Повышение текучести высоковязких нефтей по трубопроводам

АННОТАЦИЯ

Узбекистане нефти в основном относятся к высокосмолистым и содержат множество вещество отрицательно влияющие на их транспортировку. Учитывая это, нами были рассматрены составы и свойства высоковязких нефтей, пути повышения их текучести по трубопроводам, а также способы снижения расходов тепла, электроэнергии и других при их транспортировке. По результатам проведенных экспериментов видно, что проведенные исследования нефтей месторождений Джаркурган и Миршади подтверждают необходимость индивидуального подхода при подборе депрессатов т.е. понизителей вязкости нефтей. При этом научной основе выбора депрессатов является физико-химические показатели исследуемых нефтей, их текучесть по трубопроводам и др. Дешевизна подобранных депрессатов, полученных на основе местного сырья значительно снижает себестоимость транспортировки высоковязких нефтей по трубопроводам и повышает надежность функционирования действующих систем их транспортировки.

ABSTRACT

Oils in Uzbekistan are mainly highly resinous and contain many substances that adversely affect their transportation. Taking this into account, we examined the compositions and properties of high-viscosity oils, ways to increase their fluidity through pipelines, as well as ways to reduce the consumption of heat, electricity and others during their transportation. Based on the results of the experiments, it can be seen that the studies of oils from the Jarkurgan and Mirshadi fields confirm the need for an individual approach to the selection of depressants, i.e. reducers of oil viscosity. At the same time, the scientific basis for the selection of depressants is the physicochemical indicators of the studied oils, their fluidity through pipelines, etc. The cheapness of selected depressants obtained on the basis of local raw materials significantly reduces the cost of transporting high-viscosity oils through pipelines and increases the reliability of the functioning of the existing transportation systems.

Ключевые слова: транспортировка, трубопровод, высоковязкие нефти,  текучесть, смола, асфальтен, углеводородные растворители, поверхносто-активные вещества, динамическая вязкость, динамическая напряжения сдвига, технические хлопковые фосфолипилид, депрессант.

Keywords: transportation, pipeline, high viscosity oils, fluidity, tar, asphaltene, hydrocarbon solvents, surfactants, dynamic viscosity, dynamic shear stress, technical cotton phospholipylides, depressant.

В природе нефти поразделяются на легкие, средние и тяжелые, которые по составу и свойствам резко различаются друг от друга. Из них последние создают ряд трудностей при транспортировке по трубопроводам, особенно высоковязкие нефти часто выводят из строя электро двигатели насосов, образуют твердые пробки, которые не пропускают нефти при их движение. Это является следствием наличия в нефтяных смол, асфальтенов, парафинов, серосодержащих веществах, дисперсных механических примесей и т.п. Для их удаления разработаны множество разбавителей, композиций растворителей и т.п. [1, 2].

Однако, эти реагенты дорогие, большинство из которых закупается из-за рубежа.

Существуют ряд бехреагентных способов повышение текучести высоковязких нефтей по трубопроводам, к числу которых можно отнести: механические (ультразвуковой, волновой и т.п.), электромагнитные (переменным магнитным воздействием, ВЧ и СВЧ - излучением). Все эти способы относятся к внешним воздействиям и по длине трубопроводов постепенно затухают, что восстанавливает исходные свойства высоковязких нефтей путем создания из них новых композиций [3, 4, 5].

Известно, что смолы и асфальтены хорошо разбавляются в растительных маслах и продуктах их переработки (в фофолипидах, соапстоках и т.п.). Из продуктов переработки нефти – в дизельных топливах и др. При этом с целью повышения растворимости высоковязких веществ в нефтях добавляют углеводородные растворители (экстракционный бензин, керосин, газовый конденсат и т.п.). Однако, использование последних значительно снижает пожаро-взрывобезопасность процесса транспортировки  высоковязких нефтей по трубопроводам [6, 7, 8].

Следовательно, только минимальный расход вышеупомянутых растворителей снижает пожаро-взрывобезопасность разработанной композиции.

В мировой практике имеются соединения, являющиеся понизителями вязкости нефтей путем их разжижения негорючему реагентами, например фосфолипидами, которые относятся к полифункциональным поверхносто-активным веществам (ПАВ).

Ниже на рис. 1 представлена химическая формула фосфолипидов, которая состоит из лецетина (до 78%) и кефалина (до 25%). Причем оба вещества хорошо растворимы в нефтях, что позволяет им разрушать водородные связи в ассоциатах и снижать их вязкость.

а)                                                        б)                                             в)

Рисунок 1. Химические формулы фосфолипидов, лицитина и кефалина где:
а – фосфолипиды, б – лицитин, в – кефалин, R₁ и R₂ – насыщенные и ненасыщенные углеводородные остатки жирных кислот

Следует отметить, что текучесть высоковязких нефтей часто характеризуется косвенными показателями: - динамическим напряжением сдвига (Па) и – динамической вязкостью (Па·с). Поэтому текучесть нефти можно характеризовать обратной величиной его динамической вязкости т.е.

 ;                                                                           (1)

Определение динамической вязкости нефтей стандартизована и широко используется на нефтедобывающих и перерабатывающих предприятиях. При этом анализы осуществляются при температуре, равной 20⁰С.

В Узбекистане добывают и транспортируются на нефтеперерабатывающие заводы высоковязкие нефти из Джаркурганских и Миршадинских месторождений.

В табл. 1 представлены усредненные физико-химические показатели нефтей, полученных из вышеотмеченных месторождений.

Таблица 1.

Усредненные показатели нефтей месторождений Джаркурган

Из табл.1видно, что оба нефтей являются тяжелыми, что обусловлено высокими содержаниями парафина, силикагелевых смол и асфальтенов. Безусловно, все эти вещества влияют на их вязкость и текучесть по трубопроводам.

В табл.2 представлены усредненные показатели динамического напряжения сдвига и вязкости нефтей, полученных из вышеупомянутых месторождений.

Таблица 2.

Усредненные показатели вязкости и текучести по трубопроводам нефтей месторождений Джаркурган, Миршади

Из табл. 1 и 2 видно, что более плотная нефть месторождения Миршади (960,5 кг/м³) имеет значения динамического напряжения сдвига и динамической вязкости больше (30,5 Па и 112,4 Па·с, соответственно), чем Джаркурганская нефть. Это обусловлено большим содержанием парафина (9,1%) и силикагелевых смол (42,4%) в нефтях месторождения Миршади. Напротив, текучесть Джаркурганского нефти выше (0,02 (Па·с)^-1).

Следовательно повышение текучести высоковязких нефтей требует индивидуального подбора понизителей их вязкости, желательно из дещевых местных ресурсов. Нами исследовано влияние технических хлопковых фосфолипилидов при понижении вязкости и повышении текучести местных высокоупомянутых нефтей. При этом количества вводимых дисперсных менялись от 50 до 500 г/т.

Результаты данных измерений представлены в табл. 3.

Таблица 3.

Изменения вязкости и текучести местных нефтей при введении фосфолипидов

Примечание:

^х) – без добавки депрессантов (контроль);

^хх) -  нефти месторождений  Джаркурган и Миршади, соответственно.

Из табл.3 видно, что с вводом депрессантора (технических хлопковых фосфолипидов) в составе нефтей месторождений Джаркурган и Миршади их текучесть по трубопроводам повышаются. Особенно это видно в нефтях месторождения Джаркурган, где относительно нефти Миршади меньше парафина на 2,4% и силикагелевых смол на 3,7%. Высокое содержание асфальтенов в нефтях месторождения Миршади также требует использования депрессантов, способных комплекса воздействовать снижению их вязкости.

Таким образом, проведенные исследования нефтей месторождений Джаркурган и Миршади подтверждают необходимость индивидуального подхода при подборе депрессатов т.е. понизителей вязкости нефтей. При этом научной основе выбора депрессантов является физико-химические показатели исследуемых нефтей, их текучесть по трубопроводам и др. Дешевизна подобранных депрессантов, полученных на основе местного сырья значительно снижает себестоимость транспортировки высоковязких нефтей по трубопроводам и повышает надежность функционирования действующих систем их транспортировки.

Список литературы:

1. Сагдуллаевa Д.С., Набиев А.Б., Абдурахимов С.А. Исследование и расчет реологических своств нефти. // Узбекский журнал. «Нефти и газа», №2. Ташкент – 2015. – 51-53 с.
2. Набиев А.Б., Абдурахимов С.А. Композиции ПАВ для снижения вязкости тяжелых нефтей // Узбекский журнал нефти и газа, №1. Ташкент – 2017. – 49-51 с.
3. Набиев А.Б., Абдурахимов С.А. Интенсификация транспортировки высоковязких нефтей по трубопроводу. Монография. Т.: 2017. – 125 с.
4. Набиев А.Б., Абдурахимов С.А. Комбинирование способа повышения текучести  высоковязкой местной нефти // Журнал композиционных материалов, №4. Ташкент – 2009 – 40-43 с.
5. Набиев А.Б., Абдурахимов С.А. Реологические особенности транспортируемых композиции из местных месторождений нефти // Кимё ва Кимё технология журнали, №1. Ташкент – 2010 – 63-65 с.
6. Хусанов И.Н., Нурматов У.Д., Лутфуллаев Ш.А. Распределение скорости неньютоновской жидкости по сеченью трубопроводам // Узбекский журнал нефти и газа. №3. Ташкент – 2000 – 7-9 с.
7. Юркин А.Ф., Хасанов М.Р., Мастобоев Б.Н., Бахтизин Р.Н. Исследование процессов транспорта и хранение вязких нефтепродуктов // Нефтяное хозяйство. №7. 2004 – 110-111 с.
8. Салимов З.С., Абдурахимов С.А., Беликова Н.В., Сайдахмедов Ш.М., Убайдуллаев Б.Х. Выбор режима транспортировки нефтей по трубам // Химическая технология топлив и масел. №5. Москва. 2001 – 19-21 с.