Научная статья на тему 'Влияние на напряженно-дефор-мируемое состояние участка нефтепровода парафинистых нефтей с использованием депрессорных и ингибирующих присадок'

Влияние на напряженно-дефор-мируемое состояние участка нефтепровода парафинистых нефтей с использованием депрессорных и ингибирующих присадок Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
126
23
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРИСАДКИ / ADDITIVES / ИНГИБИТОР / INHIBITOR / ДЕПРЕССОР / DEPRESSOR / АСФАЛЬТОСМОЛОПАРАФИНОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ / RESINS PARAFFIN DEPOSITS / ОСАДОК / SLUDGE / ВЯЗКОСТЬ / VISCOSITY / ДЕФОРМАЦИЯ / DEFORMATION / НАПРЯЖЕНИЕ / TENSION / ASPHALT / STRAIN

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Бурков Петр Владимирович, Буркова Светлана Петровна, Сироткин Илья Евгеньевич

В программной среде ANSYS смоделирован результат эксперимента НПКФ «Нефтехимтехнологнн» г. Кемерово при эксплуатационных испытаниях присадки ДМН-2005. Основываясь на полученных результатах можно сделать вывод, что введение ингибирующих и депрессорных присадок для предотвращения образования в нефтях асфальтосмолопарафинистых отложений, снижения динамической вязкости является экономически целесообразным методом. Снижение давления в трубопроводе связано с двумя свойствами присадок: очищающим действием, за счет которого она смывает смолисто-парафиновые отложения, образовавшиеся на внутренней стенке трубы, увеличивая ее пропускной диаметр; уменьшением динамической вязкости нефти, благодаря чему ее сопротивление перекачке снижается. Уменьшение гидравлического сопротивления в трубопроводе способствует: уменьшению и предотвращению появления и роста трещин, препятствует ухудшению механических свойств металла, уменьшению рисков связанных с работами при высоком давлении, уменьшение экономических затрат на перекачку нефти.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Бурков Петр Владимирович, Буркова Светлана Петровна, Сироткин Илья Евгеньевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Effect of paraffin oil on stressed-deformed state of pipeline using pour-point depressant and inhibitive additive

The result of additive DMN-2005 environmental testing run by NPKF «Neftehimtehnologii» (Oil-chemistry-technology) Kemerovo was simulated with ANSYS software environment. Based on these examples one might conclude, that addition of pour-point and inhibitive additive for asphalt, resin and paraffin materials scale prevention and as a shear-thinning agent is economically attractive method. Decompression in pipeline connected with two additive’s qualities: cleaning action, which allows removing resin and paraffin deposit inside the pipeline and recover pipeline throughput flow capacity; decreasing dynamic viscosity of oil, which diminish resistance head. Diminishing of hydraulic resistance in pipeline conduce: decrease and prevent of appearance and growth of cracks, obstruct mechanical degradation, reduction of risk inherent in high depression (temperature) service, diminishing of economical expenses for oil pumping.

Текст научной работы на тему «Влияние на напряженно-дефор-мируемое состояние участка нефтепровода парафинистых нефтей с использованием депрессорных и ингибирующих присадок»

УДК 62-408.64

© П.В. Бурков, С.П. Буркова, И.Е. Сироткин, 2014

П.В. Бурков, С.П. Буркова, И.Е. Сироткин

ВЛИЯНИЕ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРУЕМОЕ СОСТОЯНИЕ УЧАСТКА НЕФТЕПРОВОДА ПАРАФИНИСТЫХ НЕФТЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДЕПРЕССОРНЫХ И ИНГИБИРУЮЩИХ ПРИСАДОК

В программной среде АМБУБ смоделирован результат эксперимента НПКФ «Неф-техимтехнологии» г. Кемерово при эксплуатационных испытаниях присадки ДМН-2005. Основываясь на полученных результатах можно сделать вывод, что введение ингибируюших и депрессорных присадок для предотвращения образования в нефтях асфальтосмолопарафинистых отложений, снижения динамической вязкости является экономически целесообразным методом. Снижение давления в трубопроводе связано с двумя свойствами присадок: очищающим действием, за счет которого она смывает смолисто-парафиновые отложения, образовавшиеся на внутренней стенке трубы, увеличивая ее пропускной диаметр; уменьшением динамической вязкости нефти, благодаря чему ее сопротивление перекачке снижается. Уменьшение гидравлического сопротивления в трубопроводе способствует: уменьшению и предотвращению появления и роста трешин, препятствует ухудшению механических свойств металла, уменьшению рисков связанных с работами при высоком давлении, уменьшение экономических затрат на перекачку нефти. Ключевые слова: присадки, ингибитор, депрессор, асфальтосмолопарафиновые отложения, осадок, вязкость, деформация, напряжение.

