CC BY
51
УДК 665.7.035.6
Г. И. Дусметова, А. В. Шарифуллин, Е. В. Харитонов, Д. Р. Насыппов
РАЗРАБОТКА ВЯЗКОСТНОЙ ПРИСАДКИ НА ОСНОВЕ СЭВИЛЕНА С ДОБАВЛЕНИЕМ НАНОКОМПОНЕНТА
Ключевые слова: вязкость, сэвилен, нанокомпонент.
Разработана и испытана на нефти НГДУ "Азнакаевскнефть" ПАО "Татнефть"присадкана основе сэвиленас нанокомпонентом и без нанокомпонента в широком температурном интервале. Установлено, что присадка проявляет «вязкостные» свойства при малых скоростях сдвига и температурах, близких к
Keywords: viscosity, ethylene-vinyl acetate copolymer, nanocomponents.
Developed and tested additive for oil NGDU "Aznakaevskneft" PJSC "Tatneft" based on a sehvilen with nanocomponents and without nanocomponents in a wide temperature range. Additive exhibits a "viscosity"properties at low rates of shear and temperatures close to0 0C.
Важнейшей составляющей сырьевой базы нефтяной отрасли не только России, но и ряда других нефтедобывающих стран мира являются запасы тяжелых и битумных нефтей. К категории более действующих приёмов, улучшающих реологические характеристики вязких нефтей и нефтепродуктов, следует отнести комплексные способы действия.
Существующие на сегодняшний день различные полимерные присадки, вводимые в нефтяную фазу, с задачей снижения вязкости при длительной перекачке не справляются в полной мере, так как они изначально обладают низкой структурной устойчивостью. Они существенно теряют свою эффективность при попадании в насос или в условиях пониженных температур [1-2].
Поэтому нами, на основании анализа имеющейся литературы и проведенного патентного поиска, была разработана композиция (присадка), состоящая из наночастиц (20-30 нм), низкомолекулярного полимера и синтетического ПАВ-Реапон-4В [3-4].
Для исследований была выбрана нефть НГДУ "Азнакаевскнефть" ПАО "Татнефть". Данная нефть является очень вязкой, и ее характеристики приведены таблице 1.
Таблица 1 - Характеристики изучаемой нефти
Оценка эффективности присадки осуществлялась на ротационном вискозиметре DV-П+ Рго[5].Для исследования было синтезировано два состава, один
из которых включал нанокомпонент. Их составы приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Составы присадок
Состав 1 Состав 2
Полимер сэвилен Полимер сэвилен
Реапон 4В Реапон 4В
Олиеновая кислота Олиеновая кислота
Трет-бутиловый спирт Трет-бутиловый спирт
Нанокомпонент на основе оксида алюминия (А№з)
Присадки вводились в нефть, и далее опреде-ляласьдинамическая вязкость системы при различных температурах. Результаты измерений динамической вязкости при температуре 20°С представлены на рисунке 1.
2000
и
200
0,028 0,14 0,28 1,4 2,8 5,6
Скорость сдвига, 1/с > нефть —нефть+присадка —присадка+наноприсадка
Рис. 1 - Зависимость динамической вязкости от скорости сдвига при температуре 20°С
Вязкость нефти при температуре 20°С и скорости сдвига 0,028 с-1 равна 1800 мПас. При этой же скорости и температуре вязкость нефти с присадкой равнялась 1200 мПас. Вязкость нефти с присадкой, содержащая нанокомпонент, составляла 600 мПа с. Следовательно, добавленная присадка оказывает положительный эффект на снижение динамической вязкости. Для этих систем, в ходе исследований, выявлена закономерность, что при скорости сдвига от 0,028 до 1,4 с-1 происходит
Наименование показателей Показатели
Плотность нефти, кг/м3 893,2
Кинематическая вязкость при 39,3
20°С, сСт
Кинематическая вязкость при 10,57
50°С, сСт
Содержание серы, % вес. 2,28
Содержание асфальтенов, % 4,19
вес.
Содержание парафинов, % 2,89
вес.
Содержание смол, % вес. 20,57
Температура застывания, 0С -12
резкое снижение вязкости от 1800 до 336 мПасдля нефти.Для нефти с присадкой вязкость снижалась с 1200 до 300 мПас. Для нефти с присадкой, содержащей нанокомпонет - с 600 до 312 мПа*с.
