Файл в формате PPT (13,3 МB)

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
НЕФТЕГАЗОВОГО
ПРОИЗВОДСТВА
????
Нанотехнологии для разработки
нефтегазовых месторождений
« СМХ »
« МНТ »
Внешние
силовые
воздействия
Подтолкнуть
Самоорганизацию
наносистем нефти
Инициировать
Направлять
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
НАНОТЕХНОЛОГИИ ?
Прежде всего,
это – традиционные технологии
для разработки месторождений,
оптимизированные с учетом
особенностей диаграмм нанофаз
природных наноколлоидов нефти
Т-С диаграмма нанофаз асфальтенов нефти
500
Деструкция
С
2
Растворы
Конденсаты
Нефти
1
1
10
мг/л
100
Полиаморфные
наноколлоиды
1
Олигомеры
10
Мономеры ?
Температура, ºС
100
γ
В
β
А
3 3
а b
4
5
α
Нефти
Нефти
1
Тяжелые топлива
10
Содержание асфальтенов
100
1000
г/л
Твердые асфальтены
Плавление
НЕФТЕГАЗОВЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ
Производственные процессы
вблизи
ТЕМПЕРАТУРНЫХ
границ НАНОФАЗ
Термообработка нефти вблизи
границы НАНОФАЗ
Температура застывания, ºС
20
Резкое
повышение
0
температуры
застывания
- 20
Азнакаевской
- 40
10
нефти
30
50
Температура обработки, ºС
70
Термообработка нефти вблизи
границы НАНОФАЗ
Долговременное
Масса отложений
увеличение
массы
отложений
из нефти
20
30
40
Температура, ºС
«НАНОТЕХНОЛОГИИ» ТЕРМООБРАБОТКИ
Выбор режимов нагрева и
охлаждения в
«нанотехнологиях»
термообработки. Штриховкой
отмечено положение границы
( I ) на фазовой диаграмме
асфальтенов
Изменения нанофаз при переменных
температурах пласта
Продуктивная скважина
Нагнетательная
скважина
«теплое пятно»
ПРОБЛЕМЫ
при
разработке
Неоднородное поле температур
«НАНОТЕХНОЛОГИИ» ДОБЫЧИ НЕФТИ
ДА
НЕТ
1 и 2 – термограммы для двух режимов работы
эксплуатационной скважины Ромашкинского месторождения,
ГТ - геотерма скважины
«НАНОТЕХНОЛОГИИ» ДОБЫЧИ НЕФТИ
НЕТ
1 – термограмма скважины
в республике Коми,
эксплуатируемой без
электропрогрева;
2 – геотерма;
3 – термограмма скважины,
эксплуатируемой при
использовании
нагревательного кабеля
ДА
Термообработка нефти вблизи
Южно-Тарасовская
границы НАНОФАЗ
Показатель преломления
нефть
Гравитационное
разделение
НИЗ
1,464
1,462
1,460
ВЕРХ
20
25
30
Температура, ºС
35
40
«Дистилляция»
при
комнатной
температуре
!!!!!!
????
«НАНОТЕХНОЛОГИЯ» ЭКОНОМИЧНОГО
ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА НЕФТИ
УЖЕ ВНЕДРЕННЫЕ
НЕФТЕГАЗОВЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ
Честное слово, я и
не подозревал, что уже более сорока
лет говорю прозой. Большое вам
спасибо, что сказали.
(Г-н Журден):
Жан Батист Мольер
« Мещанин во дворянстве »
ЖУЙКО П. В.
РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ УПРАВЛЕНИЯ
РЕОЛОГИЧЕСКИМИ
СВОЙСТВАМИ АНОМАЛЬНЫХ НЕФТЕЙ
- диссертация доктора технических наук
Ухта 2003г.
Техническая документация НАНОТЕХНОЛОГИИ:
СТАНДАРТ Управления северными магистральными
нефтепроводами: "Временный регламент эксплуатации
Магистрального нефтепровода "Уса-Ухта" …"
Нефтепровод «Уса-Ухта»
производительностью 18 млн. т / год
Традиционная технология термообработки
- нагрев до 80-90 0С и охлаждение
до температуры транспорта ( 0 0С)
со скоростью < 20 0С в час
Требуемый объем
резервуарного парка
100 000 тонн.
НАНОТЕХНОЛОГИЯ термообработки
- нагрев до 80-900С и охлаждение
со скоростью < 200С в час
до температурной границы НАНОФАЗ
35 – 40 оС
Последующее охлаждение –
в произвольном режиме
Резервуарный парк
можно уменьшить
до 40 000 тонн,
либо ликвидировать
НЕФТЕГАЗОВЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ
Производственные процессы
вблизи
КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ
границ НАНОФАЗ
Смешение нефтей
отрицательные эффекты
Вязкость нефти, сПз
4
5
3b
100
3a
2
10
1
0,01
0,1
1
10
Содержание асфальтенов, г/л
100
ТРАНСПОРТ СМЕСЕЙ НЕФТЕЙ
При достижении концентрационных границ нанофаз –
выпадение осадков, увеличение вязкости, плотности,
«усадка объема»
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
Полная потеря текучести
Применение
растворителей
при добыче
тяжелых
нефтей
и битумов
СОВМЕСТНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ
НЕСКОЛЬКИХ НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ
Смешение нефтей
положительные эффекты
Вязкость нефти, сПз
4
5
3b
100
3a
2
10
1
0,01
0,1
1
10
Содержание асфальтенов, г/л
100
РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ
«НАНОТЕХНОЛОГИЙ СМЕШИВАНИЯ»
НЕФТЕЙ
«Нанотехнология»
совместной
эксплуатации
нефтяных пластов
одного из
месторождений
региона
Персидского залива
НЕОБХОДИМОСТЬ УЧЕТА АНОМАЛИЙ
СВОЙСТВ НЕФТЯНЫХ СМЕСЕЙ ПРИ
ПРОГНОЗИРОВАНИИ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ
НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
А. А. Фесан
Научный руководитель профессор Евдокимов И.
Н.
РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина
Москва,
Апрель 2011
Области актуальности проблемы
Пункты смешения нефтей из различных
нефтедобывающих регионов, например, ЛПДС
«Ярославль», где происходит смешение
исследуемых нефтей
Объекты исследования
Нефть (Нефть-1) с
месторождения
Пограничное ЦДНГ-3
(ЯНАО)
Измеренная плотность:
823,8 кг/м3
Измеренная
динамическая вязкость
при температуре 20оС:
2,7 сПз
Объекты исследования
Нефть (Нефть-2) с
Азнакаевского
месторождения ЦДНГ-6
(Республика Татарстан)
Измеренная плотность:
888,1 кг/м3
Измеренная
динамическая вязкость
при температуре 20оС:
34,8 сПз
Плотность, г/см3
Сравнение измеренных значений с
значениями, рассчитанными по
правилу аддитивности
Объёмная доля
Относительное отклонение значений
плотности смеси от прогнозируемых
значений
Отклонение, %
1,62 %
Объёмная доля
Расчет расходов на электроэнергию
Магистральный насос НМ 3600-230
Производительность
Q=3600 м3/час;
Напор
Н=230 м;
Номинальная
частота
вращения
n=1500 об/мин;
КПД
hнас=0,83;
Допустимый
кавитационный
запас
K=37 м;
Расчет расходов на
электроэнергию
Проценты, %
Был произведен расчет затрат на
энергопотребление
насосов
при
непрерывной работе в течение года для
смеси с 67 процентным содержанием
нефти-1.
1,62 %
Объёмная доля
Расчет расходов на
электроэнергию