В настоящее время увеличивается добыча высокопарафи-нистых нефтей, которые характеризуются повышенным содержанием парафиновых углеводородов. Такие нефти в процессе добычи, транспорта и хранения с понижением температуры значительно ухудшают свои реологические характеристики. Это приводит к повышенному износу оборудования, дополнительным материальным затратам и ухудшению экологической ситуации [1, 2]. Квалифицированное и эффективное применение какого-либо способа улучшения реологических свойств высокопарафинистых нефтей возможно при знании особенностей состава нефти и асфальтосмолопара-финовых отложений (АСПО), а также состава и строения нефтяных парафиновых углеводородов. Самым простым способом борьбы с отложениями парафина является очистка механиче-

ским путем - скребками. Этот способ трудоемкий и малоэффективный [3]. Другим способом борьбы с АСПО является обработка трубопроводов и оборудования защитными материалами: стеклом, бакелитом, эпоксидными смолами. Этот способ имеет очень высокую себестоимость и поэтому редко применяется [4]. Одним из наиболее перспективных способов борьбы с АСПО считается химическая обработка скважин. Преимуществом применения ингибиторов депрессорного действия является не только предотвращение парафиноотложений, но и улучшение ими реологических свойств нефти, что облегчает ее дальнейшую транспортировку.

Для исследования влияния депрес-сорных присадок на напряженно-деформированное состояние трубопровода, в программной среде ANS YS были смоделированы результаты [5-7]

Рис. 1. Деформации возникающие в нефтепроводах при различном линейном давлении

Рис. 2. Распределение деформаций (Б) по длине (Ь) нефтепроводов

полученные компанией НПКФ «Не-фтехимтехнологии» г. Кемерово при эксплуатационных испытаниях присадки ДМН-2005 на участке УУН -НПС «Пурпе» Северо-Губкинского месторождения ООО «Геойлбент» (Ямало-Ненецкая а. о.). Испытания проводились в период с 16 мая по 21 мая 2005 г. Условия пробега: длина трубопровода - 57,7 км, диаметр -273 мм. Характеристика нефти: температура застывания +10 °С, содержание н-парафинов - 12%, температура плавления парафинов +50 °С, содержание смол и асфальтенов - 2%.

Для экспериментальной модели, были приняты следующие условия: диаметр трубопровода 273 мм, толщина стенки 8 мм, сталь трубопровода 09Г2С, начальное линейное давление (без добавления присадки ДМН 2005) 4,56 МПа, конечное линейное давление (при добавлении присадки ДМН-2005 в концентрации 200 г/т) 2,7 МПа, длина исследуемого участка трубы 12 м. Так же для наглядности и упрощения смоделированы 2 одинаковых участка трубы с действующими на них начальным и конечным линейным давлениями, весом трубы и продукта пренебрегаем, обе заделки задаем скользящими.

На рис. 1. представлены результаты моделирования деформация под действием начального и конечного линейного давления.

Из полученных результатов следует, что при снижении линейного давления в трубопроводе на 1,8 МПа наблюдается снижение деформации по краям трубопровода порядка 0,7 мм. Данные результаты представлены в графической форме (рис. 2).

Из данного графика можно сделать вывод том, что снижение деформации наблюдается на все протяженности трубопровода. Так же были смоделированы напряжения которые возникают в трубопроводе (рис. 3). При снижении давления в трубопроводе, наблюдается равномерное снижение напряжений действующих на трубопровод со 150 МПа до 85 МПа.

Так же результаты полученные в

программной среде ЛНБУБ были представлены графически (рис. 4). На графиках отлично представлено снижение напряжений возникающих в трубопроводе под действием давления.

Выводы Основываясь на полученных результатах можно сделать вывод, что введение ингибирующих и депрес-сорных присадок для предотвращения образования в нефтях асфальтосмоло-парафинистых отложений, снижения динамической вязкости является экономически целесообразным методом. Снижение давления в трубопроводе связано с двумя свойствами присадок: очищающим действием, за счет которого она смывает смолисто-парафиновые отложения, образовавшиеся на внутренней стенке трубы, увеличивая ее пропускной диаметр; уменьшением динамической вязкости нефти, благодаря чему ее сопротивление перекачке снижается. Уменьшение гидравлического сопротивления в трубопроводе способствует: уменьшению и предотвращению появления и роста трещин, препятствует ухудшению механиче-

Рис. 3. Напряжения возникающие в нефтепроводах при различном линейном давлении

Рис. 4. Распределение напряжений (и) по длине (L) нефтепроводов

ских свойств металла, уменьшению рисков связанных с работами при высоком давлении, уменьшение экономических затрат на перекачку нефти.