При скорости сдвига от 1,4 до 5,6 с-1значение снижение вязкости составляла от 336 до 327 мПас для нефти, для нефти с присадкой-от 300 до 297 мПас. Для нефти с присадкой содержащей нанокомпонент -от 312 до 315 мПас.
Наибольшая эффективность действия присадок достигнута при скорости сдвига 0,14 с-1. Также из графика следует, что присадка, содержащая наноком-понент, эффективна при малых скоростях сдвига (эффективности при скорости сдвига 0,028 с-1 равна-66,67%), при скорости сдвига от 1,4 с-1 эффективность меньше, чем у присадки без нанокомпонента. Для сдвига нефти с присадкой содержащей нанокомпо-нент необходимо меньше энергии, но с увеличением скорости сдвига, эффективность будет уменьшаться, и как результат, энергетические затраты будут увеличиваться. Энергетические затраты для сдвига нефти с присадкой будут больше(эффективность действия присадки при скорости сдвига 0,028с-1 равна 33,3%).
Действие присадки при больших скоростях движения больше, следовательно энергетические затраты будут меньше.
В осенне-зимний период перекачка нефти осуществляется при более низких температурах, чем 20°С. Научный и практический интерес представляет работа влияния концентрации и вида присадок на эффективное снижение вязкости при пониженных температурах, так как перекачка нефти осуществляется в реальных условиях в непрерывном режиме в течение всего года[6].На следующем этапе мы проводили исследования при температуре 0°С, результаты которых представлены на рисунке 2.
4000
В 1500
4 0,028 0,14 0,28 1,4 2,8 5,6
Скорость сдвига, 1/с 1 нефть А нефты-присадка ; присадка+наноприсадка
Рис. 2 - Зависимость динамической вязкости от скорости сдвига при температуре 0°С
Вязкость нефти при температуре 0°С и скорости сдвига 0,028 с-1. равна 3000 мПас. При этой же скорости и температуре вязкость нефти с присадкой равна 3600 мПас. Вязкость нефти с присадкой с на-нокомпонентом - 3000 мПа с. Для нефти и нефти с присадками в ходе исследования выявлена закономерность, что при скорости сдвига от 0,028 до 1,4 с-1 резко снижается вязкость от 3000 до 2184 мПас для
нефти, от 3600до 1860 мПас для нефти с присадкой,. Для нефти с присадкой, содержащей нанокомпонет, составляла 3000 до 1884 мПа*с. При скорости сдвига от 1,4 до 5,6 с-1 вязкость снижается от 2184 до 2100 мПа с для нефти, от 1860до 1752 мПа с для нефти с присадкой и от 1884до 1848 мПа с для нефти с присадкой,содержащей нанокомпонент.
Наибольшая эффективность действия присадки достигается при скорости сдвига 5,6 с-1и равняется 16,57%. Эффективность действия присадки с на-нокомпонентом проявляется при скорости сдвига 0,14 с-1и равна 20%. Эффективность действия нефти с присадкой при 0С растет с увеличением скорости сдвига. Чем выше скорость сдвига, тем больше эффективность и меньше энергетические затраты. Эффективность действия нефти с присадкой, содержащей нанокомпонент убывает с увеличением скорости сдвига, следовательно, энергетические затраты будут расти с увеличением скорости сдвига.
Далее нами были проведены исследования присадок при температуре -5°С. Результаты приведены на рисунке 3.
9500
и
0,028 0,14 0,28 1,4 2,8
Скорость сдвига, 1/с нефть —*—нефть+присадка —«—присадка+наноприсадка
Рис. 3 - Зависимость динамической вязкости от скорости сдвига при температуре -5°С
Вязкость нефти при температуре -5°С и скорости сдвига 0,028 с -1составляет 4800 мПас. При этой же скорости и температуре вязкость нефти с присадкой равнялась 8400 мПас. Вязкость нефти с присадкой с нанокомпонентом - 4200 мПас.
В ходе исследований выявлена закономерность, что при скорости сдвига от 0,028 до 1,4 с-
1происходит резкое снижение вязкости от 4800 до 4104 мПас для нефти.Для нефти с присадкой снижение происходило с 8400 до 3072 мПас. Для нефти с присадкой, содержащей нанокомпонет -с 4200 до 3384 мПа^с
Присадка эффективна при скорости сдвига 0,28 с-1, эффективность составляет 21,3%, далее эффективность достигает максимально значения-25,1% и происходит ее снижение до 22,3%. Присадка с нанокомпонентом эффективна при скорости сдвига 0,028 с \ Эффективность равна 12,5 %. Максимальная эффективность достигается при скорости сдвига 0,14 с-1 и составляет 23,1 %. Далее происходит снижение эффективности.