Электроэнергия реально затрачиваемая
насосом Nзатр=2437,236 кВт, что
эквивалентно 49105,431 тыс. рублей

Прогнозируемая, по действующим
рекомендациям, затрачиваемая насосом
электроэнергия Nзатр=2398,4855 кВт, что
эквивалентно 48324,685 тыс. рублей
Расчет расходов на
электроэнергию
Таким образом, в год
неспрогнозированных
расходов:
для НМ 3600-230
780,746 тыс. рублей,
На одном только насосе!
НАНО – подобные фазовые
превращения нефтяных флюидов
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ
ВОДО – НЕФТЯНЫЕ
ЭМУЛЬСИИ
СТАБИЛИЗАТОРАМИ ЭМУЛЬСИЙ
ЯВЛЯЮТСЯ ПРИРОДНЫЕ ПАВ –
НАНОКОЛЛОИДЫ НЕФТИ
dT/dt связано с теплоемкостью, т.е. с
фазовой структурой В/М эмульсии
Нач. скорость нагрева dT / dt
Явления, характерные для НАНОФАЗ
2,0
Биконтинуальная
Перколяция
фаза
1,5
1,0
0,5
0
0,2
0,4
0,6
0,8
Содержание воды, масс. доли
1,0
15 % воды
20 % воды
Перколяционные
кластеры
капель воды
25 % 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
Эффективность разделения, отн.ед.
“НАНОТЕХНОЛОГИЯ” – осуществлять
термическую де- эмульсификацию при
определенном водосодержании
8
6
4
2
0
0,2
0,4
0,6
Содержание воды, масс. доли
0,8
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ
ЗАМЕЧАНИЯ
ЖУРНАЛ «НЕФТЬ РОССИИ»
№ 7, ИЮЛЬ 2007
Валерий АНДРИАНОВ
«Революционная ситуация»
…сегодня российский нефтегазовый комплекс и отечественная
отраслевая 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….
……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…….
ПРИЛОЖЕНИЕ
Ежегодные лекции выдающихся специалистов
в обществе инженеров-нефтяников (SPE)
2011 г.
Лектор – Мюррэй Р. Грэй (Murray R Gray),
профессор
Университета Альберты в Канаде,
директор Центра инновационных
технологий разработки месторождений
битуминозных песков
Некоторые слайды из лекции
Полностью – на сайте
Конец лекции М. Грэя
ЛЕКЦИИ ЗАКОНЧЕНЫ.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !