CC BY
37
УДК 622.692
https://doi.org/10.24411/0131-4270-2020-10406
О ФРАКТАЛЬНЫХ СВОЙСТВАХ ОСАЖДЕНИЯ БАЛЛАСТОВ ПРИ СМЕШЕНИИ НЕФТЕЙ
ON THE FRACTAL PROPERTIES OF BALLAST DEPOSITION DURING OIL BLENDING
М.Б. Адыгезалова
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, AZ 1010, г. Баку, Азербайджанская Республика ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0966-2946, E-mail: mehpareadigozelova@yahoo.com
Резюме: Статья посвящена исследованию процессов осаждения балластов в нефтяных смесях на примере смешивания двух различных сырых нефтей Азербайджана. Было установлено, что в различных соотношениях смешиваемых нефтей проявляются неаддитивные свойства основных показателей смеси. На примере двух сырых нефтей Азербайджана показано, что основная часть балластов (смол, асфальтенов, парафинов, воды и мехпримесей) осаждается в течение 7-8 ч, после чего процесс осаждения замедлятся и практически завершается. Результаты обработки кинетики осаждения балластов по Хаусдорфу показали, что процесс осаждения при смешении нефтей носит ярко выраженный фрактальный характер.
Ключевые слова: смешиваемые нефти, транспорт, балласты, осаждения, физико-химические свойства, трубопроводный транспорт, осадки, неаддитивность, модель, асфальтен, смола, парафин.
Для цитирования: Адыгезалова М.Б. О фрактальных свойствах осаждения балластов при смешении нефтей // Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2020. № 4. С. 34-36.
D0I:10.24411/0131-4270-2020-10406
Mekhpara B. Adygezalova
Azerbaijan State Oil and Industry University, AZ 1010, Baku, Azerbaidjan Republic
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0966-2946, E-mail: mehpareadigozelova@yahoo.com
Abstract: The article is devoted to the study of ballast deposition processes in oil mixtures using the example of mixing two different crude oils of Azerbaijan. It was found that in various ratios of the mixed oils non-additive properties of the main indicators of the mixture are manifested. Using the two crude oils of Azerbaijan as an example, it was shown that the bulk of ballasts (resins, asphaltenes, paraffins, water and solids) is precipitated within 7-8 hours, after which the deposition process will slow down and almost complete. The results of processing the kinetics of the deposition of ballasts according to Hausdorff showed that the deposition process during the mixing of oils has a pronounced fractal character.
Keywords: miscible oils, transport, ballasts, deposition, physicochemical properties, pipeline transport, precipitation, non-additivity, model, asphaltene, resin, paraffin.
For citation: Adygezalova M.B. ON THE FRACTAL PROPERTIES OF BALLAST DEPOSITION DURING OIL BLENDING. Transport and Storage of Oil Products and Hydrocarbons. 2020, no. 4, pp. 34-36.
DOI:10.24411/0131-4270-2020-10406
Введение
Существуют специфические проблемы, связанные со смешиванием различных видов сырой нефти. Основной проблемой является несовместимость друг с другом, что приводит к засорению, иногда даже к остановке оборудования.
При смешении нефтей возникает проблема изменения свойств нефтей. В Азербайджане до сих пор не уделяли достаточного внимания проблемам смешения нефтей. Однако, зная о существовании несовместимых типов нефтей, и что при смешении этих нефтей наблюдаются нежелательные эффекты, точная причина несовместимости до сих пор не была установлена [1-8]. Но полученные данные позволяют говорить, что выпадение в осадок высокомолекулярных компонентов нефти, таких как асфальтен, образование осадков, увеличение вязкости и появление других неаддитивных свойств, наблюдается при смешении различных нефтей в разных концентрациях.
На примере разных нефтей Азербайджана установлено, что помимо выпадения различных осадков проявление несовместимости в нефтяных смесях может выражаться также в заметных аномалиях качественных показателей.
В результате взаимного влияния при смешении нефтей различного химического состава в резервуарах, трубопроводах вследствие осаждения твердых частиц происходят выходы из рабочего состояния оборудования и нарушения процесса транспортировки. Известно, что асфальтены
растворяются в ароматосоединениях, таких как толуол, но не растворяются в соединениях парафина, таких как п-пентан. Основной проблемой, связанной с присутствием асфальтенов в различных видах сырой нефти, является то, что асфальтены часто выпадают в осадок из раствора смесей различных нефтей. Проблемы смешивания нефтей остаются до конца не решенными, пока существует необходимость создания практических и экономически выгодных средств и способов определения способности к смешиванию разносортных нефтей. На примере различных нефтей установлено, что проявление несовместимости в нефтяных смесях может выражаться также в заметных аномалиях качественных показателей. В результате исследований были обнаружены неаддитивные свойства в нефтяных смесях [9-11].
Экспериментальная часть
С целью изучения взаимовлияния компонентов в составе смеси были исследованы в лабораторных условиях различные пробы нефтей и их смеси. Согласно соответствующим ГОСТом были проведены исследования по определению содержания балластов в испытуемых системах. Изменение количества балластов в различных смесях сырых нефтей месторождений Гарачухур (ГН) (I) и Булла (БН) (II) Азербайджана представлены в табл. 1. Были исследованы изменения содержаний балластов в смеси нефтей БН и ГН в зависимости от массовой доли нефти ГН.
I Таблица 1
Количества балластоосаждающих из смеси нефтей I и II соответственно в соотношениях 20:80%
Время, ч Балласты, % Соотношение Время, ч Балласты,% Соотношение
1 0,93 0,15 13 0,63 0,10
2 1,14 0,18 14 0,53 0,09
3 1,25 0,20 15 0,73 0,12
4 1,36 0,22 16 0,63 0,10
5 1,88 0,30 17 0,42 0,07
6 2,21 0,36 18 0,32 0,05
7 3,99 0,65 19 0,22 0,04
8 6,18 1,0 20 0,22 0,04
9 2,88 0,47 21 0,22 0,04
10 1,69 0,27 22 0,21 0,03
11 0,95 0,15 23 0,21 0,03
12 0,84 0,14 24 0,11 0,02
Рис. 1. Изменения значений количества осажденных ■ Рис. 2. Обработка данных осаждения балластов
балластов при смешивании нефтей I и II при t = 20 °С | по фрактальному анализу
Изменения количества балластов в нефтяных смесях смол асфальтенов и парафинов (САП) + вода и мехприме-сей в зависимости от времени соответственно представлены на рис. 1.
Результаты и их обсуждение
Как известно, для оценки меры неупорядоченности различных структурных систем эффективно используется методика оценки фрактальной меры [12, 13], которая и была применена при проведении исследований представленной работы. Согласно этой методике, была исследована динамика поведения процесса осаждения балластов при смешении различных нефтей на основе замеров количества осаждаемых балластов в течение суток.
По выбранным временным рядам (табл. 1) были построены кривые в безразмерных величинах для изменения количества балластов при смешивании нефти месторождений Гарачухур (20%) и Булла (80%) и проведена обработка этих кривых методом покрытия для оценки фрактальной размерности по Хаусдорфу [13]. Результаты обработки кривых по
изменению значений количества балластов представлены на рис. 2.
Как показали результаты проведенного анализа, кривая динамики поведения отмеченного параметра носит ярко выраженной фрактальный характер. Этот вывод подтверждается достаточно хорошим спрямлением расчетных кривых, полученных методом покрытия для оценки размерности Хаусдорфа по всем взятым для анализа выборкам.
Установление фрактальных свойств для кривых изменения по времени количества балластов позволяет нам идентифицировать кинетику и характер процессов осаждения балластов по изменению фрактальной меры.
Выводы
1. Основная масса балластов при смешении нефтей осаждается в течение несколько часов.
2. Выявлено, что диагностирование кинетики осаждения и характера процессов осаждения балластов при смешении нефтей целесообразно в рамках фрактального анализа.
4 •
2020
35
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Хафизов А.Р. Пестрецов Н.В., Чеботарев В.В. и др. Сбор и подготовка нефти и газа. Технология и оборудование: учеб. пособие / под ред. А.Р. Хафизова, Н.В. Пестрецова, В.В. Шайдакова. Уфа: Юкос, 2002. 551 с.
2. Евдокимов И.Н., Лосев А.П. Особенности анализа ассоциативных углеводородных сред. Применимость рефрактометрических методов // Химия и технология топлива и масел. 2007. № 2. С. 38-41.
3. Шарифуллин А.В., Байбекова Л.Р., Сулейманов А.Т. Особенности состава и строения нефтяных отложений // Технология нефти и газа, 2006. № 6. С. 19-24.
4. Asomaning S.Test methods for determining asphaltene stability in crude oils. Petroleumscience and technology. 2003. V. 21. № 3-4. P. 581-590.
5. Buenrostro-Gonzalez, E. Asphaltene Precipitation in Crude Oils Theory and Experiments. American Institute of Chemical Engineers Journal. 2004. V. 50. № 10. P. 2552-2570.
6. Escobedo J. Mansoori, G.A. Asphaltene and other heavy organic particle deposition during transfer and production operations. SPE Annual Technical Conference. The Society of Petroleum Engineers, Richardson. 1995. P. 343-358.
7. Mason T.G., Lin M.Y. Asphaltene nanoparticle aggregation in mixtures of incompatible crude oils. Physical Reviewe, 2003, V.67, № 5:050401.1-050401.4
8. Hung J., Castillo, J., Reyes A. Kinetics of Asphaltene Aggregation in Toluene-Heptane Mixtures Studied by Confocal Microscopy. Energy&Fuels, 2005.V.19. P. 898-904. doi.org/10.1021/ef0497208
9. Исмайылов Г.Г., Нурмамедова Р.Г., Нуруллаев В.Х., Зейналов Р.Л. О специфических проблемах при смешении нефтей // Азербайджанское нефтяное хозяйство. 2015. № 10. C. 30-37.
10. Исмайылов Г.Г., Нуруллаев Б.Х., Адыгезалова М.Б. О реонанохимических особенностях нефтяных смесей // Новости Азербайджанской инженерной академии, 2017. Т. 9. № 4. C. 75-85.
11. Исмайылов Г.Г., Адыгезалова М.Б., Зейналов Р.Л. Проявление несовместимости в нефтяных смесях // Теоретическая и прикладная механика, 2016. № 3-4. C. 114-117.
12. Мирзаджанзаде А.Х., Хасанов М.М., Бахтизин Р.Н. Моделирование процессов нефтгазодобычи (нелинейность, неравномерность, неопределенность). М.; Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2004. 368 с.
13. Исмайлов Р.А. Термогазодинамические исследования природных газов с фрактальными свойствами при движении в трубопроводах // Азербайджанское нефтяное хозяйство. 2007. № 4-5. C. 47-50.
REFERENCES
1. Khafizov A.R. Pestretsov N.V., Chebotarev V.V. Sbor i podgotovka nefti i gaza. Tekhnologiya i oborudovaniye [Collection and preparation of oil and gas. Technology and equipment]. Ufa, Yukos Publ., 2002. 551 p.
2. Yevdokimov I.N., Losev A.P. Features of the analysis of associative hydrocarbon media. Applicability of refractometric methods. Khimiya i tekhnologiya topliva i masel, 2007, no. 2, pp. 38-41 (In Russian).
3. Sharifullin A.V., Baybekova L.R., Suleymanov A.T. Features of the composition and structure of oil deposits. Tekhnologiya nefti igaza, 2006, no. 6, pp. 19-24 (In Russian).
4. Asomaning S. Test methods for determining asphaltene stability in crude oils. Petroleumscience and technology, 2003, vol. 21, no. 3-4, pp. 581-590.
5. Buenrostro-Gonzalez, E. Asphaltene precipitation in crude oils theory and experiments. American Institute of Chemical Engineers Journal, 2004, vol. 50, no. 10, pp.2552-2570.
6. Escobedo J. Mansoori, G.A. Asphaltene and other heavy organic particle deposition during transfer and production operations. SPE Annual Technical Conference. Richardson, 1995, pp. 343-358.
7. Mason T.G., Lin M.Y. Asphaltene nanoparticle aggregation in mixtures of incompatible crude oils. Physical Review, 2003, vol. 67, no. 5:050401.1-050401.4
8. Hung J., Castillo, J., Reyes A. Kinetics of asphaltene aggregation in toluene-heptane mixtures studied by confocal microscopy. Energy&Fuels, 2005, vol. 19, pp. 898-904. doi.org/10.1021/ef0497208
9. Ismayylov G.G., Nurmamedova R.G., Nurullayev V.KH., Zeynalov R.L. On specific problems in the mixing of oils. Azerbaydzhanskoye neftyanoye khozyaystvo, 2015, no.10, pp. 30-37 (In Russian).
10. Ismayylov G.G., Nurullayev B.KH., Adygezalova M.B. On the rheo-nano-chemical characteristics of oil mixtures. NovostiAzerbaydzhanskoy Inzhenernoy akademii, 2017, vol. 9, no. 4, pp. 75-85 (In Russian).
11. Ismailov G.G., Adygezalova M.B., Zeynalov R.L. Manifestation of "incompatibility" in oil mixtures. Teoreticheskaya i prikladnaya mekhanika, 2016, no. 3-4, pp. 114-117 (In Russian).
12. Mirzadzhanzade A.KH., Khasanov M.M., Bakhtizin R.N. Modelirovaniye protsessov neftgazodobychi (neleynost', neravnomernost', neopredellenost') [Modeling of oil and gas production processes (impurity, unevenness, uncertainty)]. Moscow, Izhevsk, Institut komp'yuternykh issledovaniy Publ., 2004. 368 p.
13. Ismaylov R.A Thermal, gas and dynamic studies of natural gases with fractal properties when moving in pipelines. Azerbaydzhanskoye neftyanoye khozyaystvo, 2007,no. 4-5, pp. 47-50 (In Russian).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРE / INFORMATION ABOUT THE AUTHOR
Адыгезалова Мехпара Бабаверди кызы, к.х.н., доцент, Mekhpara B. Adygezalova, Cand. Sci. (Chem), Assoc. Prof., Azerbaijan
Азербайджанский государственный университет нефти и State Oil and Industry University.
промышленности.