Также были проведены исследования присадок при температуре -10°С. Результаты приведены на рисунке 4.
12000
*
С 11000 S
¡5 юооо
о
| 9000
и
¥ 7000
4 5000
0,028 0,14 0,28 1,4 2,8
Скорость сдвига, 1/с Ш нефть * нефть +присадка при садка т-нано при садка
Рис. 4 - Зависимость динамической вязкости от скорости сдвига при температуре -10°С
Вязкость нефти при температуре -10°С и скорости сдвига 0,028 с -1 равна 9000 мПас. При этой же скорости сдвига и температуре вязкость нефти с присадкой составляет 11400 мПа с. Вязкость нефти с присадкой, включающей нанокомпонент - 6000 мПа с. В ходе исследования выявлена закономерность, что при скорости сдвига от 0,028 до 0,28 с-
1снижение вязкости для нефти происходит с 9000 до 7980 мПа с. Для нефти с присадкой - от 11400 до 6180 мПас.
Присадка эффективна при скорости сдвига 0,14 с-1. Эффективность составляет 19,72%, далее эффективность достигает максимального значения-22,565%. Затем происходит снижение эффективности до 21,56%.
Присадка с нанокомпонентом эффективна при скорости сдвига 0,028 с 1. Максимальная эффективность равняется 33,3 %, далее эффективность снижается и достигает 17,32 % при скорости сдвига 1,4 с-1.
Выводы
Присадка, включающая в свой состав нанораз-мерные частицы Al2O3 обладает эффективностью по снижению динамической вязкости в температурном диапазоне от 20°С до -10°С . Эффект снижения вязкости для нефти при температуре 20°С составляет 66,67%. При температуре 10°С - 33%, при температуре 0°С - 0%, при температуре -5° -12,5 % и при температуре -10°С - 33,3%.
Присадка, не включавшая в свой состав неорганические добавки, так же обладает эффективностью по снижению динамической вязкости в температурном диапазоне от 20°С до -10°С. Эффект снижения вязкости для нефти при температуре 20°С составляет 33,3%. При температуре 10°С -0%, при температуре 0°С -20%, при температуре -5°С - 75 % и при температуре -10°С - 26,6%,
Литература
1. Тертерян Р. А. (1990). Депрессорные присадки к неф-тям, топливам и маслам // Р.А. Тертерян. -М.: Химия, 234 с.
2. ФахрутдиновР.З. (2012). Низкотемпературные характеристики нефтяных топлив и масел. Методы определения и способы их улучшения. Депрессорные присадки к топливам и маслам: учебное пособие // Фах-рутдинов Р.З., Ганиева Т.Ф.- Казань: Изд-во КНИТУ, 83 с.
3. Башкирцева Н.Ю., Сладовская О.Ю., Куряшов Д.А., Насыйрова А.М.(2012) Комплексные технологии повышения нефтеотдачи, подготовки и транспортирования высоковязких нефтей // Журнал «Нефть. Газ. Новации.» №9, С. 42-47.
4. Абделсалям Я.И.И., Гуссамов И. И., Петров С.М., Башкирцева Н.Ю.(2014). Изменение реологических свойств высоковязкой нефти под влиянием различных каталитических систем // Вестник Казанского технологического университета. Т.17. №17, С. 170-172.
5. Руководство по эксплуатации программируемого вискозиметра Брукфильда DV-II+PR0.(2011) -М.,89 с.
6. Шарифуллин А.В., Байбекова Л.Р., Шарифуллин В.Н., Дусметова Г.И. (2015). Разработка и испытание вязкостной присадки к нефти // Электронный научный журнал «Нефтяная провинция», №3, С. 115-126 .http://www.vkro-raen.com.
© Д Г. И. Дусметова, асп. каф. ХТПНГ КНИТУ gusal.dusmetova@mail.ru; А. В. Шарифуллин, профессор той же кафедры, sharifullin67@mail.ru; Е. В. Харитонов, студент той же кафедры; Д. Р. Насыппов, магистр той же кафедры.
© G. 1 Dusmetova, post graduate student of HTPNG KNITU, gusal.dusmetova@mail.ru; A. V.Sharifullin, fullprofessorof HTPNG KNITU, sharifullin67@mail.ru; E. V. Kharitonov, student of HTPNG KNITU; D. R. Nasyppov, master of HTPNG KNITU.