1. Локтев С.М. Проблемы переработки тяжелых нефтей. - Алма-Ата: Наука, 1989. -С.20-25.

2. Надиров Н.К., Тугунов П.И., БротР.А., Уразгалиев Б. У. Трубопроводный транспорт вязких нефтей. - Алма-Ата: Наука, 1985. -264 с.

3. Bingham E.C. Fluidity and Plasticity. -New York: Vc-Graw-Hill, 1922.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4. Фукс Г.И. Вязкость и пластичность нефтепродуктов. - М.-Л.: Гостоптехиздат, 1951. - 271 с.

5. Бурков П.В., Буркова С.П., Тимофеев В.А., Ашеулова A.A., Клюс О.В. Анализ напряженно-деформированного состояния трубопровода в условиях вечной мерзлоты // Вестник КузГТУ. - 2013. - № 6. -С.77-79.

6. Бурков П.В., Буркова С.П., Тимофеев В.А., Ашеулова A.A., Чернявский Д.Ю. Исследование напряженно-деформированного состояния участка нефтепровода Александровское - Анжеро-Судженск методом конечных элементов // Вестник КузГТУ. -2013.- № 4. - С. 22-26.

7. Бурков П.В., Буркова С.П., Тимофеев В.А., Ашеулова A.A., Алешкина A.A. Исследование состояния днища вертикального стального резервуара, анализ его состояния и выявление причин его деформации // Вестник КузГТУ. - 2013. - № 4. - С. 79-82.ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_

Сироткин Илья Евгеньевич - магистрант,

Бурков Петр Владимирович - доктор технических наук, профессор,

старший научный сотрудник, e-mail burkovpv@mail.ru,

Буркова Светлана Петровна - кандидат технических наук, доцент,

Национальный исследовательский томский политехнический университет, e-mail: tpu@tpu.ru.

UDC 62-408.64

EFFECT OF PARAFFIN OIL ON STRESSED-DEFORMED STATE OF PIPELINE USING POUR-POINT DEPRESSANT AND INHIBITIVE ADDITIVE

Sirotkin I.E., Master's Degree Student,

Burkov P. V., Doctor of Technical Sciences, Professor, Senior Researcher, e-mail burkovpv@mail.ru, Burkova S.P., Candidate of Engineering Sciences, Assistant Professor, National Research Tomsk Polytechnic University, e-mail: tpu@tpu.ru.

The result of additive DMN-2005 environmental testing run by NPKF «Neftehimtehnologii» (Oil-chemistry-technology) Kemerovo was simulated with ANSYS software environment. Based on these examples one might conclude, that addition of pour-point and inhibitive additive for asphalt, resin and paraffin materials scale prevention and as a shear-thinning agent - is economically attractive method. Decompression in pipeline connected with two additive's qualities: cleaning action, which allows removing resin and paraffin deposit inside the pipeline and recover pipeline throughput flow capacity; decreasing dynamic viscosity of oil, which diminish resistance head. Diminishing of hydraulic resistance in pipeline conduce: decrease and prevent of appearance and growth of cracks, obstruct mechanical degradation, reduction of risk inherent in high depression (temperature) service, diminishing of economical expenses for oil pumping.

Key words: additives, inhibitor, depressor, asphalt, resins paraffin deposits, sludge, viscosity, strain, deformation, tension.

REFERENCES

1. Loktev S.M. Problemy pererabotki tjazhelyh neftej (Problems of processing of heavy oils), Alma-Ata, Nauka, 1989, pp. 20-25.

2. Nadirov N.K., Tugunov P.I., Brot R.A., Urazgaliev B.U. Truboprovodnyj transport vjazkih neftej (Pipeline transport of viscous oil), Alma-Ata, Nauka, 1985, 264 p.

3. Bingham E.C. Fluidity and Plasticity. New York: Vc-Graw-Hill, 1922.

4. Fuks G.I. Vjazkost' i plastichnost' nefteproduktov (Viscosity and plasticity of oil products), Moscow-Leningrad, Gostoptehizdat, 1951, 271 p.

5. Burkov P.V., Burkova S.P., Timofeev V.A., Ashheulova A.A., Kljus O.V. Vestnik KuzGTU, 2013, no 6, pp. 77-79.

6. Burkov P.V., Burkova S.P., Timofeev V.A., Ashheulova A.A., Chernjavskij D.Ju. Vestnik KuzGTU. 2013, no 4, pp. 22-26.

7. Burkov P.V., Burkova S.P., Timofeev V.A., Ashheulova A.A., Aleshkina A.A. Vestnik KuzGTU. 2013, no 4, pp. 79-82.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.