Лекционный курс «Физические основы нанотехнологий и их применение в нефтегазовой отрасли» Часть 3. Фазовые превращения асфальтенов и нефтегазовые нанотехнологии. - презентация

1 Лекционный курс «Физические основы нанотехнологий и их применение в нефтегазовой отрасли» Часть 3. Фазовые превращения асфальтенов и нефтегазовые нанотехнологии и нефтегазовые нанотехнологии Тема Практические «нефтегазовые нанотехнологии» «нефтегазовые нанотехнологии»

2 В ЧЕМ МОГУТ СОСТОЯТЬ НАНОТЕХНОЛОГИИ НЕФТЕГАЗОВОГО ПРОИЗВОДСТВА ? ?

3 Нанотехнологии для разработки нефтегазовых месторождений « МНТ » Внешние силовые воздействия « СМХ » Подтолкнуть Самоорганизацию наносистем нефти Направлять Инициировать

4 НЕФТЕГАЗОВЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ ? Прежде всего, это – традиционные технологии для разработки месторождений, оптимизированные с учетом особенностей диаграмм нанофаз природных наноколлоидов нефти

5 Содержание асфальтенов Температура, ºС Нефти Конденсаты Растворы Нефти Тяжелые топлива Битумы Мономеры ? Олигомеры Полиаморфные наноколлоиды Твердые асфальтены Плавление Деструкция А В С 1 2 3а3а 3b3b мг/лг/л α β γ Т-С диаграмма нанофаз асфальтенов нефти

6 Производственные процессы вблизи ТЕМПЕРАТУРНЫХ границ НАНОФАЗ НЕФТЕГАЗОВЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

7 Температура застывания, ºС Температура обработки, ºС Термообработка нефти вблизи границы НАНОФАЗ Резкое повышение температуры застывания Азнакаевской нефти

8 Температура, ºС Масса отложений Долговременное увеличение массы отложений из нефти Термообработка нефти вблизи границы НАНОФАЗ

9 Выбор режимов нагрева и охлаждения в «нанотехнологиях» термообработки. Штриховкой отмечено положение границы ( I ) на фазовой диаграмме асфальтенов «НАНОТЕХНОЛОГИИ» ТЕРМООБРАБОТКИ

10 Неоднородное поле температур ПРОБЛЕМЫ при разработке Изменения нанофаз при переменных температурах пласта «теплое пятно» Продуктивная скважина Нагнетательная скважина

11 1 и 2 – термограммы для двух режимов работы эксплуатационной скважины Ромашкинского месторождения, ГТ - геотерма скважины «НАНОТЕХНОЛОГИИ» ДОБЫЧИ НЕФТИ ДА НЕТ

12 1 – термограмма скважины в республике Коми, эксплуатируемой без электропрогрева; 2 – геотерма; 3 – термограмма скважины, эксплуатируемой при использовании нагревательного кабеля «НАНОТЕХНОЛОГИИ» ДОБЫЧИ НЕФТИ НЕТ ДА

13 НИЗ ВЕРХ Температура, ºС 1,460 1,462 1,464 Показатель преломления Южно-Тарасовская нефть Термообработка нефти вблизи границы НАНОФАЗ «Дистилляция» при комнатной температуре !!!!!! ???? Гравитационное разделение

14 «НАНОТЕХНОЛОГИЯ» ЭКОНОМИЧНОГО ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА НЕФТИ

15 (Г-н Журден): Честное слово, я и не подозревал, что уже более сорока лет говорю прозой. Большое вам спасибо, что сказали. Жан Батист Мольер « Мещанин во дворянстве » УЖЕ ВНЕДРЕННЫЕ НЕФТЕГАЗОВЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

16 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" …"

17 Традиционная технология термообработки - нагрев до С и охлаждение до температуры транспорта ( 0 0 С) со скоростью < 20 0 С в час Нефтепровод «Уса-Ухта» производительностью 18 млн. т / год Требуемый объем резервуарного парка тонн.

18 НАНОТЕХНОЛОГИЯ термообработки - нагрев до С и охлаждение со скоростью < 20 0 С в час до температурной границы НАНОФАЗ 35 – 40 о С Последующее охлаждение – в произвольном режиме Резервуарный парк можно уменьшить до тонн, либо ликвидировать

19 Производственные процессы вблизи КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ границ НАНОФАЗ НЕФТЕГАЗОВЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

20 Содержание асфальтенов, г/л 0,010, Вязкость нефти, сПз 2 2 3a3a 3a3a 3b3b 3b3b Смешение нефтей отрицательные эффекты

21 ТРАНСПОРТ СМЕСЕЙ НЕФТЕЙ

22 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 При достижении концентрационных границ нанофаз – выпадение осадков, увеличение вязкости, плотности, «усадка объема»

23 Полная потеря текучести Применение растворителей при добыче тяжелых нефтей и битумов

24 СОВМЕСТНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕСКОЛЬКИХ НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ

25 Содержание асфальтенов, г/л 0,010, Вязкость нефти, сПз 2 2 3a3a 3a3a 3b3b 3b3b Смешение нефтей положительные эффекты

26 РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ «НАНОТЕХНОЛОГИЙ СМЕШИВАНИЯ» НЕФТЕЙ

27 «Нанотехнология» совместной эксплуатации нефтяных пластов одного из месторождений региона Персидского залива

28 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 РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина Москва, Апрель 2011

29

30 Области актуальности проблемы Пункты смешения нефтей из различных нефтедобывающих регионов, например, ЛПДС «Ярославль», где происходит смешение исследуемых нефтей Пункты смешения нефтей из различных нефтедобывающих регионов, например, ЛПДС «Ярославль», где происходит смешение исследуемых нефтей

31 Объекты исследования Нефть (Нефть-1) с месторождения Пограничное ЦДНГ-3 (ЯНАО) Измеренная плотность: 823,8 кг/м 3 Измеренная динамическая вязкость при температуре 20 о С: 2,7 сПз

32 Объекты исследования Нефть (Нефть-2) с Азнакаевского месторождения ЦДНГ-6 (Республика Татарстан) : 888,1 кг/м 3 Измеренная плотность: 888,1 кг/м 3 при температуре 20 о С: Измеренная динамическая вязкость при температуре 20 о С: 34,8 сПз

33 Сравнение измеренных значений с значениями, рассчитанными по правилу аддитивности Плотность, г/см 3 Объёмная доля

34 Относительное отклонение значений плотности смеси от прогнозируемых значений Объёмная доля Отклонение, % 1,62 %

35 Расчет расходов на электроэнергию Магистральный насос НМ Производительность Q=3600 м 3 /час; Напор Н=230 м; Номинальная частота вращения n=1500 об/мин; КПД h нас =0,83; Допустимый кавитационный запас K=37 м;

36 Расчет расходов на электроэнергию 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 Проценты, %

37 Расчет расходов на электроэнергию Электроэнергия реально затрачиваемая насосом N затр =2437,236 кВт, что эквивалентно 49105,431 тыс. рублей Электроэнергия реально затрачиваемая насосом N затр =2437,236 кВт, что эквивалентно 49105,431 тыс. рублей Прогнозируемая, по действующим рекомендациям, затрачиваемая насосом электроэнергия N затр =2398,4855 кВт, что эквивалентно 48324,685 тыс. рублей Прогнозируемая, по действующим рекомендациям, затрачиваемая насосом электроэнергия N затр =2398,4855 кВт, что эквивалентно 48324,685 тыс. рублей

38 Расчет расходов на электроэнергию Таким образом, в год неспрогнозированных расходов: для НМ ,746 тыс. рублей, На одном только насосе!

39 НАНО – подобные фазовые превращения нефтяных флюидов ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ВОДО – НЕФТЯНЫЕ ЭМУЛЬСИИ СТАБИЛИЗАТОРАМИ ЭМУЛЬСИЙ ЯВЛЯЮТСЯ ПРИРОДНЫЕ ПАВ – НАНОКОЛЛОИДЫ НЕФТИ

40 dT/dt связано с теплоемкостью, т.е. с фазовой структурой В/М эмульсии 2,0 1,5 1,0 0,5 0 0,4 0,6 0,21,0 Содержание воды, масс. доли Нач. скорость нагрева dT / dt 0,8 Перколяция Биконтинуальная фаза Явления, характерные для НАНОФАЗ

41 15 % воды20 % воды 25 % воды Перколяционные кластеры капель воды

42 В ПРОЦЕССЕ РАЗДЕЛЕНИЯ ФАЗ В ЭМУЛЬСИИ ВОЗНИКАЮТ СЛОЖНЫЕ «БИКОНТИНУАЛЬНЫЕ» СТРУКТУРЫ Строение «стенки» структуры

43 ФАЗОВАЯ ДИАГРАММА СМЕСИ ВОДА (РАССОЛ) - НЕФТЬ, СОДЕРЖАЩЕЙ ПРИРОДНЫЕ ПАВ ОБЛАСТЬ «БИКОНТИНУАЛЬНОЙ» СТРУКТУРЫ

44 НАНОТЕХНОЛОГИЯ – осуществлять термическую де- эмульсификацию при определенном водосодержании ,40,60,2 Содержание воды, масс. доли Эффективность разделения, отн.ед. 0,8

45 ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ ЖУРНАЛ «НЕФТЬ РОССИИ» 7, ИЮЛЬ 2007 Валерий АНДРИАНОВ «Революционная ситуация»

46 ……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……. …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….

47 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

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61 Конец лекции М. Грэя

62 ЛЕКЦИИ ЗАКОНЧЕНЫ. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !