потребление депрессорных и противотурбулентных присадок, ингибиторов парафиноотложения. Совмещение различных физико-механических методов воздействия и обработки нефти химическими реагентами открывает широкие возможности для совершенствования технологии обработки тяжелой нефти.

Список литературы 

1. Сравнительная оценка эффективности «горячей» перекачки / А.И. Гольянов  [и др.] //Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2018.  – Т.8. – № 6.  – С. 642–649.

2. Абрамзон Л.С., Исхаков Р.Г., Тугунов П.И. Рациональная перекачка вязких и застывающих нефтей совместно с разбавителем. –  М.: ВНИИОЭНГ, 1977. – 59 с. 

3. Кутуков С.Е., Брот Р.А. Определение ударного давления в нефтепроводе с газонасыщенной нефтью при переходных режимах // Нефтегазовое дело. – 2005. – № 3. – С. 199–205. 

4. Оценка эффективности технологии перекачки нефти с применением противотурбулентных присадок / П.А. Ревель-Муроз [и др.] // Нефтяное хозяйство, 2020. – № 1. – С. 90–95.

5. Снижение гидродинамического сопротивления при течении углеводородных жидкостей в трубах противотурбулентными присадками. Научный обзор истории вопроса / А.И. Гольянов [и др.] // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2012.  – № 2 (6). – С. 80–87.

6. Жуйко П.В. Разработка принципов управления реологическими свойствами аномальных нефтей: дис. ... д-ра техн. наук. – Ухта, 2003. – 315 с.

7. Ануфриев Р.В., Волкова Г.И., Юдина Н.В. Влияние ультразвука на состав и свойства парафинистой высокосмолистой нефти / Нефтехимия. – 2016. – Т. 56. –  № 5. – С. 454–460.

8. Лоскутова Ю.В. Влияние магнитного поля на реологические свойства нефтей: дис. ... канд. хим. наук. – Томск, 2003. – 138 с.

9. Сюняев З.И. Физико-химическая механика нефтей и основы интенсификации процессов их переработки. – М.: МИНХ и ГП им. П.М. Губкина, 1979. – 39 с.

10. Шарафутдинов З.З. Обзор положений теории растворов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. – 2017. – № 1 (28). – С. 70–81. 

11. Унгер Ф.Г., Андреева Л.Н. Фундаментальные аспекты химии нефти. Природа смол и асфальтенов. – Новосибирск: Наука. 1995. – 192 с.

12. Расчет энергетических параметров гидромеханического разрушения структуры нефтей / Ю.В. Лоскутова [и др.] // Сб. Проблемы химии нефти и газа. – Томск: Изд-во ин-та оптики атмосферы СО РАН, 2004. – С. 235–237.

13. Бойцова А.А., Кондрашева Н.К. Исследование реологических свойств углеводородных систем с высоким содержанием смол и асфальтенов // ИФЖ. –2018. – Т. 91. – № 4. – С. 1098–1105.

14. Экспериментальные исследования плазменно-импульсного воздействия. Интенсивность пульсаций давления в обрабатываемой среде / П.Г. Агеев [и др.] // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2019. – № 2. – С. 106–112.

15. Промтов М.А. Степанов А.Ю., Алешин А.В. Методы расчета характеристик роторного импульсного аппарата. – Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2015. – 148 с.



Внимание!
Купить полный текст статьи (формат - PDF) могут только авторизованные посетители сайта.