Разработка и исследование методов снижения технологических потерь при подготовке нефти к транспорту тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Духневич, Леонид Николаевич

• Духневич, Леонид Николаевич
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Духневич, Леонид Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ НЕФТИ НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ.

1.1 Основные источники технологических потерь нефти на месторождениях.

1.2 Современное состояние и направление совершенствования нефтепромыслового оборудования, технологических процессов и технических средств сокращения технологических потерь нефти при сборе и подготовке продукции скважин.

1.3 Обзор исследований по движению газовых пузырьков в жидкости

Выводы по разделу 1.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДВИЖЕНИЯ ГАЗОВОГО

ПУЗЫРЬКА В НЕФТИ.

2.1 Движение газового пузырька с учетом диффузии и коагуляции.

Выводы по разделу 2.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФИЛЬТРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ДИНАМИКУ ГАЗОВОГО ПУЗРЬКА.

3.1 Влияние боковой поверхности и дна фильтрующего элемента на динамику газового пузырька.

3.2 Дегазация нефти через поры фильтрующего элемента.

3.3. Разработка системы снижения испарения нефти из резервуаров.

Выводы по разделу 3.

4 ПРОМЫСЛОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЙ СОКРАЩЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ НЕФТИ.

4.1 Основные направления по сокращению технологических потерь нефти на месторождениях Западной Сибири.

4.2 Разработка методика расчета потерь нефти от испарения из резервуаров.

Выводы по разделу 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование методов снижения технологических потерь при подготовке нефти к транспорту»

Актуальность проблемы. Существующие технологические установки системы сбора и подготовки нефти на месторождениях Западной Сибири в большинстве случаев эксплуатируются в условиях отсутствия герметизации газового пространства резервуаров, приводящих к «большим» и «малым» дыханиям в результате технологических операций при эксплуатации резервуаров. Технологические потери нефти для месторождений Западной Сибири достигают 0,4 % - 0,7 % масс, добываемой нефти, при этом 91 % и из них приходится на испарения из резервуаров, входящих в технологические установки системы сбора и подготовки нефти.

Уровень технологических потерь углеводородов на месторождениях зависит от физико-химических свойств углеводородов, эффективности оборудования, завершённости технологических схем, на основании выполненных проектов разработки и обустройства нефтегазовых месторождений. При этом ежегодно экспертными организациями обосновываются нормы технологических потерь нефти для каждого месторождения, которые утверждаются Министерством энергетики. Согласно утвержденным нормам потерь недропользователю устанавливается нулевая ставка налога на добычу полезных ископаемых. В процессе эксплуатации системы сбора и подготовки нефти недропользователи не могут обеспечить установленных норм, в связи с тем, что используемые методики обоснования потерь нефти не учитывают особенности месторождений. В этой связи разработки способов, снижающих уровень технологических потерь углеводородного сырья, и методов их экспертной оценки приобретает для недропользователя весьма важное значение.

Цель работы. Увеличение объемов подготовленной товарной нефти, посредством разработки методики и технологий, снижающих технологические потери.

Основные задачи исследований

1. Анализ основных причин возникновения технологических потерь нефти на месторождениях при ее подготовке к транспорту, с целью определения перспективных направлений по их снижению.

2. Исследование движения газового пузырька в нефти при его всплытии для разработки математической модели поведения пузырьков газа в нефти.

3. Разработка методики обоснования технологических потерь нефти на технологических установках объектов подготовки скважинной продукции Самотлорского месторождения.

Научная новизна выполненной работы

1. При моделировании процессов всплытия пузырьков учитывается их коалесценция и пульсация радиуса сферы в системе пузырек-жидкость.

2. Установлены закономерности движения одиночного газового пузырька с учетом диффузии, коагуляции и дробления при его всплытии. Установлено время всплытия пузырька со дна дегазационной камеры при различных начальных радиусах, а также закономерности нарастания массы пузырька, его радиуса и скорости движения.

3. Для каждого типа пузырьков установлены предельные расстояния, при которых пузырек поднимаясь вдоль боковой поверхности фильтрующего элемента может к ней прилипнуть.

Практическая ценность и реализация

1. Исследованы закономерности истечения газа из пузырька через пористую поверхность внутрь фильтрующего элемента. Для данного типа фильтрующих элементов и заданного перепада давления установлена простая зависимость, связывающая время истечения пузырька с его начальным радиусом.

2. Разработана и внедрена система снижения потерь нефти от испарения из резервуаров посредством использования фильтрующих элементов, которая позволила снизить потери нефти при её подготовке на Самотлорском месторождении на 5 %, в результате чего дополнительная сдача нефти увеличилась на 535 т/сут.

3. Разработана методика расчета максимально возможных потерь нефти от ее испарения из резервуаров, которая позволяет на стадии проектировании резервуарного парка оценить возможные потери нефти от испарения из резервуаров и на стадии проектирования предложить комплекс мероприятий по их снижению.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Духневич, Леонид Николаевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Установлено, что основными причинами возникновения технологических потери нефти являются испарения из резервуаров (до 91 % суммарных потерь). Это связано с тем, что в поступающей в резервуары нефти содержатся мелкие пузырьки газа, которые оказывают влияния на массодиффузионные процессы, способствующие интенсивному испарению более тяжелых фракций нефти. В результате - потери нефти от испарения из резервуаров для месторождений Западной Сибири достигают 0,4 % - 0,7 % масс, добываемой нефти.

2 Установлены закономерности движения одиночного газового пузырька с учетом диффузии, коагуляции и дробления при его всплытии. Определено время всплытия пузырька со дна дегазационной камеры при различных начальных радиусах, а также закономерности нарастания массы пузырька, его радиуса и скорости движения. Для каждого типа пузырьков установлены предельные расстояния, при которых пузырек поднимаясь вдоль боковой поверхности фильтрующего элемента может к ней прилипнуть. Исследованы также закономерности истечения газа из пузырька через пористую поверхность внутрь фильтрующего элемента. В результате разработана и запатентована (АС № 1646572) устройство для дегазации жидкости. Для фторопластовых фильтрующих элементов и заданного перепада давления установлена зависимость, связывающая время истечения пузырька с его начальным радиусом.

3 Разработанная методика расчета максимально возможных технологических потерь нефти от испарения из резервуаров, базирующаяся на измерении свободного и растворенного газа в нефти (Свидетельство об аттестации методики выполнения измерений № 2580-01-2000) используется при экспертной оценке обоснования нормативов потерь нефти на технологических установках объектов подготовки скважинной продукции Самотлорского месторождения.

Реализация разработанной технологии позволила обеспечить дополнительную сдачу нефти в объеме 100-300 тыс. тонн в год.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Духневич, Леонид Николаевич, 2009 год

1. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. М., Недра, 1977.

2. Тронов В.П. и др. Эксплуатация систем улавливания паров нефти на промыслах. «Нефтяное хозяйство». 1996. - с. 50-54.

3. Тронов A.B., Ли А.Д. Теоретические предпосылки и перспективы применения технологии очистки сточных вод с использованием процессов автофлотации и поверхностных эффектов. Сборник научных трудов БашНИПИНЕФТЬ (вып. 80), УФА. 1989. - с. 113-120.

4. РД 39-0148070-389-87-Р. Руководство по применению технологии сепарации нефти с легким углеводородным составом на концевой ступени, -Тюмень, СибНИИНП, 1987. 18 с.

5. Tsuji Shi gem, Katakura Hiroshi. " Bull. JSME", 1978, 21, nl56, 10151021. A fundamental study of aeration in oil. Report 2. The effects of the diffusion ofair on the diameter change of a small bubble rising in a hydraulic oil.

6. Ю.Бердников В.И., Левин A.M. Расчет скорости движения пузырей и капель. "Теор. основы хим.технол.",1980, 14, N4, 531-541

7. П.Волков П.К.,Чиннов Е.А. Всплытие сферических и эллипсоидальных пузырей в неограниченном объеме жидкости. "Гидродинам, и акуст. одно- и двухфаз. потоков".Новосибирск, 1983,5-12.

8. Волков П.К.,Чиннов Е.А. Стационарное всплытие одиночного пузыря в неограниченном объеме жидкости. Ж.прик.мех. и техн.физ. -1989.-Nl.-c.94-99, Mech., 1985,N151,1-20

9. Чиннов Е.А. Всплытие одиночных газовых пузырей в жидкостях. "Конвектив.теплообмен и гидродинам."Киев,1985,45-53.

10. Вахрушев И.А., Владимиров А.И., Тыонг Тхи Хой. "Теор. основы хим. технол."1980, 14, N2,252-260. Поведение пузырей в псевдоожиженном газовом слое.

11. Tsuge Hideki, Нашалю to Tsin-ichi, Hibino Shin-ichi. "J. Chem. Eng. Jap.:, 1984,17, N6, 619-623. Wall effect on the behaviour of single bubbles rising in highly viscous liquids.

12. Гуськов О.Б. К вопросу о взаимодействии пузырей со стенкой при малых числах Рейнольдса. Моск.физ.-техн.ин-т.Долгопрудный, 1980,14 с, (Рукопись деп.в ВИНИТИ 24 июля 1980г.,N 3305-30 Деп.)

13. Countanceau Madeleine, Thizon Patrick. Wall effect on the bubble behaviour in highly viscous liquids. "J.FluidMech.1981,107, 339-373.

14. Радоев Б.П., Иванов И.Б. Деформация на газовомехурче, приближаващо се към твърда поверхност. "Годишник Софийск. Универ. Хим. факе. \ 1970-1971,(1973), 65,439, 441-451.

15. Shopov P., Minev P., Bazhlekov I., Zapryanov L., Nonstationary motion ofa deformable gas bubble in viscous liquid in the presence of wall. Докл. Болт. АН. 1989,-42, N1.-С. 43-46.

16. Морозенко С.Ю.,Ясько Н.Н. Об одном численном методе расчета движения газового пузырька вблизи свободной поверхности жидкости. Процессы тепломассообмена в одно- и двухфаз. системах. Днепропетровск, 1988.-С. 55-58.

17. Беляев Н.М., Морозенко С.Ю., Сапожников В.Б. Движение газового пузырька вблизи поверхности раздела "жидкость-газ". Днепро-петр. ун-т. Днепропетровск, 1984,11 е., (Рукопись деп. в ВИНИТИ 21 июня 1984,N4164-84 Деп.)

18. Dussan V.E.B., Chow Robert Tao Ping. " J. Fluid Mech. ", 1983 137, Dec, 1-29 On the ability ofvdrops or bubbles to stick to non-horizontal surfaces of solids.

19. Dussan V.E.B. On the ability of drops or bubbles to stick to non-horizontal surfaces of solids.P.2.Small drops or bubbles having contact angles of arbitrary size. "J.Fluid.

20. Malcotsis G. The mechanism of bubble detachment from a wall at zero and negative gravity. "J. FluidMech. ", 1976., 77, N2, 313-320.

21. Головин A. M., ПетровА.Г. 0 спектре коагулирующих пузырей в жидкости малой вязкости. "Известия АН СССР. Механика жидкости и газа", 1970, N4, 130-136.

22. Кузнецов Г.Н., Щекин И.Е. Коалесценция газовых пузырьков в маловязкой жидкости. " СБ. научн. тр. Фак. прикл. мат. и Мех. Воронежского университета", 1971, вып. 2,79-85

23. Chesters А.К., Hofman G. Bubble coalescence in pure liquids. "Appl. Sci. Res.' 1982,38,353-361

24. Shirabe Kazuro, Szkely Julian. A raathernical model of fluid flow and inclusion coalescence in the R-H vacuum degassing system. "Trans. Iron and Steel Inst. Jap.",1983,23,N6,465-474.

25. Chen Jing-Den, Hahn Pii Soo, Slatery J.C Coalescence time for a small drop or bubble at a fluid-fluid interface. " AICE Journal", 1984 30, N4,622-630.

26. Федоровский А.Д., Никифорович Е.И., Приходько Н. А. Процессы переноса в системах газ-жидкость. -К.: Наукова думка, 1988.-256с.

27. Перник А.Д. Проблемы кавитации. Д.: Судостроение, 1966.-439с.

28. СпиркинЛ.Е„ Шрайбер A.A. Многофазные течения газа с частицами. -М.: Машиностроение, 1994. -320с.

29. Кутателадзе С,С., Накоряков Б.Е. Тепломассообмен и волны в газожидкостных системах. -Новосибирск: Наука, 1984. -302с.

30. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. 4.1. -М.: Наука, 1987.464с.

31. Духин С. С, Рулев H.H., Димитров Д, С. Коагуляция и динамика тонких пленок. -К.: Наукова думка, 1986. -232с.

32. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. -М.: Из-во АН СССР, 1952. -538с.

33. Дейч М.Б., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред, -М.: Энергия, 1968. -424с.

34. Александров В.Л. Техническая гидромеханика. -М.: Гостехиздат, 1946,-432с.

35. Синайский З.Г. Гидромеханика процессов нефтяной технологии. -М. : Недра, 1992,-191с.

36. Фольмар М. Кинетика образования новой фазы. -М.: Наука, 1986.340с.

37. Брагинский Л. Н. и др. Моделирование аэрационных сооружений для очистки сточных вод. -Л.: Химия, 1980. 144с.

38. Гупало Е.Г., Полянин А.Д., Рязанцев Ю.С. Массообмен реагирующих частиц с потоком. -М.: Наука, 1935. -240 с.

39. Намиот А.Ю. Растворимость газов в воде. Справочное пособие, М. : Недра, 1991.-167 с.

40. Ивченко В.М., Григорьев В. А., Приходько Н. А. Оптимальныегидрореактивные системы. Красноярск: Из-во Красноярского у-та.

41. Башкатов В.А., Орлов П.П., Федосов М.И. Гидрореактивные пропульсивные установки. -Л.: Судостроение, 1977. -296с.

42. Духневич Л.Н. Исследование движения газового пузырька в нефтяном резервуаре с учетом диффузии и коагуляции // Нефтепромысловое дело. 2004. -№ 10.-С. 34-38

43. Атанов Г,А. Газовая динамика,-К.: Выща школа, 1991. -359с.

44. Кафаров В.В. Основы массопередачи . -М.: Высшая школа, 1972. -496с.

45. Рул ев H.H. Гидродинамика всплывающего пузырька (обзор). "Коллоид, ж. 1980, 42, N2, 252-263

46. Бабуха Г.Л., Шрайбер A.A. Взаимодействие частиц полидисперсного материала в двухфазных потоках. К.: Наукова думка, 1972.

47. Вопросы Физики кипения, Под ред. Аладьева И. Т. -М.: Мир, 1964.444с.

48. Борисенко А.И. Газовая динамика двигателей, -М.: Оборон-гиз, 1962.793 с.

49. Седов Л.И. Механика сплошной среды, т. П.-М.: 1976. 576с.

50. Чиркни B.C. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. -М.: Атомиздат, 1968. 484с.

51. Варгафтик Н.Б. Справочник по тепло физическим свойствам газов и жидкостей. М., Физматгиз, 1972. -720с.

52. Справочник нефтехимика. Т. I. под ред. Огородникова С. К. -Д.: Химия, 1978. 496с.

53. Справочник нефтепереработчика. Под ред. Ластовкина Г. А., Радченко Е. Д., Рудина М.Г. -Л.: Химия, 1986. 648с.

54. Нефти СССР. Доп. том. Физико-химические характеристики нефтей СССР. М.: Химия, 1975. -87с.

55. Пуцилло В.г. и др. Нефти и битумы СССР. -М.: изд. АН СССР, 1958.246с.

56. Белянин Б.В., ЗФИХ В.Н. Технический анализ нефтепродуктов и газа.-JL: Химия, 1970. -344c.

57. Ребиндер П.А, К теории эмульсий. -Коллоидный ж., 1946, вып. 8. стр. 242-247.

58. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учебное пособие в Ют, T.VI. Гидродинамика . 3-е изд. -М.: Наука, 1986. 736с.

59. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1978. -736с.

60. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. -71 9с

61. Турчак Л.И. Основы численных методов. -М.:"Наука", 1987,318с.

62. Бахвалов Н.С. Численные методы. -М.: Наука,1975

63. Ламб Г. Гидродинамика. М. :,Л.:, ОГИЗ. 1947,928с. 62.Милн-Томпсон Л.М. Теоретическая гидродинамика. М. :, "Мир", 1964,655с.

64. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Госхимиздат, 1960. 830 с.

65. Перри Дж. Справочник инженера-химика. Т.1. -М.: Химия, 1969. -640с.

66. Чарный И.А. Неустановившиеся движения реальной жидкости в трубах. ЖТТИ. 1951.

67. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М., Госэенергоиздат, 1960.

68. Багиров И.Т. Современные установки первичной переработки нефти. -М.: Химия, 1974.-240 с.

69. Harper J.F. The motion of bubbles and drops through liquidis. "Adv. Appl Mech, Vol. 12". Mew- York-London, 1972, 59-29

70. Чиннов E.A. Анализ всплытия одиночных пузырей в неограниченномобъеме жидкости. "Соврем, проблемы теплофизики. Материалы Всесоюз.шк. мол.уч. и спец., Новосибирск,, февр., 1984". Новосибирск, 1984,55-61.

71. Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: ООО «Недра - Бизнесцентр», 200. - 677 с.

72. Леонтьев С.А., Фоминых О.В. Определение констант фазового равновесия по данным разгазирования глубинных проб нефти // Известия вузов. Нефть и газ. 2009. - № 4. - С. 84-87.

73. РД 153-39-019-97 Методические указания по определению технологических потерь нефти на предприятиях нефтяных компаний Российской Федерации