Отчет по исследовательской работе УЧЕБНИК ФИНАЛА «Образование АСПО» Турнир «Умножая таланты» Команда: «TYSE» Город: Тюмень Гимназия №49 Секция: Старшая Номер задания: 1 Чижова Екатерина Романовна Никулина Дарья Дмитриевна Сурикова Анастасия Алексеевна Санкт-Петербург, 2016 2 Оглавление Задание №1 1.Причина выпадения АСПО и факторы, влияющие на их образование 2. Расчётов различных факторов для мероприятий по устранению АСПО 3. Влияние химического состава нефти на процесс образования АСПО Задание №2 2.1. Новые способы борьбы с АСПО Задание №3 3.1. Расчет длины ТЭН для второго метода борьбы с АСПО 3.2. Расчет длины ТЭН для первого метода борьбы с АСПО Заключение 3 Задание №1 1.1. Причина выпадения АСПО и факторы, влияющие на их образование АСПО- тяжелые компоненты нефти, отлагающиеся в нефти и на внутренней поверхности нефтепромыслового оборудования, затрудняющие ее добычу, транспорт и хранение. 4 Факторы влияющие на интенсивность образования АСПО 1.Перепад температур 5.Обводненность продукции 2.Давление и газовый фактор 7.Компонентный состав нефти 3.Скорость течения 8.Плотность, вязкость нефти 4.Свойства поверхности 9.Время 6.Содержание в нефти смолистоасфальтеновые веществ 5 1.2. Изучение и объяснение особенностей расчётов различных факторов для проведения мероприятий по борьбе и устранению АСПО 6 1.2. Химико-механические методы борьбы с АСПО Произведём возможные расчёты: Примем за ТМС диэтиленгликоль (C4H10O3): Qp= 0,16 (-1,2), кг/м3 (C4H10O3) где Q – количество растворителя (диэтиленгликоля) (в скобках указан интервал количества растворителя, т.е. от 0,16 до 1,2 кг/ м3) 7 1.2. Термические методы борьбы с АСПО Произведём возможные расчёты: , с; где Н - интервал промывки, равный 100 м; Q - производительность насосов, л/сек; Д(н) - условный диаметр труб, м; Д(скв)- диаметр скважины, м; Диаметр скважины определяется по формуле: Д(скв) = Д(дол) * К, м; где Д(дол) - номинальный диаметр долота, м. К - коэффициент, учитывающий увеличение диаметра скважины за счет образования каверн, обрушения стенок. 8 1.3. Влияние химического состава нефти на процесс образования АСПО • Чем больше в АСПО доля асфальтосмолистых веществ, тем меньше содержится парафинов. • Если в самой нефти достаточно большое количество асфальтенов, то кристаллы парафинов цепляют к ним. • Смолы напротив содействует образованию решеток из парафинов. • Чем выше температура насыщения, тем больше выпадает АСПО П П Асфальтен П 9 Задание №2 2.1. Новые способы борьбы с АСПО Способ №1 По внутренней трубе, в которой будет протекать нефть, протянем трубчатый электрический нагреватель, который будет подогревать нашу трубу. ТЭН обвивает трубу спиралью, тем самым нагревая ее равномерно. Внешняя труба является защитной. Внутренняя труба постоянно подогревается до температуры плавления АСПО в определенной скважине. 10 2.2. Новые способы борьбы с АСПО Способ №2 Пусть между двумя трубами будет жидкость (например, вода). Трубчатый электронагреватель мы пускаем вниз, до основания трубы, где делаем одну обмотку по диаметру внутренней трубы и ведем его обратно вверх. ТЭН равномерно подогревает жидкость, а следовательно АСПО также будут плавиться. 11 2.3. Новые способы борьбы с АСПО Способ №3 Этот способ предполагает использование байпасов, которые установлены по всему нефтепроводу. Можно пойти двумя путями: Вариант №1: к каждому байпасу проведена трубка, тогда периодически, через которую в основную трубу поступает реагент-растворитель АСПО. Вариант №2: в каждый байпас установлен фильтр, который не пропускает АСПО в твердом агрегатном состоянии. 12 Сравнительная таблица 3 методов предотвращения АСПО Время (от min до max) 4 1 2 3 Экологичность (от max до min) 4 1, 2 3 Количество электроэнергии (от min до max) 4 1 2 3 Стоимость Эффективность (от min до max) (от max до min) 1 2 3 4 4 3 Вывод: Таким образом из данных сравнительной таблицы мы наблюдаем, что наилучшими являются идеи 4 и 1, но стоимость осуществления 4 метода очень высока и в настоящее время невозможна , поэтому разумнее использовать метод 1. 1,2 13 Задание №3 3.1.Расчетная задача №1 Сделаем расчет длины ТЭН, необходимой для осуществления 2 способа борьбы с АСПО на месторождении Северный Яр, где: Дано: Решение: S = 2000,м-глубина скважины, D(1) = 0,65, м-диаметр внутренней трубы, D(2) = 0,75 ,м-диаметр внешней трубы, D(тэн) = 0,1,м-диаметр ТЭН. Длина одного витка по диаметру внутренней трубы = 2ПR = ПD = 3,14*0,65 = 2,041,м, Длина от основания трубы до поверхности земли = 2000,м. 2,041 + 2000 + 2000 = 4002,041,м Найти: Ответ: необходимо необходимую длину ТЭН электронагревателя. 4002,041м трубчатого Идея: для нахождения длины трубчатого электронагревателя необходимо сложить длину от поверхности земли до основания трубы и обратно, найти длину одного витка по диаметру внутренней трубы, и сложить полученные величины. 14 3.2. Расчетная задача №2 Сделаем расчет длины электронагревателя для 1 способа борьбы с АСПО на примере месторождения Северный Яр, где: Дано: S = 2000, м Где S – глубина скважины (по условию) ; D = 0,1143 м Где D – диаметр внутренней трубы Найти: длину электронагревателя (в метрах) для первого метода борьбы с АСПО. Идея: для нахождения длины ТЭН необходимо установить длину для одного витка ТЭН; найти кол-во витков по всей длине скважины; и далее найти общую длину ТЭН Решение: L2 = (П*d)2 + t2, м(длина одного витка ТЭН), П – пи (const) = 3,14; d – диаметр витка (d = D), м; t – шаг витка (расстояние между витками); L2 = (3,14*0,1143)2 + (0,65)2, м; L = 3,14 ∗ 0,1143 2 + 0,65 2 , м; L ≈ 0,884 м; Теперь подсчитаем количество витков электронагревателя: N = l/t Где N – количество витков ТЭН, l – длина намотанного участка (l = S), м; t - шаг витка (расстояние между витками); N = 2000/0,65 N ≈ 3077 Теперь рассчитаем длину ТЭН: Lобщ. = N* 𝐿, м; Lобщ. = 3077* 0,884 , м; Lобщ. = 2893, м; Ответ: длина электронагревателя ≈ 𝟐𝟖𝟗𝟑, м 15 Команда «TYSE» Сурикова Анастасия Алексеевна Резюме по теор. вопросу: при добыче парафинистых нефтей серьезной проблемой является образование АСПО. Существуют различные факторы, влияющие на интенсивность образований, и разные способы борьбы с ними. Чижова Екатерина Романовна Результаты исследования: мы предложили 4 авторских способа борьбы с отложениями и выявили два наиболее удачных из них, сравнив некоторые их характеристики. Никулина Дарья Дмитриевна Ответы к расчетным задачам: №1. 4002,041, м трубчатого электронагревателя; №2. длина ТЭН≈ 2893, м. Санкт-Петербург, 2016 16
